Antes de começarmos, esteja preparado para experimentar! A calculadora chegará perto (ou acertará se você tiver sorte), mas existem muitas variáveis. Você pode usar um analisador de antena para descobrir facilmente se é muito longo ou curto. O ajuste pode ser feito ajustando o comprimento do stub de 1/4 de onda e a posição do ponto de alimentação. Para aumentar a frequência de ressonância, encurte o stub de 1/4 de onda. Para diminuir a frequência de ressonância, aumente o stub de 1/4 de onda. A largura de banda é muito mais estreita do que um dipolo alimentado centralmente devido à seção de correspondência sintonizada, o que torna a construção da antena mais crítica. O ajuste deve ser feito ao ar livre e longe do solo, ou na posição final de montagem, se possível. OK, agora isso está fora do caminho, vamos continuar...
Esta calculadora pode ser usada para projetar uma antena Slim Jim ou J Pole. A Slim Jim, projetada pelo falecido Fred Judd, G2BCX, pode ser uma ótima antena portátil 'roll up', se feita de linha ladder / alimentador duplo de 300Ω ou 450Ω. Adicione um laço de barbante no topo e pendure-o em um galho de árvore, use-o com seu transceptor portátil, enrole-o e coloque-o no bolso quando terminar! Um Slim Jim para 2m (145MHz) terá 1,5 metros de comprimento e 70cm (433MHz) terá 0,5 metros. Alternativamente, para instalações permanentes, o tubo de cobre ou o pólo J de alumínio são uma boa escolha. Tenho tido bom sucesso com ambos, mas utilizo regularmente o alimentador balanceado Slim Jim montado em um poste de fibra de vidro de 9m, como pode ser visto na foto no final da página.
Recomenda-se usar algum tipo de estrangulamento no feedpoint. Três voltas (para 145 MHz) do cabo coaxial em torno de um formador de 40 mm (tubo de PVC, etc.), ou preso com fita adesiva e pendurado livremente são suficientes. Cinco voltas, 6cm de diâmetro para 70MHz. Também usei um ou dois clipes de ferrite para VHF. Como acontece com qualquer antena de alimentação balanceada, isso ajudará a evitar que a trança do cabo coaxial irradie e se torne parte da antena, afetando, portanto, o ROE e o desempenho. Você pode verificar a eficácia do estrangulador tocando no cabo coaxial abaixo do estrangulador e se a ROE mudar significativamente, o seu estrangulador é inadequado.
O espaçamento entre os elementos, mostrei como 45 mm em 2 metros. Isto não é crítico. Isso terá algum efeito sobre onde está o ponto de alimentação de 50Ω, mas tenho certeza que você o encontrará! Os comprimentos críticos são B, C e E e então ajuste o ponto de alimentação para encontrar uma correspondência perfeita. Ignore B e E se estiver construindo o "pólo J". Todas as dimensões devem estar entre o metal mais próximo do metal (interno), e não de centro a centro. um SWR de 1,0:1 será possível quando a antena estiver funcionando perfeitamente. Se não conseguir ficar perfeito, o comprimento dos elementos pode precisar de ajuste ou o afogador não é adequado. Apenas lembre-se, ao ajustar os elementos, 1cm mais curto em 'C' seria igual a 3cm mais curto em 'A'!
* Fator de velocidade: adicionei a capacidade de selecionar o fator de velocidade do seu condutor. É definido por padrão como 0,96, que é para cobre puro ou alumínio puro. Se você usar um alimentador balanceado como 300Ω ou 450Ω, ajuste-o para 0,9 (ou defina conforme a especificação do fabricante do cabo, se disponível). O diâmetro dos elementos também afetará ligeiramente o comprimento.
Ponto de alimentação de 50Ω: O ponto de alimentação de 50Ω é um ponto de partida e deve ser ajustado para cima e para baixo até obter uma ROE de 1,0:1 (ou o mais próximo possível) com sua antena. Você pode até usar um balun coaxial 4:1 e alimentá-lo mais acima na seção correspondente. Se você não conseguir encontrar o ponto 1:1, os elementos são muito longos ou muito curtos. É aqui que um analisador é útil. A sintonia pode ser feita ajustando o comprimento do stub de 1/4 de onda 'C'.
Fiz um de 4m (70MHz) que tem 3 metros de comprimento. A seção de correspondência de quarto de onda pode ser feita horizontalmente, com a seção do radiador de meia onda vertical, 90° em relação a ela se o espaço for um problema, embora isso afete ligeiramente o padrão de radiação. Lembre-se de que toda a antena precisa estar limpa, longe de quaisquer objetos, especialmente objetos condutores!
Então, como isso funciona?
O Slim Jim, semelhante ao J-pole, é na verdade um dipolo alimentado pela extremidade de meia onda, no caso do Slim Jim, um dipolo dobrado alimentado pela extremidade. Tal como acontece com todos os dipolos dobrados, as correntes em cada perna estão em fase, mas no toco correspondente elas estão em oposição de fase, de modo que pouca ou nenhuma radiação ocorre na seção correspondente. Você pode pensar como pode dizer que isso é um dipolo, quando é apenas um elemento? Bem, ao contrário da crença popular, o dipolo tem esse nome porque tem dois pólos elétricos, e não dois pólos físicos. Isso não seria um di-elemento!? Assim como um ímã tem dois pólos magnéticos, um Norte e um Sul, temos dois pólos elétricos, um Positivo e um Negativo. Sendo uma meia onda, há sempre dois pólos opostos nas pontas a cada meio ciclo. Qualquer antena de meia onda é na verdade um dipolo.
Para ajudar a explicar isso, desenhei acima o que acontece com a tensão em um elemento de meia onda durante um ciclo. Você pode ver que existem 2 pólos, um positivo e um negativo em cada meio ciclo. Portanto, 'dipolo'. Como é um elemento de meia onda, a onda é oposta em cada extremidade. Ao contrário do exemplo de onda completa à direita, onde a onda se juntará se você imaginar colocá-la em cima de si mesma.
Esperançosamente, isso explica as coisas e mostra que o Slim Jim é na verdade um dipolo de meia onda. Um dipolo geralmente é alimentado pelo centro, onde a impedância é de cerca de 70Ω. Isso fornece uma correspondência razoável com o cabo coaxial de 50Ω e é por isso que o dipolo de alimentação central é tão amplamente utilizado. Um dipolo pode ser alimentado em qualquer lugar ao longo de seu radiador, por exemplo, o vento é alimentado 'fora do centro' no ponto 200Ω, e uma meia onda alimentada na extremidade dará uma impedância muito alta de até cerca de 5000Ω.
Portanto, estamos alimentando esta antena de meia onda a partir de um ponto de alta impedância, que precisa ser combinado com um cabo coaxial de 50Ω, e é onde entra a seção de correspondência de quarto de onda (λ/4) 'J Integrated Matching' (JIM). no Slim Jim, você tem a opção de selecionar a impedância exata desejada, normalmente 50Ω. Com o dipolo alimentado centralmente, você tem uma impedância de cerca de 70Ω.
A seção correspondente é apenas uma seção correspondente e não irradia significativamente. As correntes 'iguais' mas opostas podem ser vistas no modelo EZNEC do Pólo J acima, porém, como uma extremidade da seção correspondente não está conectada, ela terá uma impedância infinita. A outra extremidade da seção correspondente está conectada ao nosso radiador e embora este seja um ponto de alta impedância, não é infinito, razão pela qual alguma leve radiação da seção correspondente é inevitável. Quanto mais perfeita for a operação da antena, menos isso será um problema, pois teremos a impedância mais alta possível na base da seção radiante λ/2 se for uma meia onda perfeita.
O ponto 50Ω pode ser encontrado depois de construir a antena com as dimensões corretas. Coloque a antena ao ar livre, mova o ponto de alimentação para cima e para baixo em pequenas quantidades e, quando um SWR 1: 1 for encontrado, fixe-os lá. Um exemplo da aparência dos diferentes pontos de impedância é mostrado na imagem à esquerda. A calculadora acima lhe dará um bom ponto de partida, embora o espaçamento entre os elementos, o fator de velocidade e outras diferenças tenham um efeito sobre onde isso realmente está.
Slim Jim vs J Pólo
Existem muitos rumores na Internet, alegando que o Slim Jim tem melhor desempenho que o J Pole. A simulação (e o bom senso) sugere que são praticamente idênticos. John Huggins KX40 aborda esta questão nesta página . É provável que quaisquer testes do mundo real que mostrem que o Slim Jim tem melhor ganho de ângulo baixo do que o J Pole se devam à (às vezes) maneira inadequada como as pessoas tendem a montar o J Pole, aterrando a base em um mastro ou não sufocando o feedpont, ao contrário do Slim Jim geralmente sendo montado livremente. Eu construo minhas antenas J Pole como um J e as monto isoladas de qualquer mastro.