Większość radiotelefonów PMR446 wyposażana jest fabrycznie w niewielką, zintegrowaną antenkę helikalną, pracującą w trybie normalnym. Antena tego rodzaju — wyglądająca jak ciasna sprężynka — ma charakterystykę promieniowania zbliżoną do monopola. W transceiverach PMR antena pracuje w polaryzacji pionowej. Charakterystyka promieniowania takiej anteny przypomina donuta (pączka z dziurką).
Jest to dość “pękaty pączek” i wobec tego zasięg PMR-ki — skoro jej ERP (ang. Effective Radiated Power, efektywna moc wypromieniowana) się nie zmienia i wynosi maksymalnie 500 mW — można poprawić w zasadzie w jeden sposób: “spłaszczając donuta”, a że ta energia musi się gdzieś podziać, “elektromagnetyczny pączek” rozejdzie się na boki.
Aby odpowiednio ukierunkować fale elektromagnetyczne, najprostszym rozwiązaniem jest umieszczenie obok antenki radio PMR, równolegle do niej, elementu pasywnego w postaci rurki odpowiedniej długości. Ideałem byłaby srebrzona, cienkościenna, rurka miedziana, ponieważ przy takich częstotliwościach pracy (446,0–446,2 MHz) uwidacznia się efekt naskórkowy i prąd indukowany przez antenę helikalną w rurce będzie płynął głównie przy powierzchni tej ostatniej. Rozwiązanie drogie i niepraktyczne (przyciężkawe). Sensownym materiałem wydaje się rurka aluminiowa o średnicy 8–12 mm, która jest lekka i odporna na korozję.
Co do długości, opcje mamy zasadniczo dwie skrajne oraz warianty pośrednie: 1/2 długości fali i 5/8 lambda. Półfalowy monopol jest lekki i kompaktowy, ale jeśli zależy nam na zasięgu, monopol 5/8λ powinien być skuteczniejszy, kosztem poręczności oraz części energii promieniowanej w niebo (pojawiają się dodatkowe listki w charakterystyce — tyle teoria, pomiarów nie przeprowadzałem). Pomijam zupełnie kwestię ewentualnych przeciwwag, oraz to, że układ rurka — antenka przypomina nieco antenę typu J.
Obliczanie anteny 1/2λ lub 5/8λ dla pasma PMR 446
Z racji tego, że promiennik nie jest zrobiony z cienkiego drutu tylko z rurki, podczas obliczania jego wymiarów należy wziąć pod uwagę znaczny współczynnik skrócenia, wynikający z niedużej smukłości elementu. Odpowiedni wykres, z którego ww. wsp. możemy wyznaczyć metodą graficzną, znajduje się w książce mgr inż. Zdzisława Bieńkowskiego pt. Poradnik UltraKrótkoFalowca na str. 858.
- Liczymy długość anteny: L0=λ/2=c/f/2 (dla 1/2 długości fali) lub L0=c/f*5/8 (dla 5/8), gdzie c=299792458 m/s, f=446,1x106 Hz (środek pasma PMR446)
- Obliczamy smukłość elementu: L0/D, gdzie D=0,010 m (0,008 albo 0,012 m zależnie od średnicy rurki)
- Z wykresu odczytujemy współczynnik skrócenia K dla smukłości L0/D promiennika
- Nowa długość promiennika to L1=L0*K
Powyższą sekwencję możemy powtórzyć dowolną ilość razy, ponieważ przy skracaniu rurki zmniejsza się jej smukłość i tym samym współczynnik skrócenia będzie inny, ale przy częstotliwościach rzędu 446 MHz — dla omawianego przykładu — zmiany będą kosmetyczne (do kilku mm) i nie warto zawracać sobie nimi głowy. Pierwsze (L1) lub drugie (L2) przybliżenie w zupełności wystarczy. Mnie wyszło L1=293 mm dla “antenki” 1/2λ i taką przyciąłem.
Trzymadełko i kapturek
Do tymczasowego przymocowania promiennika do anteny radiotelefonu Motorola T82 Extreme zaprojektowałem trzymadełko oraz kapturek do wydruku 3D. Adapter różni się nieco od tych, z którymi się spotkałem. Przede wszystkim uszczelnia rurkę — promiennik od dołu oraz prowadzi ją niżej, równolegle do anteny helikalnej wbudowanej w PMR-kę, a nie równolegle do bocznej powierzchni czarno-żółtej elastycznej osłony i skośnie do anteny. W jakimś, nieznacznym stopniu powinno to poprawiać sprzężenie i… estetykę.
Adapter i zaślepkę drukowałem 3D z PLA, z wypełnieniem 20%, bez podpór, z obrzeżem na 5–10 mm, ponieważ zdarzało się, że elementy odklejały się od stołu drukarki 3D w końcowej fazie (są dość wysokie w stosunku do powierzchni podstawy). W przejściówce na dolnej krawędzi kieszeni anteny zaprojektowałem niewielką fazkę, gdyż pierwsza warstwa wydruku bywa ostra i chciałem uniknąć niszczenia radiotelefonu PMR w tym miejscu.
