Každý, kdo si někdy stavěl magnetickou smyčkovou anténu (magnetic loop), zná ten pocit. Vše funguje, SWR je pěkné, ale kondenzátor na svém fyzickém konci zkrátka nejede dál – a vám chybí do cíle klidně i jednotky megahertzu, natožpak nějaké desetiny. V mém případě anténa původně dojela jen na 27,575 MHz – tedy horní okraj CB pásma. Chtěl jsem ale mít pokryté i celé 10m pásmo, a tam už kondenzátor nestačil.

Tohle je příběh o tom, jak se z jednoho „proč to nejde výš“ postupně vyklubalo přesné přeladění celé antény, výpočet skutečné účinnosti na jednotlivých pásmech – a nakonec i rozhodnutí postavit vedle smyčky ještě úplně jinou anténu pro pásma, kde smyčka fyzikálně nemá šanci.

O jakou anténu šlo

Jde o přenosnou magnetickou smyčku vyrobenou z koaxiálního kabelu (Belden H1000) – kopii konstrukce MC-20 od Pavla, OM0ET, kterou postavil Leo, OK2PLL. Přepínač polohy I./II. byl následně doplněn jako dodatečná úprava, opět podle návrhu Pavla OM0ET. Anténa má přepínač ve dvou polohách:

• Poloha I. – k ladicímu kondenzátoru je připojen jen střední vodič smyčky (kratší elektrická délka → vyšší pásma)
• Poloha II. – do série se přidá i stínění koaxu (elektricky asi dvojnásobná délka → nižší pásma)

Ladění obstarává dvojitý ladicí vzduchový kondenzátor 320+380 pF (využita sekce 320 pF), hlavní smyčka (main loop) měla na začátku obvod 3141 mm, vazební (coupling) smyčka 1068 mm.

Proč se to zaseklo na 28,8 MHz

První věc, kterou je potřeba pochopit, že i na úplném minimu kapacity žádný proměnný kondenzátor nejde na skutečnou nulu. Vždy zůstává takzvaná reziduální kapacita – daná geometrií desek, přívodů a konektorů, typicky v řádu 10–20 pF.

Nejdřív jsem to zkusil postaru – naslepo jsem hlavní smyčku o kousek zkrátil, a tím se podařilo dostat výš, až na 28,8 MHz s kondenzátorem staženým na fyzické minimum. Takhle naslepo by se dalo pokračovat dál, ale bylo by to zdlouhavé a neefektivní – každý další krok znamená znovu řezat a znovu měřit, bez ponětí, kolik toho ještě zbývá. Tak přišla na řadu pořádná analýza. Přesné měření ukázalo, že s kondenzátorem na maximu (320 pF) se anténa naladila na 6,2 MHz, s kondenzátorem na minimu na oněch 28,8 MHz. Z těchto dvou bodů šlo pomocí obyčejného rezonančního vzorce

f = 1 / (2π√(LC))

zpětně dopočítat, co vlastně anténa „má pod kapotou“:

• indukčnost hlavní smyčky L ≈ 2,06 µH
• reziduální kapacita Cmin ≈ 14,8 pF

A tady přišlo první příjemné překvapení. Tahle reziduální kapacita se v průběhu dalších měření – na úplně jiných délkách smyčky – opakovaně vracela k hodnotě kolem 15 pF. Ukázalo se, že jde o stabilní vlastnost samotného kondenzátoru a vedení, ne něčeho, co se mění se smyčkou. To znamenalo jedno: pokud chci dosáhnout vyšší frekvence, jediná cesta vede přes zkrácení smyčky.

Řezej, měř, oprav

Z odvozeného vztahu mezi indukčností a délkou smyčky šel odhadnout potřebný obvod pro 30 MHz. Realita ale ukázala, že lineární škálování má svoje meze přesnosti – takže šlo o klasický inženýrský tanec: odhad, řez, měření, korekce.

Verze	Hlavní smyčka	Vazební smyčka	Poloha I. – rozsah
Původní	3141 mm	1068 mm	6,20–28,80 MHz
Mezikrok	2958 mm	855 mm	6,19–28,04 MHz (SWR 1,58 nahoře)
Mezikrok	2958 mm	1145 mm	6,19–28,04 MHz (SWR 1,08 nahoře)
Finální	2605 mm	1145 / 855 mm	6,62–30,72 MHz

Cestou se objevilo ještě jedno zajímavé zjištění. V poloze II. (se stíněním v sérii) vycházel poměr indukčností mezi oběma polohami opakovaně kolem 4,5–4,6 – a to není náhoda. Přesně to odpovídá teoretickému poměru 2² = 4 pro dva elektricky těsně vázané závity. Jinými slovy: poloha II. se nechová jako prostě dvojnásobně dlouhý drát, ale spíš jako dvouzávitová cívka.

SWR není o délce, ale o tvaru

Tady přišlo možná nejcennější praktické ponaučení celého experimentu. Rezonanční kmitočet (kam se anténa naladí) určuje výhradně hlavní smyčka spolu s kondenzátorem. Ale to, jak dobře do antény vejde výkon (nízké SWR), určuje vazební smyčka – a ne tak úplně její elektrická délka, jako spíš její fyzický tvar a vzdálenost od hlavní smyčky.

V praxi to znamenalo, že jak 855mm, tak 1145mm vazební smyčka dokázaly po doladění tvaru dát výborné výsledky. Magnetické smyčky mají mezi hlavní a vazební smyčkou silnou vzájemnou vazbu, a ta je citlivá na drobné geometrické změny mnohem víc než na čísla ve výpočtu.

Finální stav po doladění:

• Poloha I.: 6,65–30,7 MHz, SWR 1,02–1,09
• Poloha II.: 3,16–6,15 MHz, SWR 1,01–1,08

Pásmo deset metrů bylo konečně pokryté s rezervou. Ale zůstávala jedna nepříjemná otázka.

Nízké SWR ještě neznamená, že anténa vyzařuje

SWR 1,05 vypadá skvěle na displeji, ale říká jen to, že výkon do antény vstoupí – ne kolik se ho pak skutečně vyzáří. To určuje poměr mezi vyzařovacím odporem (roste se čtvercem plochy smyčky) a ztrátovým odporem vodiče, který se navíc na vyšších kmitočtech zhoršuje skin efektem.

Pro použitý kabel Belden H1000 a výkon 10 W z transceiveru vyšel tento odhad:

Pásmo	Účinnost (odhad)	Vyzářený výkon	Ztráta
10 m	~85 %	8,5 W	0,7 dB
15 m	~66 %	6,6 W	1,8 dB
20 m	~32 %	3,2 W	4,9 dB
40 m	~4,2 %	0,42 W	13,8 dB
60 m	~3,1 %	0,31 W	15 dB
80 m	~0,7–0,9 %	0,07–0,09 W	~21 dB

Čísla mluví jasně. Na 10–15 m je smyčka plnohodnotná anténa. Na 20–30 m je použitelná, se ztrátou v jednotkách dB. Ale na 40 m, a hlavně na 80 a 60 m, je anténa tak elektricky malá (na 80 m má obvod jen asi 3 % vlnové délky), že jí žádné doladění SWR nepomůže. Fyzika je v tomhle nekompromisní – co je moc malé na danou vlnovou délku, prostě nevyzáří.

Jiná cesta pro nízká pásma: EFHW (zatím na papíře)

Pro reálný provoz na 80–10 m dává smysl přestat bojovat s fyzikálním limitem smyčky a sáhnout po jiném principu. Volba padá na End-Fed Half-Wave (EFHW) anténu s transformátorem 49:1 – klasické, osvědčené portable řešení. Zatím jde o návrh k realizaci, ne o postavenou a odzkoušenou anténu – čísla níže jsou teoretický odhad podle standardních vzorců, ne měření.

Návrh v kostce:

• Drát: asi 38 m (půlvlna na 80 m s rezervou na doladění), který automaticky funguje i jako harmonický násobek na 40, 20, 15 a 10 m
• WARC pásma (60/30/17/12 m) dolaďuje interní anténní tuner v transceiveru
• Transformátor: feritový toroid (pro výkony do ~20 W stačí FT82-43 nebo FT114-43), poměr vinutí 1:7 – primár 3–4 závity, sekundár 22–24 závitů
• Protiváha: 2–5 m izolovaného drátu u paty transformátoru

Na rozdíl od magnetické smyčky jde o skutečnou rezonanční půlvlnnou anténu – účinnost na všech pásmech se pohybuje nad 90 %, bez fyzikálního stropu, který u malé smyčky na nízkých pásmech neobejde žádný trik s vazbou ani kondenzátorem.

A co JPC-350?

Do srovnání se hodí přidat ještě jednu portable variantu, kterou reálně vlastním a používám – JPC-350, vertikál se zkracovací cívkou (5,6 m teleskopický prut + přepínatelná cívka), pokrývající 80–6 m. Tady je princip úplně jiný než u smyčky nebo (zatím jen navrhované) EFHW, a stojí za to pochopit, kde má svoje slabiny.

Samostatný JPC-350 s čtyřmi radiály cca 10 m
Vertikál se zkracovací cívkou má stejný základní problém jako každá elektricky zkrácená anténa: cívka sama o sobě představuje ztrátový odpor (zejména na 80 m, kde je zatížení nejsilnější), a k tomu vertikál nutně potřebuje kvalitní protiváhu. Tovární sada radiálů bývá krátká a pro nižší pásma citelně poddimenzovaná – desetimetrové radiály jsou proti plné čtvrtvlně na 80 m (cca 20 m) jen kompromis, ale oproti krátkým radiálům od výrobce je to výrazné zlepšení zemního systému, které pomůže hlavně na 40 a 80 m. I tak platí totéž pravidlo jako u magnetické smyčky: nízké SWR neznamená automaticky vysokou účinnost – tady ale hlavní ztráty nejsou ve vodiči smyčky, nýbrž v cívce a v nedokonalé zemi.

Dva JPC-350 jako positive V dipól
Ještě zajímavější variantou je pak spojení dvou JPC-350 (dvě sady teleskopického prutu s cívkou) do jednoho napájecího bodu jako symetrický dipól ve tvaru „V“ s rameny směřujícími konci vzhůru – například pomocí 3D tištěného napájecího středu podle OM6RT. Tím zmizí závislost na protiváze/radiálech úplně – dipól je vůči zemi elektricky nezávislý, napájí se do středu a obě poloviny fungují jako klasický dipól, jen s cívkami místo plné délky drátu. Odpadá tak jeden z hlavních zdrojů ztrát (nedokonalá zem), a zbývá jen ztrátový odpor obou cívek. To z něj dělá prakticky nejúčinnější ze všech zkrácených/kompromisních variant popsaných v tomto článku pro nižší pásma, byť pořád ne na úrovni plnohodnotné EFHW nebo klasického dipólu z drátu.

Do stejné kategorie (krátký zatížený vertikál) patří i Comet RHM-7550T, kterou používám jako mini portable anténu – s protiváhou 4×3 m. Její velkou předností je skladnost, skládá se jen ze dvou dílů, každý cca 30 cm, takže se vejde prakticky do batohu i do kapsy – s ničím z výše popsaného se v tomhle ohledu nemůže srovnávat. Za tu kompaktnost se ale platí elektricky i pásmově, na rozdíl od JPC-350 (80–6 m) ani nepokrývá 80 m, reálně jde jen o 40–6 m. Na společných pásmech (40 m výš) je zářič fyzicky mnohem kratší (plně vytažený cca 2,6 m proti 5,6 m u JPC-350), takže potřebuje cívku s výrazně vyšší indukčností – a tedy i vyšší ztrátový odpor v cívce samotné. K tomu jen čtyři krátké protiváhy (3 m) jsou proti desetimetrovým radiálům u JPC-350 horší zemní systém. Čistě podle fyziky by měla RHM-7550T na 40 m vycházet hůř než obě varianty JPC-350 – přesná čísla by chtělo samozřejmě ověřit měřením, tohle je zatím jen teoretická úvaha podle předpokládaných fyzikálních vlastností antény.

Zjednodušeně řečeno, pokud bychom si na 80 m (kde RHM-7550T vůbec neladí) seřadili zbylá řešení podle účinnosti od nejhorší po nejlepší, pořadí by orientačně vypadalo takto: magnetická smyčka (nejhorší) → samostatný JPC-350 s krátkými radiály → JPC-350 s 10m radiály → dva JPC-350 jako positive V dipól → EFHW (nejlepší). Na 40 m, kde se dá srovnávat i RHM-7550T, by se zařadila mezi magnetickou smyčku a JPC-350 s krátkými radiály. Přesné pořadí i čísla by chtělo samozřejmě ověřit měřením, hlavně u zatím nepostavené EFHW.

Co si z toho odnést

Všechny zmíněné antény mají v přenosné výbavě svoje místo, jen každá jinde:

Magnetická smyčka
+ nejlepší pro: 10–15 m, kompaktnost, provoz v silně rušeném prostředí (vysoké Q potlačuje širokopásmový šum)
– slabina: 40/60/80 m prakticky nefunkční

EFHW 80–10 m (zatím jen návrh)
+ nejlepší pro: univerzální pokrytí všech pásem, vysoká účinnost
– slabina: potřebuje asi 38 m prostoru na natažení – zatím čeká na realizaci

JPC-350 s 4×10m protiváhou
+ nejlepší pro: rychlé postavení antén na jednom místě, malý půdorys
– slabina: účinnost na 80/40 m limitovaná ztrátami v cívce i v zemi

2× JPC-350 jako positive V dipól
+ nejlepší pro: kompromis mezi kompaktností a účinností, bez závislosti na radiálech
– slabina: pořád limitováno ztrátami ve zkracovacích cívkách, potřeba dvou kusů antény

RHM-7550T s 4×3m protiváhou
+ nejlepší pro: extrémní skladnost (dva díly po 30 cm), 40–6 m
– slabina: nepokrývá 80 m, na společných pásmech nižší účinnost než JPC-350

Magnetická smyčka patří na balkon, do malé zahrady nebo do auta, kde na dlouhý drát není místo. JPC-350 (ať samostatně, nebo v páru jako dipól) je dobrá volba tam, kde chcete rychlé postavení antén na jednom místě bez natahování dlouhého drátu. RHM-7550T pak zabírá roli nejskladnější varianty, když jde hlavně o co nejmenší anténu do batohu a stačí 40 m a výš. EFHW zůstává zatím na papíře jako plán pro situace, kde bude prostor natáhnout 38 m drátu a bude potřeba dosažení lepšího signálu i na nízkých pásmech. Ideálně tedy víc řešení vedle sebe – podle toho, kam se člověk zrovna vydá.

---

Uvedené hodnoty účinnosti a rozměrů vycházejí z reálných měření SWR na konkrétní konstrukci a z teoretických výpočtů podle standardních vzorců pro malé vysílací smyčky (STL) a půlvlnné antény. Při stavbě vlastní konstrukce počítejte vždy s nutností jemného doladění na místě.

73, Kuba, OK2ZIL