Varför ändras trap:ens resonansfrekvens så kraftigt

Discussion in 'Antenner och master' started by SA6BNV, Apr 16, 2018.

  1. SA6BNV

    SA6BNV Well-Known Member

    [​IMG]

    Jag håller på att bygga en vertikal m h a Cu-rör, se bild.
    Den nedre (bortre) trap:en (LC-parallel) är i resonans på 21 MHz innan jag kopplar på den övre (hitre) delen av antennen, då sänks resonansfrekvensen i den nedre trap:en till ca 16 MHz.
    Vad beror det på? Jag inser att impedansen i elementet ökar när jag kopplar på övre delen men skall verkligen LC-kretsen påverkas av det?
    73 Åke SD6T
     
  2. SM0GLD

    SM0GLD Vänsterhänt

    Dom två elementen bildar troligtvis en kapacitans över spolen
     
  3. SA6BNV

    SA6BNV Well-Known Member

    Men kapacitanserna i trapsen ligger på 47-150 pF så borde inte elementens kapacitans vara försumbara?
     
  4. SM5KYH

    SM5KYH Well-Known Member

    Hur mäter du Åke?
    Ligger vertikalen på de sura brädorna på altangolvet eller står den vertikalt och fritt från omgivningen?
    Kan det vara så att det kopplar lite extra till omgivning och det därför påverkar resonansen mer än förväntat?
     
  5. SA6BNV

    SA6BNV Well-Known Member

    Det var en bra synpunkt, det tänkte jag faktiskt inte på!
    Skall se om jag kan göra om mätningarna i morgon under bättre förhållanden.
     
  6. SM0GLD

    SM0GLD Vänsterhänt

    OK, du har nog rätt.
     
  7. SM7FBJ

    SM7FBJ Bjarne

    Vad jag har läst i ARRL's handbok så kommer det att bli en inverkan mellan trapsen hur du än gör. Längden på antennen mellan trapsen blir det man får labba med. Jag ska se om jag kan hitta artikeln om det.

    EDIT1: Jag läste precis att man vid avstämningen ska justera den översta frekvensen först och alla justeringar på de lägre delarna av banden som antennen är gjord för.

    Jag hittade en beskrivning för en trapvertikal för 40-20-15-10m med tre traps i ARRL's handbook 16th edition. Om intresse finns så kan jag lägga ut bilderna på texten här om inte ham.se krånglar.

    En helt annan fråga till er som vet: Varför i hela friden måste jag logga in när jag redan är inloggad om jag vill editera det jag precis har skrivit? Jag var tvungen att logga in 3ggr för att kunna editera texten. Jag har inte varit här på ett tag och känner inte igen mig när jag ska logga in, förr kunde man logga in med sitt call nu måste jag logga in med e-postadressen.

    EDIT2: Man ska tydligen bocka i rutan stay logged in!
     
    Last edited: Apr 16, 2018
  8. SM7FBJ

    SM7FBJ Bjarne

    Åke, vilka band ska antennen köras på?
     
  9. SA6BNV

    SA6BNV Well-Known Member

    Om du har texten om ARRL trapvertikalen får du gärna dela med dig.
    Min vertikal skall vara för 15-20-30-40 m och min plan är att göra precis som du beskriver, därav 21 MHz trap:en nederst.
    Men nu blev det alltså så att den trap:en radikalt bytte frekvens när jag häktade på nästa del av antennen (för 20 m).
    Men som -KYH skrev så kanske det berodde på att den låg på fuktig altan...
     
  10. SM5KYH

    SM5KYH Well-Known Member

    Flera av varven förfaller ligga an mot vått trä och säkerligen erhålls då påverkan på resonansfrekvensen.
     
  11. SM7FBJ

    SM7FBJ Bjarne

    Ok Åke, jag ska ta bilder åt dig. Kan bli svårt att läsa texten men ska se vad jag kan få ihop.
    Jag har för mig att storleken på en bild är begränsad här. Återkommer.
     
  12. SM7FBJ

    SM7FBJ Bjarne

    Jag testar att lägga upp en bild. 4.jpg 4.jpg 4.jpg
     
  13. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    Resonansfrekvensen påverkas som KYH skriver av omgivningen men även av kopplingsslingan till ditt mätinstrument. Slingan lastar ner kretsen och frekvensen drar iväg. Du kan i bästa fall mäta i vilken härad kretsen har sin resonans så som du gör men det gäller då att minimera kopplingsgraden mellan parallellkretsen och mätslingan till minsta möjliga så att det precis går att konstatera dippet eller vad du nu mäter med instrumentet.

    Mätobjektet kan hängas upp i t ex fisklina eller på annat sätt så att det hänger fritt i luften. Men närheten till omgivningen kommer ändå att påverka. Ett bättre sätt är att montera elementet vertikalt på ett jordplan bestående av ett antal radialer på marken och mäta resonansfrekvenserna direkt i matningspunkten. Då kommer du att se var hela antennen resonerar. Injusteringen kan ändå vara ganska tidsödande då en förändring av en krets återverkar på alla andra band. I alla fall tills man kommit så nära att alla kretsarna ligger nästan rätt i frekvens.

    Janne AQW har skrivit en bra artikel om hur flerbandsantenner med "traps" fungerar och vad man skall tänka på för att minimera förlusterna. Se länk nedan.

    Jag har i veckan som gått laborerat med en liknande tvåbandsantenn som Janne använder i sin analys men beräknad för 14 och 21 MHz. Grunddesignen gjorde jag i EZNEC för att finna de mest optimala placeringarna var på elementen parallellkretsarna skulle placeras samt få fram lämpliga komponentvärde.

    I EZNEC blir det tydligt hur LC-förhållandet påverkar hela antennens resonansfrekvenser på de båda banden. Man kan t ex se att en ökning av L och minskning av C vid en given parallellresonansfrekvens gör att antennen t ex resonerar på 13 resp 22 MHz. Omvänt ger en minskning av L och ökning av C men med exakt samma parallellresonansfrekvens gör att antennen t ex resonerar på 15 resp 20 MHz.

    Parallellresonansfrekvensen hamnade i mitt fall på 17,5 MHz. Jag hade gjort parallellkretsen avtagbar från dipolen och mätte den som en vågfälla i en 50 ohm testjigg med hjälp av nätverksanalysatorn och S21. På så sätt kunde jag konstatera att båda kretsarna låg exakt på samma frekvens. Jag hade dessförinnan också mätt upp induktanserna i spolarna så att de var exakt lika stora.

    De simulerade värdena enligt EZNEC låg nära slutvärdena men det krävdes ändå justering av både C och L för att antennen skulle resonera exakt på 14.050 resp 21.050 MHz - vilket den gör nu på 8,0 m höjd över marken. Dipolen har hissats upp och ner kanske 50 gånger innan det blev perfekt. Många aha-upplevelser blev det och om man arbetar metodiskt och loggar alla förändringar efterhand så blir det också tydligt vad som påverkar vad.

    Läs Janne AQWs eminenta artikel. Den ger svar på mycket;
    http://www.esr.se/phocadownload/antenner_matarledningar/trapantenner.pdf
     
    SM7FBJ likes this.
  14. SM5DFF

    SM5DFF Well-Known Member

    Din iakttagelse är korrekt, spärrkrets ska läggas i resonans med dippa utan några anslutningar i ändarna och trots att du mäter lägre frekvens med rören tillkopplade kommer spärren att fungera som avsett. Yagispärrkretsar med någon dm rörstump i varje ände ska justeras till något lägre frekvens just för att kompensera för stumparnas kapacitans mot omvärlden.

    Lennart
     
  15. SM5DFF

    SM5DFF Well-Known Member

    Din iakttagelse är korrekt, spärrkrets ska läggas i resonans med dippa utan några anslutningar i ändarna och trots att du mäter lägre frekvens med rören tillkopplade kommer spärren att fungera som avsett. Yagispärrkretsar med någon dm rörstump i varje ände ska justeras till något lägre frekvens just för att kompensera för stumparnas kapacitans mot omvärlden.

    Lennart
     
  16. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    Nu är ju inte meningen med en "trap" eller "spärrkrets" att den skall spärra något Lennart. En sådan krets är helt enkelt inte realiserbar då den skulle kräva en spole utan förluster med oändligt högt Q-värde och en dito kondensator så att kretsens parallellimpedans skulle bli oändlig, dvs kunna betraktas som en högvärdig isolator. :)

    Snarare är parallellkretsens funktion att med hjälp av kondensatorn förkorta dipolens elektriska längd på det högre frekvenbandet och förlänga dess elektriska längd på det lägre frekvensbandet. I praktiken hamnar parallellkretsens egenresonans därför någonstans mitt emellan de båda frekvensbanden lite beroende på var parallellkretsen sätts in.

    Man kan prova t ex i EZNEC att lägga in två kondensatorer i serie med dipolbenen för att notera att resonansfrekvensen ökar. Därefter byta ut kondensatorerna mot induktanser för att notera att resonansfrekvensen minskar. Värdena kan justeras så man får träff på de båda banden. Slutligen lägger man in parallellkretsar med de valda komponentvärdena L och C. Det visar sig då att dipolen visar två resonansfrekvenser, en låg och en hög. Dock inte riktigt på samma frekvenser som när enbart C eller L användes var för sig. Men det visar principen för vad parallellkreten egentligen gör. Den kompenserar för den oönskade induktiva reaktansen på högre frekvenser och för den önskade kapacitiva reaktansen på lägre.

    Principen är exakt den samma för en vertikalantenn men där används ju bara ena halvan av dipolen men som verkar gentemot ett jordplan av något slag. Om jordplanet består av trådar på marken så är det impedansmässigt styvt, dvs inte resonant och om det består av trådar i luften så spelar längden på trådarna stor roll eftersom de ju kan ses som nedre halvan av antennen. Kortar man radialerna får man förlänga radiatorn för att bibehålla resonansfrekvensen och vice versa. Det gör det hela ganska komplicerat och hur noga man än mäter in de enskilda kretsarna på altanen eller i någon provisorisk uppställning med dip-meter etc kan man förvänta sig att de ändå måste justeras in när antennen väl kommit på plats.

    De som kommersiellt tillverkar antenner med traps leveranstrimmar i regel dessa i en 50 ohm testjigg. Här har man först utgått ifrån en optimalt justerad trap i en befintlig antenn som referens. Den monteras i testjiggen och man mäter upp dess resonansfrekvens som blir vad den blir. Sedan justeras de tillverkade trapsen till samma frekvens och samma kurva. Frekvensen i sig är helt oviktig. Det viktiga är att alla tillverkade trimmas till samma frekvens som referensen.

    På så sätt kan man reproducera antenner med extremt hög noggrannhet och alla blir exakt lika om de monteras på samma plats. Dock kommer alla att uppvisa lite olika resonansfrekvenser på olika platser, olika höjd över marken och framförallt med olika typ av jordplan om det är GP- eller vertikalantenner det är frågan om.
     
    SM6MFA likes this.
  17. SM7FBJ

    SM7FBJ Bjarne

    Här är artikeln i ARRL's handbok Åke. 1.JPG 2.JPG 3.JPG 4.JPG 5.JPG
     
  18. SA6BNV

    SA6BNV Well-Known Member

  19. SM7FBJ

    SM7FBJ Bjarne

    1991, men det är ARRL's ANTENNA BOOK.
     
  20. SA6BNV

    SA6BNV Well-Known Member

    Är det verkligen helt korrekt? Jag har alltid trott att det finns två typer av "trap" antenner, i ena fallet fungerar de just som spärrkretsar och det är när de är avstämda nära den frekvens man tänkt köra på. LC-kretsen hamnar då i resonans och uppvisar stor impedans och på så sätt kopplar bort resten av antennen. I det andra fallet är det egentligen ingen spärrkrets. Då lägger man resonansfrekvensen långt från arbetsfrekvensen och LC-kretsen beter sig som antingen en induktans eller kapacitans, beroende på om man ligger över eller under resonansfrekvensen. På så sätt antingen förlängs eller förkortas antennen elektriskt. Det är väl denna typen AQW's artikel handlar om.

    Korrigera mig gärna om jag har fel.

    Jag hade tänkt mig bygga enligt den förstnämnda principen.

    73 Åke SD6T
     

Share This Page