Kwart golf straler en aanpassing naar 50 ohm

[PH1MRF]

- de antenne 'op het metalen dak' (aannemende dat jullie een
manier hebben om dat dak dan ook ter hoogte van het voedingspunt
daadwerkelijk aan de feedline te kunnen aansluiten) zich hetzelfde
gedraagt als een antenne 'op de grond' boven (nagenoed) ideale aarde/ground

Dat hebben we niet, of we moeten door de dakbedekking en dat kan ik niet maken. Vanaf 1 van de masten trekken we over het dak een aardkabel naar de plaats waar het verticale deel uit de lucht komt. Gaat dat werken? Of is het beter om gewoon 4 radialen op het dak te leggen?

Had je 4 palen gehad die 90 graden (cirkeltechnisch gesproken) van
elkaar verwijderd zouden zijn met een straal van 20m, dan lukt het wel.

Dat hebben we alleen voorlopig niet bruikbaar. Van 3 van de 6 masten is de lier buiten werking, dus voorlopig moet ik het zo even doen

Heb je een plattegrond van jullie dak met mogelijke ophangpunten,
of b.v. een verhoogd verticaal deel en dan de toploads als (geisoleerde) tuidraden
te gebruiken (<-- is weliswaar suboptimaal, maar kan gezien jullie randvoorwaarden
wellicht toch een (goed) compromis zijn)

Devies: er moet stroom in de antenne en niet in het aanpassingsnetwerk!

Remco PA3FYM

Ja die heb ik wel maar weet even niet hoe ik hier images moet plaatsen. Op onze FB pagina zijn wel foto's te vinden: https://www.facebook.com/RadioAtlantis1521KHz/

Is het misschien niet beter om in de huidge situatie over te gaan op een inverted-L? Nog even een praktische vraag: De antenneanalyser wordt rechtstreeks aan de rvs-draad aangesloten. Ik neem aan dat ik wel eerst de velocityfactor uit moet rekenen voor de door ons gebruikte draad?


73 Marcel

[Remco]

Marcel,

Een antenne analyser kan je altijd aansluiten, daar heeft de
verkortingsfactor van het gebruikte materiaal niets mee te maken.

Het belangrijkste is de constructie. Ook al lijken antennes voor
de lage banden electromagnetich heel simpel, het is de constructie
die 't 'm doet, of juist de beperkingen in de constructie.

Plaatje op Facebook bekeken. Er zijn dus 6 masten waarvan
drie 'het niet doen' in de zin van dat de lieren stuk zijn.

In het plaatje zie ik dat de masten 30m lang zijn, maar je
hebt het over 20m? Als je 30m hoogte zou kunnen maken
dan is dat aanzienlijk mooier. Zoals ik zei, elke meter telt.
Ook al zou je 'maar' tot 25m komen.

Inzake radialen over het dakleer leggen, dat kan, maar je moet wel
aan veel radialen denken. Denk aan 32 of 64 stuks of ... (truuc) kippengaas!
10 of 12 rollen van 50m lang en 50cm breed elk bijvoorbeeld.

Je zou ook een shuntfed vertical kunnen maken waarbij het mooiste zou
zijn wanneer de (metalen!) masten electrisch contact maken met het
metalen dak onder het dakleer.

Het is wel zo dat ik de extra masten moet meemodelleren, al was het
alleen maar om te zien of ze invloed hebben op het stralingsdiagram.

Hoe dik zijn die masten?

[Remco]

OK, zojuist de zes masten er bijgezet. Aangenomen dikte: 10cm.
Ik ben uitgegaan van het Facebookplaatje waarbij de toploads
langs de hypotenusa hangen. Hierdoor heb je meer ruimte
waardoor je WEL uitkomt.



Zoals op de beelden hieronder te zien is, loopt er geen/nauwelijks stroom
in de masten zodat het stralingspatroon niet/nauwelijks verminkt wordt.

De (berekende) invloed van de masten is wel een NOG verdere verlaging
van de voedingspuntimpedantie (of Rrad) namelijk ca. 9.5 Ω bij een
verticaal deel van 20m.

Alles is aan te passen naar 50 Ω maar de boel wordt wel steeds
smalbandiger en in dit geval zou je je af moeten vragen of je de
uitgangsimpedantie van de eindtrap niet op 12 Ω zou moeten willen
hebben. Maar goed . . .

Je ziet bijvoorbeeld in de SWR-plot dat de SWR van je zijbanden
al richting de 1.4 gaat (met aanpassing).

De antenne in dit voorbeeld is weer zo berekend dat hij aangepast
kan worden met 1 parallelspoel van ca. 2.8 μH.

Hoe lager Rrad des te beter je aardvlak moet zijn om nog wat
efficiency over te houden.

Wat ook kan: maak de antenne die je constructietechnisch
zo hoog mogelijk kan maken. Rol kippengaas uit op het dak
en meet de impedantie van het voedingspunt, dan valt er
altijd wel een matchingsnetwerk te berekenen.

[PH1MRF]

OK, zojuist de zes masten er bijgezet. Aangenomen dikte: 10cm.
Ik ben uitgegaan van het Facebookplaatje waarbij de toploads
langs de hypotenusa hangen. Hierdoor heb je meer ruimte
waardoor je WEL uitkomt.

Zoo dat is een bak info! Helaas zijn de masten zoals oorspronkelijk bedacht (dus langs de scheve zijde van 69 meter) niet bruikbaar. Verder bleek dat de hoogte op 20 meter bleef steken. In het plaatje hebben we nu de mast links onder en de bovenste middelste mast moeten gebruiken. De mastdikte is 40 cm onderaan, tot 20 cm bovenaan.... Tussen de masten zit 42 meter, door de isolator gaat daar aan beide zijde een meter van af (blijft 40 meter over). De masten zijn geaard met het metalen dak, welke dus onder het dakleer ligt. De vraag is dus hoe we contact moeten maken met die aarde. Met aardkabel naar een van de masten? Alle masten? Of toch maar in overleg door het dakleer recht onder de antenne?

Groet Marcel

(en ontzettend bedankt voor het meedenken!)

[Remco]

Bedoel je dit? (zie onder)

[PA0FRI]

Misschien mosterd na de maaltijd, maar een DDRR antenne werkt ook behoorlijk goed. Je zag ze onder andere wel eens op "varende" omroep of muziek schepen.

[Remco]

Leuk idee Frits, zou ook kunnen.

Alhoewel er (toevallig recent?) een hele discussie is ontstaan
inzake de efficiency van zo'n antenne. Zie hier.

[PA0FRI]

Leuk idee Frits, zou ook kunnen.

Tja Remco, wat zal ik ervan zeggen. Antennes zijn alleen goed met elkaar te vergelijken als ze afwisselend precies op dezelfde plek staan en de metende tegenstations bereikt worden onder dezelfde stralingshoek en onder dezelfde omstandigheden van reflecterende lagen. Zelf "denk" ik dat wat je in een antenne stopt er ook uit komt minus verliezen door weerstand. 1 kW in een breinaald zal ook werken, maar om dat in de antenne te krijgen, moet er misschien wel 5 kW gebruikt worden om de zender aan te passen aan de antenne, hi!

[PH1MRF]

Bedoel je dit? (zie onder)

Correct!

73 Marcel

[Remco]

Marcel,

OK, dan ga je het op een 'mooie' (lees: gedefinieerde/voorspelbare)
manier niet redden kwa afmetingen.

Als ik 20m verticale lengte en toploads van 21m elk aanhoud
dan kom ik op Z = 7 - j67 Ω @ 1395 kHz.

Dit is naar 50 Ohm aan te passen met twee spoelen.

Dat is wel griezelig laag, maar als het moet, dan moet het maar.

Ik heb zelf ook op 80m tijdens de PACC een full size vertical (21m of zo)
met een impedantie (Rrad) in de orde van 6 Ω omdat deze naast
een 160m antenne hangt.

Een goed (!) aardnet kan de boel nog redelijk redden.

Wat zou ik -gezien de situatie- zelf doen.

1. Maak het verticale deel van 4 stuks RVS-draden die in een vierkant 8 cm
uit elkaar staan. Om de 2.5m zou ik een spacer maken van plexiglas/plastic oid.
De reden hiervoor is dat er in het verticale deel relatief
veel stroom loopt. Ik denk niet zoveel dat je daar met 100W (ERP!) last
van krijgt, maar met een brede straler is de boel ook iets breedbandiger.

2. Maak twee toploads van elk 21m bestaande uit 1 RVS kabel
en monteer die aan de top van het verticale deel.
Andere zijde met isolators en met touwen (keflar) aan de lieren van de masten vastmaken.

3. Takel de boel omhoog en trek strak aan, in de hoop dat je 20m hoogte
in het midden haalt (ik denk van niet). Anders het verticale deel inkorten zodat
het net boven het dak bungelt.

4. Rol 10 - 12 stroken kippengaas van 50m op het dak uit, of zo lang
je op het dak kunt uitrollen. Met een beetje mazzel kan een aantal langs de
palen scheren en daarmee electrisch verbinden.
Middeneinden van stroken tussen twee platen samenklemmen. Dit is de ground.

5. Meet de impedantie van de antenne op 1395 kHz met een (goede!)
antenneanalyzer die in staat is om zowel het reele deel als het reactieve
deel weer te geven. We weten nu al wat het teken van het reactieve deel
moet zijn, namelijk negatief, dwz de antenne is te kort.

6. Maak een matchingsnetwerk om de boel naar 50 Ohm te transformeren.

Ik ben benieuwd wat voor voedingspuntimpedantie je daadwerkelijk meet.

Ik gok dat je iets van Z = 12 - j <nogwat> Ω meet (even uitgaande van Kees'
waarde van 5 Ω aardverliezen).

(btw Kees, is dit niet een leuk projectje voor je? ;-)

Op zijn gunstigst is het rendement van de antenne dan (even uitgaande
van een puur Ohmse situatie): 7 / (5 + 7) = 58%. Dan zijn er nog
wat andere verliezen, zeg dat je op 50% uitkomt.

Als ik 'Good' ground modelleer (even de discussie omtrent het
groundmodel in (4)NEC2 vermijdend) dan zou de antenne gemiddeld ca. +2dBi

M.a.w. met veel geluk zou je met ca. 160W aan de feed ook 100W uitstralen.

Remco PA3FYM

[pe5t]

Ha die Remco, nee niets voor mij. Ja, heel veel radialen op het dak, dan is er nog wel iets van te maken.

[pe1dna]

Ik lees dat er staalkabel gebruikt wordt. Volgens mij heeft dat tot gevolg dat de meeste energie in warmte wordt omgezet , in plaats van elektromagnetische straling......

Lijkt mij geen goed idee.

[PA8JDG]

Ik lees dat er staalkabel gebruikt wordt. Volgens mij heeft dat tot gevolg dat de meeste energie in warmte wordt omgezet , in plaats van elektromagnetische straling......

Lijkt mij geen goed idee.

De verliezen van staaldraad zijn inderdaad hoger. Of dit zwaar meeweegt in het rendement, is afhankelijk van de verhouding tussen dit "verliesdeel" en de stralingsweerstand binnen de antenne impedantie. De lengte van het staaldraad speelt een grote rol. Op lagere frequenties(grotere lengte) dus een nadeel.

73's

Jan PA8JDG

[Remco]

Die verliezen zullen wel meevallen (m.i., als het 0.5 dB zal zijn, is het veel)
en compenseer je met meer RF output in de antenne om aan de 100W ERP te komen.

Focus moet zijn: het glas blijft half vol (dus niet half leeg)!

[pe1dna]

De DC weerstand van RVS is ongeveer 40 (!!) keer zo groot als de DC weerstand van koper. Maar de materiaaleigenschappen zijn ook van invloed op het skineffect, cq de diepte waarin de stroom zich beweegt. Voor koper is de µr = 1, maar voor die RVS kabel zou die best wel eens veel hoger kunnen zijn.

Ik lees op http://owenduffy.net/calc/SkinDepth.htm

Be suspicious of hardened stainless steel, check it with a magnet. If it is attracted to the magnet, it may have high µr and as a result may have quite high RF resistance.

Persoonlijk zou ik - indien mogelijk - een fosforbrons antennedraad meetrekken met die staalkabel.