Flerbandsantenn för portabelbruk eller liten tomt

Discussion in 'Antenner och master' started by SM7EQL, Jul 27, 2018.

  1. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    Nu när vädret är ganska skapligt för utomhusaktiviteter så kanske ett recept för en enkel men effektiv portabelantenn för 10-28 MHz kan passa.

    Antennsystemet består av tre delar:

    1/ Själva antennen där radiatorn är 5 m lång och kan bestå av ett spröt eller tråd fäst i glasfiberspö samt två radialer 3,5 m långa och som monteras 1-2 m över marken. Lägre höjd ger något sämre verkningsgrad, radialer på mark ger mycket sämre verkningsgrad och radialer högre upp än 2 m gör installationen opraktisk i fält.

    2/ ATU (impedansanpassaren) som placerats direkt i matningspunkten. Som kan ses på schemat så består ATU enbart av en parallellresonanskrets med en spole och vridkondensator. Spolen har uttag på de flesta varven och antalet uttag dikterades i mitt fall av omkopplaren som har 10 lägen. Det räcker precis för att nå under SVF 1,5;1 på valfri frekvens inom hela området 10-30 MHz. Fler lägen gör att sannolikheten för att finna exakt rätt uttag på spolen ökar vilket betyder att SVF kan nedbringas ytterligare mot 1:1. Inget som betyder något i praktiken dock. I mitt fall har jag letat upp exakt varv och position för respektive band och når därför SVF 1:1 på samtliga band. Inställningarna är helt stabila från plats till plats över olika sorters mark samt över saltvatten vid stranden.

    3/ Matarkabeln. Här använder jag en 5 m lång mjuk RG58 som är ansluten till ATU via en strömdrossel bestående av några varv tunn koaxialkabel lindad på en ferritkärna. Drosseln behövs för att isolera bort matarkabeln så att den inte fungerar som en oönskad radial. Avstämningen av ATU blir också fullständigt stabil i de fall längre matarkabel kopplas till eller om sändaren jordas alt flyttas runt etc. Utelämna aldrig strömdrosseln.

    Det är tveksamt om det finns någon enklare kompromisslösning än denna för en vertikal portabelantenn som täcker flera band och som är snabb att upprätta och justera in vid bandbyte. Jag har provat ett antal olika kopplingar och dessutom mätt fältstyrkan under kontrollerade former. Har någon tips på en enklare bättre presterande anordning så är jag nyfiken.

    Längden på antennsprötet 5 m (Exakt 4,52 m i mitt fall) är vald utifrån ett befintligt spröt som jag använt tidigare och som går att fälla ihop till 42 cm längd vid transport. Om sprötet görs längre så ökar verkningsgraden en aning på 10 MHz men om det blir längre än ca 7 m så blir lobformen på 28 MHz lite mindre lämplig för DX.

    Radialernas längd är praktiskt utprovade för att tillsammans med antennsprötets längd ge hanterbara impedanser på samtliga amatörband och som ATU kan ta hand om. Det tycks gå en gräns vid ca 1000 ohm där förlusterna i ATU fortfarande är obetydliga närmare bestämt under 0,2..0,4 dB. Det är i sig inga problem att anpassa antenner som har högre impedans uppemot 3-4 kohm (halvvågsantenner eller korta kapacitiva spröt) men det ställer högre krav på ATU. Uppmätta förluster i min ATU med relativt klena komponenter och vid så hög impedansomsättning hamnade kring 1-2 dB och det tycker jag är onödigt högt. Dessutom ökar RF-spänningen snabbt och det betyder att risken för överslag i vridkondensatorn som i mitt fall är en liten folieisolerad sak också ökar.

    I schemat har jag bara ritat in tre lägen på omkopplaren. I läge A kan man se att matarkabelns mittledare är ansluten direkt till antennen. Det är läget för den lägsta impedansen kring 50 ohm. Om man vrider kondensatorn åt ena hållet kompenserar man för antennens induktiva reaktans och åt andra hållet för antennens kapacitiva reaktans. Ju högre impedans antennsprötet uppvisar ju längre ner på spolen ansluts matarkabelns mittledare. Ungefär mitt på spolen hamnar uttagen (B) för 300-700 ohm lägena och ännu längre ner (C) blir impedansomsättningen som högst i häradet 1 -2 kohm eller mer. Det finns alltid en kombination mellan uttag på spolen och inställning av vridkondensatorn som ger SVF 1:1 på valfri frekvens mellan 10-30 MHz.

    På 10 MHz är antennen både antennspröt och radialer något för korta vilket betyder att förlusterna jämfört med en fullstor antenn blir -1,5 dB. Det är uppmätta värden på en antennmätsträcka med en fullstor kvartvågsantenn som referensantenn. På alla andra band är förlusterna i ATU helt försumbara och på de högre banden 21, 24 och 28 MHz ger antennen faktiskt några tiondelar mer antennvinst i jämförelse med en kvartvågsantenn beroende på att antennsprötet är längre än en kvarts våglängd. Loben trycks då ihop en aning.

    Inget hindrar att samma principer används på 3,5 MHz men för att minimera förlusterna i anpassningen (ATU) så måste antennsprötet och radialerna göras längre. Tumregeln är att välja längder så nära en kvartsvåg som möjligt på lägsta frekvens. Realistiskt för en lätt portabelantenn på 3,5 MHz kanske är 12-15 m och där kan man kanske räkna med att förlora några dB jämfört med en fullstor antenn med samma antal radialer. En sådan antenn skulle fungera fint på 3,5 5 och 7 MHz. De huvudsakliga förlusterna hamnar i ATU.
    antport1.jpg
     
    Last edited: Jul 27, 2018
    SM7SEK, SM7CZR, Sm5ock and 12 others like this.
  2. SM7TLH

    SM7TLH Well-Known Member

    Som vanligt intressant, tack Bengt.
    Jag har funderat på en liknande lösning för en tråddipol av fix längd (typiskt 2x en rulle RK från Jula eller Clas Ohlson) med fasta anpassningsmoduler för varje band. Frågan är hur mycket olika uppsättningshöjd och markförhållanden påverkar.
     
  3. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    Inte lätt att svara konkret på en sådan fråga. Om du matar in en halvvågsdipol för t ex 7 MHz i EZNEC så kan du laborera med olika höjder för att se hur egenresonansen och matningsimpedansen ändrar sig.

    Lite förenklat ändrar matningsimpedansen sig upp och ner för att på mycket hög höjd stabilisera sig kring 72 ohm. Vissa höjder kring 5-6 meter ger god anpassning mot 50 ohm men när antennen kommer allt för nära marken så sjunker även egenresonansen betydligt.

    Sedan påverkar buskar och träd som kommer i nära eller i kontakt med dipoländarna t ex genom kapacitiv koppling. På de högre frekvensbanden behövs bara några få picofarad för att dra iväg egenresonansfrekvensen d v s där antennen är helt resistiv en bra bit.

    Markens konduktivitet och beskaffenhet påverkar knappt något alls. Dock kan du se skillnad mellan ytterligheterna extremt torr sand eller berg gentemot saltvatten. Men "vanlig mark" som gräsmatta, åker och skog ger i princip ingen skillnad. I alla fall inte om antennen kommit upp en till 1/4 våglängd över marken eller mer.

    Om du hänger upp en dipol 2 x 5 m och matar med 300 ohm bandkabel så kan du använda min ATU lösning rakt av. Du får då ett bra antennsystem som täcker 10-28 MHz. På 10 MHz där antennen är lite kort tappar du några dB men inget som märks. Gör du den lite längre som t ex 2 x 10 m så täcker du in 7 MHz också och 5 MHz hjälpligt. Dock blir loberna lite konstiga på de högsta banden men det kanske inte spelar någon roll. Hur man än hänger upp en horisontell dipol så får man minimum i vissa riktningar och det får man ta eller så får dipolen göras roterbar.

    De flesta som sätter upp antenner i skog och mark och även hemma utgår i regel ifrån de fästpunkter som finns och så får det bli som det blir. Är man väldigt intresserad av någon speciell del av världen så lönar det sig så klart att se till att bredsidan på dipolen pekar ditåt.

    För trafik på 80 m med dipoler som hänger lågt 10-20 m fås ingen riktningsverkan alls. Max utstålning blir rakt upp i luften och sådana antenner passar bra för NVIS dvs lokal trafik inom en radio om si så där 30-40 mil.

    På 40 m börjar en dipol få användbar riktverkan på höjder kring 15 m och stor riktverkan på 20-25 m.

    På de högre banden räcker det med att få upp en dipol på 8-10 m för att den skall fungera bra för DX.

    Men som sagt EZNEC är bra för att se vad man kan förvänta sig och kanske avbugga sina ideér. Om en antenn inte fungerar i EZNEC så kan du vara 100% säker på att den inte heller fungerar i verkligheten. Ungefär så...
     
    Last edited: Jul 30, 2018
    SM7TLH and JanneG like this.
  4. oh2fdi

    oh2fdi New Member

    Hej Bengt.
    Länge sedan jag var i Lund. Resorna från Helsingfors brukar sluta i Linköping hos sonen.
    Ditt antennförslag intresserar mig eftersom jag har antennförbud på hustaket (dessutom flera ventfläktar med tyristorstyrn.). Har endast balkong på 6:e vån. åt väster.
    Däremot har vi två parker väster om oss och sedan en strand, så ditt antennförslag skulle passa för bruk i parken.
    Hurdana data har Du på spolen i anpassningsenheten , varv, d x l och trådtjocklek? Alla övriga prylar finns.
    Hur ser loberna ut med 2 radialer i 180 grader?
    73 de SM7XZW / OH2FDI Rolf
     
  5. oh2fdi

    oh2fdi New Member

    Hej igen.
    Jag glömde bifoga mina egna spolberäkningar. Med 3,5 µH fick jag till en spole med 11 mm medeldiameter, ca 33 mm lång och 33 varv 0,9 mm tråd.
    Min omkopplare är 1 x 11, uttag på vart 3:e varv ungefär. Hur många watt kan man lägga på med en foliekondensator. Förmodar att designen är för QRP.
    73 de SM7XZW / OH2FDI
     
  6. oh2fdi

    oh2fdi New Member

    Hej igen.
    Jag glömde bifoga mina egna spolberäkningar. Med 3,5 µH fick jag till en spole med 11 mm medeldiameter, ca 33 mm lång och 33 varv 0,9 mm tråd.
    Min omkopplare är 1 x 11, uttag på vart 3:e varv ungefär. Hur många watt kan man lägga på med en foliekondensator. Förmodar att designen är för QRP.
    73 de SM7XZW / OH2FDI
     

Share This Page