Fasade vertikaler del 3

Den tidigare beskrivna hypotese hade nackdelen av att inte kunna funka på både 40 och 15 m. Den som jag avser att ta upp nu borde göra det, men jag har aldrig sett den beskriven, fast det har jag inte egentligen gjort med den förra heller.

När det gäller ett system för 40 m, som oxo skall fungera på 15 m är två varningar på sin plats:

1. En 3ʎ/4 har inte samma vertikala strålningsegenskaper som en ʎ/4. Se denna utmärkta och åskådliga skrift: http://www.mapleleafcom.com/PDFs_Downloads/Radiation_Patterns_Verticals.pdf 
2. Då ʎ/4 ”spacing” för 40 m blir 3ʎ/4 spacing på 15 m och fasledningen ökar i samma grad (dvs 90⁰ grader blir 270⁰ dvs -90⁰ och 135⁰ blir 3*135⁰= 405⁰ vilket är samma som 45⁰) blir även horisontalstrålningen annorlunda. Se nedanstående bild. Lite brokigare så att säga. Den senare strålar bäst åt andra hållet jämfört med för 40 m, men ger bäst gain. Den förra åt samma håll (minustecknet vänder bilden) men lite sämre gain (3 dB jämfört med 4.1 dB). 

Två element med 3ʎ/4 spacing. Den översta 0⁰ (vilket kan vara intressantare här, dvs på 15 m, eftersom det ger 4,5 db  jämfört med 0,9 dB på 40 m), den mittersta  45⁰ och den nedersta 90⁰ ur fas. Notera att det blir -90⁰ "för oss" dvs bilden skall vändas upp och ner för att kunna jämföras med övriga, här och i avsnitt 1. (Nu har jag använt så många strålningsdiagram från ARRLs Antenna handbook att om ni överväger att fasa, och inte äger en, skaffa den genast!)

 3ʎ/4 behöver inte vara katastrof, men ingen given succé heller!

Notera att en GP med perfekt jord har en egen gain på strax över 5 dBi, (i bästa vinkel), dvs 3 db över en dipol i fri rymd. I verkligheten får man aldrig ut 5 dB över isotrop antenn (en teoretisk, icke existerande helt rundstrålande antenn, dvs en punktkälla), men några lär det ju bli och t ex 4+4= 8 dBi skulle kunna jämföras med mången Köpes-Yagi. En HyGain TH7DX har 8 dBi på 20 m. 

Detta understrycker vikten att se till att ha gott om radialer och/eller bra jord. Dessutom kan ”bästa vinkel vara lägre för vertikalen är än t ex en Yagi speciellt om den inte sitter så högt, vilket ofta är fallet på 40 m och för den delen 80 m.

Hypotes 2.

Använd två bredbandstransformatorer en i varje matningspunkt/vertikal för att höja matningsimpedansen (förhoppningsvis helt resistiv). Transformera 38 Ω till 92 Ω (eller 75 Ω, om RG59 används). Använd t ex en Amidontoroid av lämpligt material för frekvenserna. Exakta varvtal kommer att bero på toroidmaterialet och på den uteffekt man avser att använda. Inte för få varv så man introducerar ändringar i impedanseerna och inte för många så att materialet mättas vid högre effekter. Varvtalsomsättningen (roten ur (92/38) med t ex 10 varv mot antennen blir det knappt 14 mot koaxialanslutningen. Principskiss:

I övrigt blir denna modell mycket lik den förra.

I nästa avsnitt avser jag att beskriva hur man i praktiken går till väga för att med måttliga hjälpmedel (SWR-meter och kanske ”griddippa” samt riggen) för att hamna någotsånär rätt.

GL!

Fasade vertikaler del 2

I förra avsnittet visades att avståndet mellan elementen inte är självklart utan alltid måste bli en kompromiss. Värre blir det när man i praktiken skall försöka få kontroll på alla faktorer.

1.       Vi vill ha hyfsad gain och F/B. Valet blir då S=1/4 ʎ och att mata 90⁰ eller 135⁰ ur fas. Spacing 1/8ʎ är i och för sig en bra kompromiss, men om man tänker sig att utvidga till 3 eller 4 element, är ¼ att föredra.

2.       För att få ”fasningen” att fungera som tänkt är det viktigt att båda elementen uppträder lika, dvs att vi få lika ström i båda (men med olika fas). I sommar har jag experimenterat lite med att använda två element som är bara något för långa och utnyttja det faktum att fasledningen är en sk kvartvågstransformator och låta rektanserna kompensera varandra, det som är induktivt i den ena blir kapacitivt efter fasledingen och kompenserar den induktiva delen i den andra. Så hade jag tänkt. Det funkar hyfsat men är oerhört vanskligt att ”trimma” in. Man behöver nog en vektorimpedansmeter och kanske inte ens då blir det bra.

3.       Vi vill ha ungefär 50 Ω matningsimpedans. Varje vertikal har vid resonans impedansen (strålningsresistansen) ca 38 Ω, varför det inte bara är att koppla ihop. 

Hypotes 1.

Om man förlänger varje element ökar strålningsresistansen (men samtidigt uppstår en induktiv reaktans). Reaktansen bör man kunna kompensera för med en kapacitans i serie.

För fasningsledningen har vi tillgång till dels RG59 med den karakteristiska impedansen 75 Ω alternativt RG210 med 92 Ω.

Den senare är att föredra då man om man höjer respektive elements strålningsresistans till ca 92 Ω och kompenserar reaktansen, kan koppla ihop som man vill och få resultatet 46 Ω, vilket skulle ge VSWR = 1,06:1 om man matar med RG213 eller RG58.

Enligt Rothammel (sid 324 i min upplaga) m fl, bör elementlängden vara ca 0,36 ʎ för att få strålningsresistansen att öka till ca 92 Ω. Den induktiva reaktansen blir då ca 200 Ω. Vilket motsvarar ca 100 pF på 40 m (7,100) och hälften så mycket på 20 m (om jag nu räknat rätt i hastigheten?). Således inte helt omöjligt. Notera att dessa siffror är ungefärliga och är tagna ur en graf i ARRLs antenna handbook som har dålig upplösning. Jag provade att använda ett Smithdiagram och fick liknande resultat, men inte helt lika. Så här skulle den principiella lösningen se ut.

 Förhoppningsvis framgår det ur skissen hur det är tänkt. Radiallerna, som är viktiga är bara antydda som "morrhår". Antennen strålar i bilden rån höger mot vänster, förhoppningsvis enligt de strålsningsdiagam som avses , se förra avsnittet. För att skifta riktning skiftas RG213/58 till andra elementet. 

Man kan använda RG59 till fasningsledningen, men får då 75//75 Ω, dvs 38 Ω i anslutningspunkten, dvs VSWR= 1,37:1. Elementen blir lite kortare ca 0,3 ʎ och kapacitansen något lägre.

Den som är lite påläst kanske invänder att ʎ/4 av en koaxialkabel inte räcker mellan två vertikaler som är separerade med ʎ/4, då kabeln är 0,66*ʎ/4 (RG59), respektive 0,85*ʎ/4 (RG210). Det finns olika lösningar på detta och jag avser återkomma med det.

Nackdelar

Kapacitanser kan ju vara vanskliga, även om jag har använt liknande lösningar förr oh det fungerat bra. Viktigast är dock att om man t ex gör en antenn för 40 m som man även vill använda på 15 m, vilket går (halvbra är min tro), så fungerar inte denna lösning då t ex kapacitansvärdet blir helt annorlunda för 15 m. Längderna på elementen ser oxo ut att bli helt fel.

Jag återkommer efter nästa exempel hur man justerar in antenn och kabellängder mm, då det är flera moment som är gemensamma.