Fasade vertikaler del 4

Först några kommentarer

Jag lägger ut detta nu, även om det kanske kommer att behöva redigeras. Det kan finnas felaktigheter varför frågor, synpunkter och förslag är välkomna. Så kan vi driva detta framåt.

Hur gör man nu då? När det gäller den fysiska utformningen av vertikalerna, tänkte jag ”hoppa” det, men hänvisa till tidigare inlägg (”Första försöket med två fasade vertikaler”, ”Vertikalen kompletterad” och ” Ny fasningsledning (RG210/U)”).

Vissa moment är lika mellan de båda hypotetiska versionerna, varför jag avser göra ett uppsamlingsheat på slutet. Detta gäller t ex hur man ser till att fasledningen blir exakt så lång som man vill, ”elektriskt”. En hel del av momenten i ”hypotes 1 återkommer i hypotes två varför texten där blir kortare.

Hypotes 1.

Till att börja med skall elementen kapas till ca 0,35 våglängd (om man använder RG210/U som fasledning, med RG59 blir det ca 0,32ʎ). Exakt hur det blir, beror på några olika förhållanden, t ex omgivning, jord, grovleken på (rören) elementen. 38 Ω för en kvartsvåg gäller om jorden är idealisk, eller har massor med jordplan OCH matningspunkten är nära jord och jordplanen är 90⁰ mot elementet. Dessutom påverkar elementen varandra. Om det ser ut som på bilden i inlägget ”vertikalen är kompletterad” blir matningsimpedansen  lite högre. Kom i håg det!

Vill man verifiera att man hamnat rätt när man kapade till 0,35ʎ har man följande alternativ.

För 20 m (men vem gör detta på 20 m utom jag?) är det enkelt. De båda antennerna (för än är de två separata) skall ha resonans på 10,140 MHz (obs detta är för RG210/U, motsvarande frekvens blir 35/32 = 1,1 ggr högre dvs 11,1 MHz för RG59 vilket är svårare att kolla på). SWR bör vara nära 1,35:1 på den frekvensen (fallet med RG210).

För 40 m blir det lite knepigare, resonansen skall ligga vid 5,070 MHz (RG210), men vem har möjlighet att sända där? Skulle det vara så bör SWR vara nära 1,35:1  där oxo. Har man ingen sändare där får man försöka använda en ”grid dippa” för att hitta resonansfrekvensen, men upplösningen är oftast inte så bra.

Den som har tillgång toll en vektorimpedansmeter kan hoppa nästa stycke och kapa antennen till 92 Ω på vald frekvens (7,1 eller 14,2 eller...) för den resistiva delen, samt notera den induktiva delen för att kunna kompensera med en lämplig kondensator.  Har man en sån behöver man kanske inte läsa detta, då är man en van experimentalist, skulle jag tro.

Börja med att mäta SWR Vid sändaren, teoretiskt skall SWR vara samma om man använder 50 Ω kabel och oberoende av längd, MEN i praktiken är det ofta inte så (dålig/gammal kabel, förluster, dåliga kontakter osv). Kontrollmät därför SWR vid antennen. Det gäller alla SWR mätningar, nedan.

Verifiera SWR på avsett band (i vårt exempel 14,2 eller 7,1 MHz). SWR skall där nu vara ca 10:1. Den kalibrerade skalan slutar oftast vid 3:1 så det kan vara lite vanskligt att bestämma och värdet är dessutom ungefärligt.

Montera en kondensator (helst en 1-150 pf vridkondensator) i serie med antennen (mellan koaxialkontaktens innerledare och så långt ner på respektive vertikal som möjligt). Justera seriekapacitansen till minsta SWR som skall vara ungefär 1,85:1. Kolla att resonans ligger på rätt frekvens (t ex 7,1 eller 14,2 MHz). Om SWR är ungefär rätt men resonans ligger högt eller lågt kan man behöva justera längden på vertikalerna. När man hittat rätt kan man byta ut kapacitansen mot en fast. Det går hyfsat att använda en bit koaxialkabel som kondensator och klippa sig fram till rätt värde. RG58 och RG213 har ca 100 pF/m. VARNING det förekommer numera RG58 som inte verkar hålla rätt värden på impedans och fashastighet och därför knappast kapacitans heller!

När man är nöjd ansluter man sin fasledning (Jag avser här RG210/U, men förfarande är lika för RG59, men SWR-värdena och längderna annorlunda se tidigare inlägg) och verifierar att SWR är lika med den kabeln ansluten mellan respektive vertikal och 50 Ω kabel som när man ansluter 50 direkt, dvs ca 1,85:1 för RG210 (ca 1,5:1 med RG59).

Anslut därefter båda vertikalerna, en via fasledningen och en direkt. Mät SWR och kolla resonansfrekvens. SWR skall nu vara ca 1,12:1 (ca 1,35:1 för RG59). Skifta och mata från andra hållet så att säga. Det bör bli ungefär samma SWR i båda riktningarna.

Det skall ju vara samma belopp på strömmen i båda vertikalerna. Man kan verifiera detta med ett enkelt instrument man gör själv. Montera en spole med några få varv i serie med en diod som funkar på HF (1N4148, typ) och anslut till en mikroamperemeter.  Mät intill respektive vertikal, på samma höjd och samma avstånd. Det skall vara så lika som möjligt. Man kan t o m trä spolen över röret. Anpassa uteffekten på sändare till lämpliga utslag. Stämmer det så är det ok, om det inte stämmer är säkert några andra värden oxo avvikande vilket bör ge ledning om hur man skall justera.

Hypotes 2

Justera respektive element till resonans på den frekvens som valts, här har vi 7,1 MHz som exempel.

Mät SWR, för säkerhets skull både vid sändaren och vid respektive element, förväntat värde bör vara ca 1,33:1, men om den är mindre och resonans ligger rätt i frekvens, samt båda elementen har samma resultat noteras bara värdet tills vidare.

Är SWR lägre kan man förmoda att strålningsresistansen är lite högre, närmare 50 Ω. Några riktvärden:

SWR = 1,18:1   R = 43 Ω, SWR = 1,1:1   R =  45 Ω, SWR = 1:1    R = 50 Ω

Linda två transformatorer, helst på lämplig toroidkärna. För t ex AMIDON finns data som stöd. Hög effekt och många varv är inte bra då kan man riskerar att kärnan ”mättas”. Lagom ärt bäst. Varvtalsomsättningen (för RG210/U och om SWR stämmer med 1,33:1) är roten ur (92/38) = 1,56, dvs ca 16 varv sekundärt (mot sändaren) vid 10 varv primärt (mot antennelementet).

Anslut enligt skissen i tidigare inlägg (hypotes 2, Fasade vertikaler 3). Mät SWR igen, resonans bör ligga på samma frekvens men SWR öka till 1,85:1. Lika på båda elementen.

Koppla ihop som i hypotes 1 ovan, SWR bör sjunka till ca 1,12:1 och vara lika i båda riktningarna på samma sätt som i förra exemplet. Kolla att lika mycket ström flyter i båda elementen på samma sätt som i ”hypotes 1”.

Fasledning

Kolla i det första inlägget hur mycket ur fas ni föredrar, 135⁰ (3ʎ/8) eller 90⁰ (ʎ/4). Kolla vilken våghastighet som anges för er fasningskabel.  RG210 = 0,85, RG59 = 0,66. Det innebär att en elektrisk kvarts våglängd är kortare i motsvarande grad.  90⁰ på 7,1 MHz med RG59 blir således 0,66*300/(4*7,1) = 6,97 m vilket inte räcker mellan två element med ʎ/4 spacing. Med 135⁰ blir det dock 10,46 m vilket nästan räcker precis. Det saknas 11 cm. Med RG210 är marginalen större. Det går att hantera med 90⁰, man behöver inte gå på den enklaste ”end fire lösningen”, men 135⁰ grader ger inte bara mer gain (sämre F/B dock) utan även större frihet. I ARRL Antenna handbook kap8 sid 11 i min upplaga finns Fig 27 som visar två alternativ om man vill ha 90⁰.

 Fig,27 - Two methods of feeding the phased verticals.

Vill man göra en omkopplingsbox som man kan styra inifrån schacket måst men gå på en lite mer komplicerad lösning och då spelar det ingen roll i slutändan. Eventuellt återkommer jag i den frågan.

Nu är det dessutom inte säkert att våghastigheten är exakt 0,66 eller 0,85. Varför man lämpligen bör kolla detta.Jag köpte en RG58 på Kjell & Co. Den är "sladdrigare" än jag är van vid, den håller inte 50 Ω och den visade sig ha en våghastighet något över 0,66!

Hur mäter man våghastigheten? Det är inte speciellt svårt. Skall man kapa till en ʎ/4 lång bit koaxialkabel är det dessutom väldigt enkelt. Man behöver sin sändare, en (bra/stupsäker) SWR meter och en bra konstantenn samt en koaxial T-koppling (t ex PL-kontakt med 1 hane / 2 honor). Har man en vektorimpedansmeter använder man den på liknande sätt, med konstantenn.

Kapa till en dryg kvarts våglängd av den tilltänkta kabeln med marginal dvs t ex för 40 m en ca 10 m lång bit. Montera en koaxialkontakt i ena änden. Anslut konstantennen via t-kopplingen. Verifiera att den är ok, med SWR 1:1.  Anslut kabeln med en kontakt i den lediga platsen i T-kopplingen, se bilden nedan. SWR skall öka ordentligt. Kortslut den fria änden, SWR skall gå ner. Kapa bort en bit och gör om. Öppen skall SWR öka (kan vara svårt att se då det är massor med SWR) men kortsluten skall den minska. Fortsätt till dess SWR är 1:1 när kabeln är kortsluten (Minumum SWR nära mitten på bandet, eller den del av bandet som skall användas). Nu är kabeln exakt en kvarts ”elektrisk” våglängd! Man kan för säkerhets skull lägga sig lite lägre i frekvens (7,0 MHz) så att man inte går förbi och kapar för kort. Det är ca en dm mellan 7,0 och7,1 MHz. Mät den fysiska längden, jämför med vad en kvarts våglängd (för 7,1 MHz,  = 300/(7,1*4)=10,56 m). Dela längden på kabeln med en full kvartsvåglängd, detta är våghastigheten (så mycket lägre är utbredningen i kabeln jämfört med ljusets hastighet). Använd detta för att om ni så behöver kapa till andra längder, för t ex 135⁰ (3ʎ/8).

 Bild på uppkoppling för tillkapning av koax. Notera att minimum SWR kan vara ganska brett så dra upp känsligheten på SWR-metern (vi skall ju inte i första hand mäta SWR, utan hitta minimum). Använd så korta kablar som möjligt mellan TX, SWR-meter och konstlast.

Om det skulle finnas önskemål, kan jag ev fortsätta t ex med förslag på hur man kopplar med detta med reläer, så att man kan skifta från schacket. Lösningar med fler vertikaler etc. 

Kommentera!

---