ANTENA SLIM JIM para 435 Mhz
Artigo enviado pelo colega PY7DM – ARIMATEA MARANHÃO
OBS: tradução efetuada através do tradutor Google. Sujeita a pequenas divergências do artigo original. – PY7DM – Arimatéa
Usando a calculadora do site : https://m0ukd.com/calculators/slim-jim-and-j-pole-calculator/
Antes de começar, esteja preparado para experimentar! A calculadora o levará de perto (ou no local, se tiver sorte), mas existem tantas variáveis. Você pode usar um analisador de antena para descobrir facilmente se você é muito comprido ou curto. O ajuste pode ser feito ajustando o comprimento do stub de 1/4 de onda e a posição do feedpoint. Para aumentar a frequência de ressonância, encurte o stub de 1/4 de onda. Para diminuir a frequência ressonante, alongue o stub de 1/4 de onda. A largura de banda é muito mais estreita do que um dipolo com alimentação central 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 de montagem final, 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 for feita de linha de escada de 300Ω ou 450Ω / alimentador duplo. Adicione um laço de barbante no topo e pendure-o em um galho de árvore, use-o com o transceptor portátil, enrole-o e coloque-o no bolso quando terminar! Um Slim Jim para 2m (145 MHz) terá 1,5 metros de comprimento e 70 cm (433 MHz) terá 0,5 metros. Como alternativa, para instalações permanentes, o tubo de cobre ou pólo J de alumínio é uma boa escolha. Tive muito sucesso com os dois, mas uso 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 o uso de 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 colado e pendurado livremente são adequadas. Cinco voltas, 6cm de diâmetro para 70MHz. Também usei um clipe de ferrite ou dois 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 e, portanto, afete o SWR e o desempenho. Você pode verificar a eficácia do estrangulamento tocando no cabo coaxial abaixo do estrangulador e, se o SWR mudar significativamente, seu estrangulamento é inadequado.
O espaçamento entre os elementos, eu mostrei como 45 mm em 2 metros. Isso não é crítico. Isso terá algum efeito sobre onde está o ponto de alimentação de 50Ω, mas tenho certeza de que você vai encontrar! Os comprimentos críticos são B, C e E, em seguida, ajuste o feedpoint 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 ao metal (dentro), não de centro a centro. um SWR 1.0: 1 será possível quando a antena estiver funcionando perfeitamente. Se você não conseguir ficar perfeito, o comprimento dos elementos pode precisar de ajuste ou o estrangulamento não é adequado. Lembre-se de que, ao ajustar os elementos, 1 cm mais curto em ‘C’ seria igual a 3 cm mais curto em ‘A’!
* Fator de velocidade: adicionei a capacidade de selecionar o fator de velocidade do seu condutor. Ele é definido por padrão como 0,96, que é para cobre ou alumínio puro. Se você usar alimentador balanceado, como 300Ω ou 450Ω, ajuste-o para 0,9 (ou defina as especificações 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 um SWR 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. O ajuste pode ser feito ajustando o comprimento do esboço de 1/4 de onda ‘C’.
Fiz um para 4m (70MHz) que tem 3 metros de comprimento. A seção de correspondência de um quarto de onda pode ser feita horizontal, com a seção do radiador de meia onda vertical, 90 ° em relação a ela se o espaço for um problema, embora isso afete um pouco o padrão de radiação. Lembre-se de que toda a antena precisa estar desobstruída, 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. Como acontece com todos os dipolos dobrados, as correntes em cada perna estão em fase, mas no esboço correspondente elas estão em oposição de fase, portanto, pouca ou nenhuma radiação ocorre da seção correspondente. Você pode pensar como pode dizer que este é um dipolo, quando é apenas um elemento? Bem, ao contrário da crença popular, o dipolo tem esse nome porque tem dois pólos elétricos, não dois pólos físicos. Não seria um elemento di !? Assim como um ímã tem dois pólos magnéticos, um Norte e um Sul, temos dois pólos elétricos, um Positivo e um Negativo. Por ser 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, existem 2 pólos, um positivo e um negativo a cada meio ciclo. Portanto, ‘dipolo’. Como é um elemento de meia onda, a onda é oposta em cada extremidade. Ao contrário do exemplo da onda completa à direita, onde a onda se unirá se você imaginar colocá-la sobre si mesma.
Esperançosamente, isso explica as coisas e mostra que o Slim Jim é na verdade um dipolo de meia onda. Um dipolo é normalmente alimentado a partir do 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 com alimentação central é tão amplamente usado. Um dipolo pode ser alimentado em qualquer lugar ao longo de seu radiador, por exemplo, o windom é alimentado “fora do centro” no ponto 200Ω e uma meia onda final alimentada dará uma impedância muito alta de até cerca de 5000Ω.
Então, estamos alimentando esta antena de meia onda de um ponto de alta impedância, que precisa ser correspondido a 50Ω
cabo coaxial, e é onde a seção de correspondência de quarto de onda “J Integrated Matching” (JIM) (λ / 4) entra. Com o Slim Jim, você tem a opção de selecionar a impedância exata desejada, normalmente 50Ω. Com o dipolo alimentado pelo centro, 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, no entanto, como uma extremidade da seção de correspondência não está conectada, ela terá uma impedância infinita. A outra extremidade da seção de correspondência é conectada ao nosso radiador e embora este seja um ponto de alta impedância, não é infinito, razão pela qual alguma leve radiação da seção de correspondência é inevitável. Quanto mais perfeita a antena estiver operando, menos será um problema, pois teremos a maior impedância possível na base da seção de radiação 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 em local aberto, mova o ponto de alimentação para cima e para baixo em pequenas quantidades e, quando um SWR 1: 1 for encontrado, fixe-o ali. Um exemplo de como podem ser os diferentes pontos de impedância é mostrado na imagem à esquerda. A calculadora acima fornecerá um bom ponto de partida, embora o espaçamento entre os elementos, o fator de velocidade e outras diferenças tenham um efeito sobre onde ele realmente está.
Slim Jim vs J Pole
Existem muitos rumores na Internet, afirmando que o Slim Jim tem melhor desempenho do que o J Pole. Simulação (e bom senso) sugere que eles são praticamente idênticos. John Huggins KX40 aborda essa questão nesta página. É provável que qualquer teste do mundo real que mostre que o Slim Jim tem melhor ganho de ângulo baixo do que o J Pole é devido à (às vezes) má forma como as pessoas tendem a montar o J Pole aterrando a base em um mastro ou não estrangulando o feedpont, ao contrário do Slim Jim geralmente montado livremente. Eu construo minhas antenas J Pole como J e as monto isoladas de qualquer mastro.
Aqui está um Slim Jim de 4 m em funcionamento, construído com alimentador de 450Ω, o material com o núcleo sólido. Eu construí dois deles e deve ser facilmente reproduzível e funcionar “direto da caixa”!
Abaixo está um pólo J que construí para 70 cm. SWR é <1,5: 1 de 430 MHz a 440 MHz.
09/04/2020: Obrigado a David GM8XBZ por notar um erro que cometi na fórmula mostrada para o valor ‘A’, que agora foi corrigido. Isso não afetou os valores calculados, mas apenas a fórmula mostrada.
Espero que isso tenha ajudado você. Se você decidir construir qualquer um deles, gostaria de saber o que você achou e como você se saiu. Por favor, deixe um comentário! Obrigado, 73 John.