Jaki drut na antenę KF? Rodzaje przewodów, grubość w milimetrach i montaż

Kawałek drutu rozpięty między dwoma drzewami potrafi pracować lepiej niż niejedna droga antena. Nie wymaga masztu, fundamentu ani dźwigu, a do pierwszych łączności na falach krótkich (KF) w zupełności wystarcza. Wybór przewodu zależy od tego, czy antena ma wisieć na stałe, czy jeździć w plecaku, z jaką mocą będzie pracować i jak mocno będą ją szarpać wiatr, lód i gałęzie.

Elektrycznie nada się prawie każdy przewód miedziany. O tym, co kupić, decydują głównie wytrzymałość, waga, giętkość i odporność na pogodę.

Drut miedziany do anteny stałej

Drut lity to jedna miedziana żyła. Jest tani, łatwo dostępny i bardzo dobrze przewodzi. Rozciąga się mniej niż linka, trzyma kształt i łatwo go zamocować w zaciskach izolatorów. Nadaje się do dipoli, anten typu odwrócone V i długich drutów, które raz zawieszone wiszą latami. Gorzej sprawdza się tam, gdzie antenę często się składa i rozkłada, bo jest sztywny i niewygodny przy zwijaniu. W sklepie elektrycznym drut miedziany w izolacji PVC znajdziesz jako DY (H07V-U).

Miedź występuje w dwóch odmianach. Miękka (wyżarzona) łatwo się gnie i zwija, ale pod stałym naciągiem trwale się wydłuża. Dipol z takiego drutu po jakimś czasie zwisa niżej i stroi się niżej w paśmie, bo dłuższy drut ma niższą częstotliwość rezonansową. Miedź twarda jest sztywniejsza i mniej przyjemna w obróbce, za to lepiej znosi długie przęsła.

Linka miedziana na wyjazdy

Linka to wiele cienkich miedzianych żyłek skręconych razem. Jest giętka, mieści się w kieszeni plecaka, szybko się ją rozwija i zwija, a wielokrotne składanie dobrze znosi. To typowy wybór do anten przenośnych, także do aktywacji w programach SOTA i POTA, w których krótkofalowcy nadają z terenu: ze szczytów górskich i z parków.

Linka łatwiej się rozciąga niż drut i trudniej ją pewnie zamocować w niektórych zaciskach. Pomaga zaciśnięcie na jej końcu końcówki oczkowej. Wśród osób pracujących z terenu popularna jest ostatnio linka w izolacji silikonowej: bardzo miękka, nie załamuje się i można ją zwijać i rozwijać bez końca.

Najtańsza linka w Polsce to LgY (H07V-K) ze sklepu elektrycznego. Do anteny się nada, ale ma ograniczenia. Karta katalogowa nkt cables przewiduje ją do układania w rurach instalacyjnych i wewnątrz urządzeń, o pracy na zewnątrz nie wspomina. Najniższą temperaturę układania podaje: –5 °C dla LgY i +5 °C dla H07V-K. Inne wyroby mogą mieć inne dane, więc przed zimowym montażem sprawdź kartę swojego przewodu. Jeśli antena ma wisieć kilka lat, wybierz przewód z izolacją odporną na promieniowanie UV.

Rudy Severns, N6LF, zmierzył i przeliczył straty różnych przewodów w artykule dla amerykańskiego kwartalnika QEX. Linka miała w jego pomiarach przy w.cz. nieco większą rezystancję niż drut lity, a linka z bardzo cienkich żyłek jeszcze większą. W zwykłym dipolu ta różnica jest niezauważalna.

Stal pokryta miedzią: mocna i lekka

Przewód oznaczany jako CCS (z ang. copper-clad steel), nazywany też od nazwy znanej marki Copperweld, ma stalowy rdzeń otoczony warstwą miedzi. Stal daje wytrzymałość, miedź przewodzi prąd. Wydaje się to dziwne, skoro stal przewodzi ponad dziesięć razy gorzej od miedzi, ale na falach krótkich działa dzięki efektowi naskórkowemu.

Prąd wielkiej częstotliwości (w.cz.) nie płynie całym przekrojem przewodu. Im wyższa częstotliwość, tym bardziej spycha go ku powierzchni. W miedzi na paśmie 40 m większość prądu płynie w warstwie o grubości około 0,025 mm, a na 160 m – około 0,05 mm. Wnętrze drutu w zasadzie tylko tę warstwę podtrzymuje. W stali, która jest materiałem magnetycznym, warstwa z prądem jest jeszcze wielokrotnie cieńsza, więc prąd płynie w miedzianym płaszczu.

W typowym CCS warstwa miedzi ma grubość około 10% promienia drutu, choć bywają odmiany z cieńszą. W drucie o średnicy 2 mm to około 0,1 mm, czyli więcej, niż potrzeba na każdym paśmie KF, więc taki przewód zachowuje się prawie jak miedziany. W bardzo cienkim CCS (0,4 mm) miedzi jest tylko około 0,02 mm. Z obliczeń N6LF wynika, że taki drut ma na 160 m ponad dwa razy większą rezystancję niż miedziany tej samej grubości, a równie dobrze albo lepiej wypada dopiero od około 14 MHz. W dipolu to wciąż niewiele, ale w antenach o małej impedancji, takich jak skrócone anteny pionowe i anteny kierunkowe, może już mieć znaczenie.

CCS przydaje się tam, gdzie liczy się wytrzymałość przy małej wadze: w antenach zasilanych na końcu (end-fed), długich drutach, przęsłach na kilkadziesiąt metrów i instalacjach, które mają wisieć bez doglądania. Najcieńsze odmiany ważą około 30 g na 20 m i z daleka prawie ich nie widać, co docenią osoby, którym zależy na dyskretnej antenie.

CCS ma większą rezystancję dla prądu stałego niż miedź i gorzej znosi częste zginanie, bo stalowy rdzeń w końcu się uszkadza. Kto co weekend zwija i rozwija antenę, wygodniej będzie mu z giętką linką miedzianą. Drut CCS jest sztywny i sprężysty, chce wracać do zwoju i potrafi gwałtownie rozwinąć się ze szpuli. Załamania osłabiają go, więc trzeba ich unikać.

UWAGA: Twardy drut CCS przy rozwijaniu i cięciu potrafi odskoczyć i zranić oczy albo dłonie. Pracuj w rękawicach i okularach ochronnych, szpulę rozwijaj powoli i przytrzymuj wolny koniec.

Cienko miedziowany drut stalowy, na przykład do ogrodzeń elektrycznych, to co innego niż CCS. Warstwa miedzi jest na nim zbyt cienka, by na falach krótkich cokolwiek dała.

Aluminium, stal i przewody z odzysku

Na tej samej zasadzie działa przewód CCA, czyli aluminium pokryte miedzią, i CCAM z rdzeniem ze stopu aluminium z magnezem. Jest lżejszy od miedzi i dość wytrzymały, więc przydaje się przy długich przęsłach i delikatnych podporach. Skrót CCA na szpuli oznacza, że w środku jest aluminium. Trzeba wtedy uważać na połączenia: o trwały styk z aluminium na deszczu i mrozie jest trudno, a miejsce, gdzie miedź styka się z aluminium, koroduje.

Stal nierdzewna i ocynkowana są bardzo wytrzymałe i odporne na korozję, ale przewodzą dużo gorzej od miedzi, nierdzewna nawet ponad 50 razy. Według modelu N6LF półfalowy dipol w wolnej przestrzeni z drutu stalowego (w modelu: żelaznego) o średnicy 2 mm traci na paśmie 20 m około 4 dB, a na 160 m ponad 7 dB. To ponad połowa mocy w pierwszym przypadku i ponad trzy czwarte w drugim. Taką stal zostaw na odciągi i podpory. To samo dotyczy drutu do ogrodzeń.

Na krótki wyjazd albo próbę sprawdzi się prawie wszystko, co jest z miedzi: zwykła linka w izolacji PVC, resztki przewodu instalacyjnego, stary przewód głośnikowy. Z takich samych przewodów można robić przeciwwagi do anten pionowych.

Jaka grubość: AWG w milimetrach

Poradniki z USA podają grubość w AWG (American Wire Gauge): im większy numer, tym cieńszy drut. W Polsce przewody sprzedaje się według przekroju żyły w mm², dlatego poniżej zalecenia z poradnika OnAllBands przeliczone na średnicę i przekrój.

Popularna linka LgY 1,5 mm² mieści się między 16 a 14 AWG, a 0,75 mm² odpowiada mniej więcej 18 AWG.

Grubość wybiera się głównie z powodów mechanicznych. Przy 100 W w środku dipola płynie prąd około 1,2 A, z którym poradzi sobie nawet cienki drut. Grubszy przewód jest wytrzymalszy i lepiej znosi lata na wietrze, ale też cięższy: 20 m linki LgY 1,5 mm² waży około 400 g, a 2,5 mm² – około 620 g. Na wędce z włókna szklanego to robi różnicę, bo ciężki drut zaczepiony przy szczycie działa jak dźwignia i mocno ją obciąża. Gdy przy cienkim drucie potrzebujesz większej wytrzymałości, sięgnij po lekki CCS.

Wysokość daje więcej niż gruby drut

Grubszy drut nie robi z anteny lepszego promiennika. Straty w samym drucie dipola są małe: na paśmie 20 m różnica między drutem miedzianym 2 mm a 0,5 mm to około 0,13 dB, a na 80 m – około 0,26 dB. W prostym modelu nad przeciętnym gruntem podniesienie tego samego dipola na 20 m z 5 na 10 m daje od 3 do 5 dB pod kątami 15–30° nad horyzontem, które liczą się w łącznościach dalekich. Pod dużymi kątami, ważnymi dla łączności na mniejsze odległości, wyżej zawieszona antena promieniuje za to słabiej. Zysk 3 dB to tyle, co dwa razy większa moc nadajnika.

Jak wysokość zmienia charakterystykę promieniowania i dlaczego niższy SWR nie zawsze oznacza lepszą antenę, opisujemy w artykule „Podstawy anten krótkofalarskich: SWR, długość dipola i strojenie w praktyce”.

Goły czy w izolacji

Goły drut to tradycyjny wybór. Goły CCS sprawdza się tam, gdzie antena przeciąga się z gałęziami, wichurą i oblodzeniem: nie rozciąga się i wytrzymuje wiele lat.

Izolacja ma kilka praktycznych zalet. Chroni miedź przed korozją, a w pomiarach N6LF utleniona powierzchnia gołego drutu zwiększała straty, nowa izolacja zaś praktycznie ich nie zmieniała. Zmniejsza ryzyko przypadkowego dotknięcia przewodu i mniej zaczepia o gałęzie, krzaki i płoty. Kolor pozwala antenę wyeksponować w czasie montażu albo ukryć na tle drzew.

Izolacja skraca jednak antenę elektrycznie. Fala biegnie wzdłuż izolowanego drutu nieco wolniej, więc antena z przewodu w izolacji wychodzi o kilka procent krótsza niż z gołego drutu. Najczęściej podaje się 2–5%, zależnie od grubości i rodzaju izolacji. Dla dipola na 40 m o długości około 20 m to 40–100 cm mniej. Dlatego drut tnie się z zapasem, sprawdza rezonans analizatorem antenowym albo miernikiem SWR i skraca po trochu. Skrócić zawsze można, a przedłużenie wymaga dolutowania kawałka drutu. Jak stroić dipol krok po kroku, opisuje wspomniany artykuł o podstawach anten.

Wiatr, lód i gałęzie

Jeden z częstych błędów przy pierwszej antenie to myślenie wyłącznie o elektryce. Antena świetna na papierze nie na wiele się zda, jeśli zerwie ją pierwsza wichura.

UWAGA: Zanim zaczniesz wieszać antenę, sprawdź, gdzie biegną linie energetyczne. Antena, drabina, maszt ani narzędzia nie mogą się do nich zbliżyć, a antena nie może wisieć tam, skąd mogłaby na nie spaść. RSGB, brytyjskie stowarzyszenie krótkofalowców, zaleca odległość od linii co najmniej dwa razy większą niż wysokość anteny albo podpory. Nie zakładaj, że przewody linii są izolowane ani że wędka z włókna szklanego albo drewniany drążek ochronią cię przed porażeniem. Do pracy na drabinie weź drugą osobę.

Kilka zasad zawieszania:

• Nie naciągaj drutu jak struny. Drzewa się kołyszą, zwłaszcza w czasie burzy, a napięta antena nie ma żadnego luzu. Lekki zwis jest bezpieczniejszy.
• Drut nie musi być najsłabszym ogniwem. Izolatory, liny, złącza, punkty mocowania, maszty i gałęzie potrafią puścić wcześniej, więc nie oszczędzaj na nich.
• Między drzewami pomaga bloczek z przeciwwagą. Wiszący obciążnik trzyma stały naciąg, żeby ramiona nie zwisały, a gdy wiatr, śnieg albo lód szarpną anteną, lina popuszcza. Zamiast obciążnika można użyć mocnej sprężyny albo gumy, które amortyzują nagłe szarpnięcia.
• Ciężki środek anteny z balunem i kablem można podtrzymać osobną linką zaczepioną wyżej na tej samej podporze, tak by tworzyła z anteną kąt co najmniej 30°.

Przeciwwagi do anten pionowych

Anteny pionowe stawiane przy ziemi i anteny typu odwrócone L potrzebują przeciwwag (radiali), czyli przewodów rozłożonych na ziemi albo tuż pod darnią. Na stałe dobrze sprawdza się linka miedziana o średnicy 1,0–1,6 mm (14–18 AWG). Prąd w przeciwwagach jest mały, więc grubość niewiele zmienia elektrycznie, ale grubszy przewód lepiej znosi deptanie i kosiarkę, zanim wrośnie w trawnik. Izolacja przedłuża życie przewodu w wilgotnej ziemi, bo chroni miedź przed korozją, a działania przeciwwag nie pogarsza, bo sprzęgają się one z ziemią pojemnościowo. Na wyjazd wystarczy giętki przewód 0,6–0,8 mm (20–22 AWG) albo cienki przewód głośnikowy. Łatwo go zwinąć, a przy kilku czy kilkunastu przeciwwagach w plecaku liczy się każdy gram.

Na pierwszy dipol: zwykła miedź

Przy pierwszym dipolu nie ma co długo wybierać drutu. Kawałek miedzianej linki o przekroju 0,75–1,5 mm², dobrze zamocowany i przycięty na właściwą długość, da bardzo dobrą antenę. Najwięcej zależy od wymiarów anteny, jej wysokości i otoczenia oraz sposobu zasilania. O zasilaniu linią drabinkową i pracy jednym drutem na wielu pasmach piszemy w tekście „Jeden drut na wiele pasm. Jak działa antena typu dublet”. Resztę załatwia porządne i bezpieczne zawieszenie.

Artykuł powstał na podstawie poradnika Marka Haverstocka, K8MSH, z bloga OnAllBands prowadzonego przez sklep DX Engineering, uzupełnionego o pomiary i obliczenia Rudy'ego Severnsa, N6LF, z kwartalnika QEX.

Tekst sprawdzili:

• Igor SQ9APP | EA5KDH
• Wojtek SP9WSS