Horizontale loop

[pa3dq]

Hallo op's
Mijn ervaring coax gevoede 85m lange hor loop tussen 7 en 12m hoog in afgeknotte rechthoek van 16m breed
Via coax Guanella en 1op2 balun coax gevoede ant lengte afgestemd op 3,6 mhz swr 1op 1,9 behalve op 160m alle HF banden swr lager als 1 op 3
Werkt verbluffend over all kwa RX super maar ook TX zeer goed
Heb het nu via open feeder en LC tuner swr vind mn hb rig en Stressie HLA prettiger
Suc6
73 GJ

[PF0T]

Ik zelf ga wel een common mode choke gebruiken in de verkorte horizontale loop antenne die ik ga bouwen...

Als je die CM choke bij de loop gaat plaatsen, zou ik voor een balun gaan, vanwege dat de CM spanning zo hoog kan worden in het voedingspunt, dat je het met de beste CM choke niet redt.

Om die reden, ga ik meerdere CM chokes toepassen, verdeeld over de coaxiale feedline kabel. Dus een aantal chokes dichtbij de transceiver, een aantal op 1/3 van de coaxiale feedline, een aantal op 2/3 van de coaxiale feedline, en een aantal dichtbij de verkorte loop.
Ik heb 100 stuks 2643625102 en 100 stuks LFB159079 tot mijn beschikking, deze passen mooi strak om Ultraflex-7 (inderdaad foam dielectric coax, met Vf=0.83). Deze 200 stuks samen resulteren in >11kOhm CM impedantie (R > XL) van 1MHz tot en met 55MHz (gemeten met RigExpert).

Ik wil de verkorte loop gaan gebruiken op de 80, 40 en 20 meter band. De totale elektrische lengte van de coaxiale feedline en verkorte loop samen wordt 84 meter. De mechanische lengte van de verkorte loop zal iets van 35 meter worden (zo groot mogelijk, maar veel meer plek heb ik niet) en de mechanische lengte van de coax wordt dan 20 meter. De precieze overgang van coax naar loop ga ik weghouden ook van exacte stroomknoop posities (voor de 80, 40 en 20 meter band).

Patrick

[PF0T]

In jouw situatie (niet resonante loop) moet je zeker wat aan CM onderdrukking doen.

Wat ik nog was vergeten op te schrijven: mijn verkorte loop en feedline samen, vormen aldus een resonant antenne systeem (voor de 80m, 40m en 20m band, even afgezien van reflecties aan de overgang tussen coax en loop, maar dat ga ik experimenteel fine tunen).

Patrick

[PA3DJS]

Jij pakt het wel heel rigoureus aan met zoveel ringen.

Ik ben best benieuwd hoe je die >11 kOhm hebt gemeten 11 kOhm met zo'n fysiek grote constructie komt dicht bij onmogelijk. Het meten van >11 kOhm is best spannend, vanwege dat de bijbehorende reflectiecoëfficiënt 0.999 is. Als er dan ook nog wat reactief deel bij komt, zit je nog dichter bij RC = 1. Als die >11 kOhm klopt, denk ik dat meer mensen op het forum belangstelling hebben in het ontwerp van het CM filter.

Heb je een idee van de impedantie (ohms en reactief deel) van de loop? Deze bepaalt namelijk de spanning over de loop en daarmee wat het mantelstroomfilter voor zijn/haar kiezen krijgt. Je kunt dan ook een inschatting maken van de verliezen in de coax. Als ik jou goed begrijp gaat de coax rechtstreeks op de loop.

[PF0T]

Als ik jou goed begrijp gaat de coax rechtstreeks op de loop.

De coax gaat inderdaad rechtstreeks op de loop.

Ik ben best benieuwd hoe je die >11 kOhm hebt gemeten, 11 kOhm met zo'n fysiek grote constructie komt dicht bij onmogelijk.

Ik bestempel dit ook als lastig/onmogelijk, mijn motivatie daarvoor wijkt misschien wel (wat) af, van die van jou, zie hieronder.

Indien er ruimtelijk verdeelde electromagnetische fluxen zijn, zoals bijvoorbeeld bij EMC problemen en antenne vraagstukken, dan is spanning niet meer (eenduidig) gedefinieerd. De spanning hangt namelijk af van de lijn integraal route tussen de twee punten waartussen men de spanning wil bepalen. Met andere woorden, voor een andere ligging van de draden van de multimeter, meet men een andere spanning. (Het spreken over potentialen is dus niet zinvol, indien er ruimtelijk verdeelde electromagnetische fluxen zijn).
Ofwel, in het geval van ruimtelijk verdeelde elektromagnetisch fluxen, is het spreken over spanning (een voltage) tussen twee punten alleen zinvol als die punten 'dichtbij' elkaar liggen. Een goed voorbeeld van 'dichtbij', is bijvoorbeeld de spanning tussen mantel en centrale geleider aan het uiteinde van een coaxiale kabel.

Omdat ik die 200 chokes gedistribueerd ga aanbrengen over een coaxiale (feedline) kabel van ongeveer 20 meter lengte (van loop naar transceiver), is het lastig/onmogelijk om te spreken over de choke impedantie als de ratio van de CM spanning en CM stroom. Dit omdat de CM stroom wel eenduidig is gedefineerd, maar de CM spanning niet, omdat de twee punten waarover we dan spreken zich 20m uit elkaar bevinden, terwijl er ruimtelijk verdeelde fluxen zijn.

We zouden de choke impedantie wel eenduidig kunnen definiëren als de DM spanning bij de receiver gedeeld door de CM stroom (uiteindelijk is dit voor RX ook het enige waar het om gaat). Maar dan hebben we het over een transfer impedantie. Bovendien zijn de eigenschappen van de coaxiale feedline kabel ook relevant voor deze transfer impedantie, en wijkt deze definitie af van hoe manufacturers van choke ferrites, de choke impedantie meten en definiëren. Manufacturers meten de choke impedantie als de ratio van een CM spanning en CM stroom, waarbij deze CM spanning de spanning is tussen twee punten van een kleine elektrische lus, twee punten welke dus 'dichtbij' elkaar liggen (en niet 20 meter uit elkaar). Zie bijvoorbeeld https://fair-rite.com/product/round-cab ... 643625102/ voor de gespecificeerde/gemeten impedantie van 1 stuks 2643625102, let ook even op de "Cores are tested with the shortest practical wire length" opmerking bij het plaatje op deze pagina.

Wat heb ik dan wel gedaan om tot de ">11kOhm" uitspraak te komen.
Ik heb met een (zo kort mogelijke) koperdraad de (gecombineerde) impedantie gemeten van 1 stuks 2643625102 en 1 stuks LFB159079.
Deze impedantie komt aardig overeen met die gespecificeerd/gemeten door de manufacturers, zie https://fair-rite.com/product/round-cab ... 643625102/ respectievelijk https://www.laird.com/sites/default/fil ... asheet.pdf.

Ook heb ik met een (zo kort mogelijke) koperdraad de (gecombineerde) impedantie gemeten van 3 stuks 2643625102 en 3 stuks LFB159079.
Deze impedantie was, zoals verwacht, ongeveer drie maal zo groot (omdat de lus afmeting nog steeds relatief klein is ten opzichte van de meet-golflengtes).

Vervolgens heb ik de minimale gemeten impedantie tussen 1MHz en 55MHz, vermenigvuldigd met 200 (respectievelijk 66.6), om tot de ">11kOhm" uitspraak te komen.

Jij pakt het wel heel rigoureus aan met zoveel ringen.

Om voldoende CM stroom onderdrukking te hebben/krijgen, voor meerdere amateur banden (80m, 40m en 20m), kan ik de chokes niet uitsluitend op stroomknopen positioneren, waar ze de meeste CM onderdrukking opleveren. Ik moet dus extra ringen aanbrengen, om te compenseren voor het gebruik op verschillende banden, en te compenseren voor de eindige afmetingen (lees: lengte) van de chokes zelf.
Bovendien geven de chokes die ik heb gekozen relatief veel (single turn) impedantie per euro. Per stuk hebben de chokes mij ongeveer 60 euro cent gekost (per 100 stuks zijn ze goedkoper ook).

Heb je een idee van de impedantie (ohms en reactief deel) van de loop? Deze bepaalt namelijk de spanning over de loop en daarmee wat het mantelstroomfilter voor zijn/haar kiezen krijgt. Je kunt dan ook een inschatting maken van de verliezen in de coax.

Ik heb moeite in te zien waarom specifiek de spanning over de loop zo relevant is voor wat het mantelstroomfilter voor zijn/haar kiezen krijgt. Kan je dit nog toelichten a.u.b.?

Een vierkante full wave loop, op voldoende hoogte boven de grond, heeft een terminal impedantie van ongeveer 120 ohm.
Indien ik de verkorte loop lengte 28 meter of 56 meter maak/kies, dan is de terminal (aansluiting van coaxiale feedline op verkorte loop) stroom ongeveer half zo groot als in een stroom maximum, zie het plaatje dat onderstaand Python script genereert voor 80m, 40m en 20m frequenties. De terminal impedantie (ohms en reactief) zal in dat geval niet heel excessief zijn, en de verliezen in de coaxiale feedline zullen in dat geval beperkt blijven, is mijn huidige/voorlopige inschatting. Zo gauw als het weer beter wordt dan wil ik als een van de eerst dingen, de verkorte loop terminal impedantie gaan meten (met de RigExpert). Om deze verliezen beter te kunnen inschatten.
Ook om verliezen in de coaxiale feedline kabel te beperken, heb voor Ultraflex-7 geopteerd, en niet voor een dunnere coaxiale feedline kabel.

Code: Selecteer alles

# Import libraries.
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# Define the frequencies, with unit [kHz].
f_80m = 3630
f_40m = 7073
f_20m = 14292

# Define the plot wirelength, with unit [m].
x = np.linspace( -42, +42, 5000 )

# Define the speed of light, with unit [m/s] and pi.
c = 299792458
pi = 3.141592653589

# Define the velocity factor.
vf = 1.0

# Compute the wavelengths.
lambda_80m = vf * c / ( 1000 * f_80m )
lambda_40m = vf * c / ( 1000 * f_40m )
lambda_20m = vf * c / ( 1000 * f_20m )

# Compute the currents.
I_80m = np.cos( 2 * pi * x / lambda_80m )
I_40m = np.cos( 2 * pi * x / lambda_40m )
I_20m = np.cos( 2 * pi * x / lambda_20m )

# Plot the current distribution.
fig, ax = plt.subplots()
fig.set_figwidth( 15 )
fig.set_figheight( 6 )
ax.plot( x, +I_80m, linewidth=2, color='r', linestyle='solid' )
ax.plot( x, -I_80m, linewidth=2, color='r', linestyle='dashed' )
ax.plot( x, +I_40m, linewidth=2, color='g', linestyle='solid' )
ax.plot( x, +I_20m, linewidth=2, color='b', linestyle='solid' )
plt.show()

Patrick

[PF0T]

Om voldoende CM stroom onderdrukking te hebben/krijgen, voor meerdere amateur banden (80m, 40m en 20m), kan ik de chokes niet uitsluitend op stroomknopen positioneren, waar ze de meeste CM onderdrukking opleveren.

Een typo, sorry, dit moet natuurlijk zijn: om voldoende CM stroom onderdrukking te hebben/krijgen, voor meerdere amateur banden (80m, 40m en 20m), kan ik de chokes niet uitsluitend op stroommaxima positioneren, waar ze de meeste CM onderdrukking opleveren.

Patrick.

[PA3DJS]

over de 11 kOhm
Niet offensief bedoeld, je begint zelf over de beperkingen van het concept spanning (zeg maar als rotatie in het E-veld niet meer is te verwaarlozen). Dan kun je inschatten dat jouw vermenigvuldiging die die >11 kOhm oplevert niet echt een nette modellering van de praktijk is. Helder v.w.b. stroommaxima en meerdere amateurbanden.

Je wilt twee dingen: dat er geen CM bij je set komt, en dat er niet een deel van je duur opgewekte vermogen in de vorm van CM verdwijnt.

Tussen de antenne en de coax kun je nog steeds van spanning spreken (omdat alles daar dicht bij elkaar zit). Om een indruk te krijgen van de CM impedantie bezien vanuit de antenne, gebruik de bovenste opstelling uit:
https://www.tetech.nl/divers/balun.pdf
blz 44, "method 1"

Maar ik ben vaak ook wat lui: Wat ook best aardig werkt (bijv met sommige rigexpert analyzers) is kabeltje aan je VNA en vervolgens natuurlijk kalibreren. De mantel van de kabel gaat naar een grote metalen constructie, en de center conductor gaat naar de mantel van jouw 7 mm kabel met veel ferriet. De grote metalen constructie zorgt ervoor dat de CM impedantie van het stukje kabel hopelijk veel lager is dan de CM impedantie van de 7 mm kabel met ferriet. Als je coax in werkelijkheid een stuk in de lucht hangt, moet je dat tijdens deze meting natuurlijk ook doen.


Gevolgen impedantie antenne voor CM
Aangezien jouw loop niet in full wave resonantie is, is zijn CM impedantie niet hoog. Als je de DM impedantie weet, weet je ook de benodigde spanning over de antenne-aansluitingen om bijv 100 W netto input te krijgen. Wellicht dat figuur 4, blz 39, zelfde document jou een beetje helpt om in te zien dat als de antennespanning hoog moet zijn (UL in het plaatje), De CM stroom (Ise) ook hoger gaat zijn.

De mooi gebalanceerd opgehangen full wave loop heeft in serie met de ground aansluiting (waar Ignd loopt) enkele kOhms impedantie zitten, terwijl Zy en Zx relatief klein zijn (dus lage UL).


Als ik jou was, had ik even met NEC2D (of soortgelijk pakket) aan de gegaan om de DM impeantie te vinden. De CM impedantie van de antenne simuleer je door de antenneaansluitingen kort te sluiten en een kwartgolf draad weg te spannen van de antennne. Je stuurt vervolgens tussen de kortgesloten antenne en die kwartgolf draad. Je simuleert dan de som van de impedantie van de kwartgolf draad en de CM impedantie van de antenne.

[PF0T]

https://www.tetech.nl/divers/balun.pdf

... figuur 4, blz 39, zelfde document ...

De mooi gebalanceerd opgehangen full wave loop heeft in serie met de ground aansluiting (waar Ignd loopt) enkele kOhms impedantie zitten, terwijl Zy en Zx relatief klein zijn (dus lage UL).

Op dit punt verschillen we toch wel van benadering/inzicht denk ik op dit moment, na te hebben nagedacht over wat je in je laatste bericht schrijft, en blz. 39 van je document te hebben bestudeerd.

Voor de CM stroom vormt de full wave loop antenne een half golflengte lange enkele geleider (van transceiver naar het midden van de loop). De CM stroom op deze geleider keert op het uiteinde (midden van de loop) van richting om, conform de definitie van een CM stroom t.o.v. een DM stroom. De optelling van de heen en teruggaande CM golven, geeft misschien wel een nul netto stroom ter plekke (lees: bij de loop terminals of bij de transceiver), maar dat de stroom ter plekke nul is wil niet zeggen dat er dan, zoals je schrijft, ook daadwerkelijk enkele kOhms impedantie aanwezig zijn. N.b. op plekken waar de heen en teruggaande CM golven constructief optellen (in een stroom buik) is de stroom wel groot, dat zou anders zijn als er expliciet enkele kOhms aan CM impedantie aanwezig zou zijn. Anders gezegd, de heen en vergaande CM golven worden niet gedissipeert nu, wat wel het geval zou zijn als er expliciet enkele kOhms aan CM impedantie aanwezig zou zijn.

Daarom is dat wat er zich aan de powersupply kant van van de transceiver bevind ook van invloed (powersupply draadlengtes en protective earth draadlengtes bijvoorbeeld). De CM stroom houd namelijk niet op bij de transceiver, maar loopt door over deze draadlengtes aan de power supply zijde van de transceiver. Op reflectie punten zal deze stroom weer (gedeeltelijk) omkeren richting antenne. Deze extra CM golven terug richting de antenne zorgen ervoor dat de netto CM stroom ter plekke (lees: bij de loop terminals of bij de transceiver) niet meer gelijk aan nul behoeft te zijn (wat ongewenst is voor ontvangst CM ruis onderdrukking).

Vandaar dat ik CM current choke ferrieten toepas, om wel expliciet kOhms aan CM impedantie aan te brengen, 1) tussen antenne en transceiver, en 2) ook in de powersupply bekabeling.

Zoals je ziet beperk ik me, daar waar ruimtelijk verdeelde fluxen aanwezig/relevant zijn, tot het alleen denken in termen van stromen en Kirchhoff's stroom wet, en vermijdt ik het denken in termen van spanningen, Kirchhoff's spanningswet en lumped element netwerk theorie, omdat deze laatsten niet geldig zijn in dat geval, zoals ik tussen de regels door heb proberen duidelijk te maken. Dit is overigens ook de reden dat ik een afkeer heb van de term balun, ik beschouw dit/deze uitsluitend als een (potentiële) CM current choke.

Patrick

[PA3DJS]

@PF0T: Ga eens simuleren en/of meten.

Ik neem aan dat je spullen hebt om het magnetisch veld rond de kabel te kunnen meten zonder dat de conservatieve E-veld component in je meting terecht komt. Dat laatste is best wel een dingetje als de antenne-impedantie hoog is (zoals in geval van een niet laagohmig resonante loop).

[PA3HBJ]

Enkele vragen (uit interesse en ter verduidelijking):
1) wat voor impedantie aanpassing wil je gebruiken tussen kippenladder en transceiver?

Daar heb ik een externe tuner (mAT-Y200) voor, en een ferriet trafo met impedantie verhouding 1:1, 1:4 en 1:9

Vraagje, hoe bevalt dit, die mAT-Y200 tuner en die trafo?
Ik heb een vericale Deltaloop, en voeding met laderline en een S-match tuner.
De Deltaloop bevalt prima, en ik denk dat de S-match de beste oplossing is voor multiband gebruik.
Maar voor het gemak denk ik ook wel eens over een externe tuner achter mijn Fdtx10, en dan de 1:4 balun er achter.
Jij het er taps op gemaakt begrijp ik om als het nodig een andere verhouding te kunnen kiezen.
Wil je daar wat meer info over geven?
Bvb dank

Jan

[PA0BAK]

Vraagje, hoe bevalt dit, die mAT-Y200 tuner en die trafo?

Deze tuner bevalt mij zo goed, dat ik er 2 heb, één voor de FTDX10 en één voor de FT710.

Ik heb een vericale Deltaloop, en voeding met laderline en een S-match tuner.
De Deltaloop bevalt prima, en ik denk dat de S-match de beste oplossing is voor multiband gebruik.
Maar voor het gemak denk ik ook wel eens over een externe tuner achter mijn Fdtx10, en dan de 1:4 balun er achter.
Jij het er taps op gemaakt begrijp ik om als het nodig een andere verhouding te kunnen kiezen.
Wil je daar wat meer info over geven?

wat voor info zoek je?
op een ferriet ringkern heb ik 4x 5 wikkelingen gezet, één set zit aan de coax en de andere 3 staan in serie met op iedere koppeling een aansluiting.
Op het doosje waar het is ingebouwd zitten dus één SO-239 en 4 stekerbusjes.
De coax kant en de symmetrische kan zijn galvanisch gescheiden, dit gaf mij bij testen minder QRM en het trekt (hopelijk) minder bliksem aan.
Wanneer ik 100W er doorheen stuur, blijft de ferriet koud, dus ik neem aan dat het rendement goed is (= natte vinger methode).
De ferriet ring is een Amidon FT140-43, die kan 150W transformeren, volgens hfkits in gouda.

Is dit wat je wilde weten?

[PA3HBJ]

Vraagje, hoe bevalt dit, die mAT-Y200 tuner en die trafo?

Deze tuner bevalt mij zo goed, dat ik er 2 heb, één voor de FTDX10 en één voor de FT710.

Ik heb een vericale Deltaloop, en voeding met laderline en een S-match tuner.
De Deltaloop bevalt prima, en ik denk dat de S-match de beste oplossing is voor multiband gebruik.
Maar voor het gemak denk ik ook wel eens over een externe tuner achter mijn Fdtx10, en dan de 1:4 balun er achter.
Jij het er taps op gemaakt begrijp ik om als het nodig een andere verhouding te kunnen kiezen.
Wil je daar wat meer info over geven?

wat voor info zoek je?
op een ferriet ringkern heb ik 4x 5 wikkelingen gezet, één set zit aan de coax en de andere 3 staan in serie met op iedere koppeling een aansluiting.
Op het doosje waar het is ingebouwd zitten dus één SO-239 en 4 stekerbusjes.
De coax kant en de symmetrische kan zijn galvanisch gescheiden, dit gaf mij bij testen minder QRM en het trekt (hopelijk) minder bliksem aan.
Wanneer ik 100W er doorheen stuur, blijft de ferriet koud, dus ik neem aan dat het rendement goed is (= natte vinger methode).
De ferriet ring is een Amidon FT140-43, die kan 150W transformeren, volgens hfkits in gouda.

Is dit wat je wilde weten?

Bedankt voor de info!, dit wilde ik even weten.

[PA0BAK]

Bedankt voor de info!, dit wilde ik even weten.

Mocht je ideeën hebben, of verbeteringen, dan sta ik daar voor open.

[PA0KLS]

Het is leuk als je over dingen nadenkt en de reacties hier moedigen daartoe aan. Zo verbaas ik mij over de genoemde 11 kOhm.

Zoals ik elders op deze website al heb geschreven, (ik denk in het draadje over jeugd, i.v.m. de JOTA), zie ik de horizontale full wave loop als een uit elkaar getrokken gevouwen dipool. Zo'n gevouwen dipool heeft een aansluitimpedantie van (ongeveer) 300 ohm, ver weg van de 11 k. En zou dat uittrekken tot een vierkant dan de impedantie zo ver doen oplopen?

Maar als ik nog verder ga met uitrekken, kom ik uiteindelijk bij twee parallelle draden, een transmissielij, dus, van een halve golflengte, die aan het einde is kortgesloten. De impedantie aan het begin van die lijn is dan nul ohm. Nou ja, in elk geval heel laag. Zo gaat dat met transmissielijnen met een lengte van een halve golf.

Dat is toch gek? 300 ohm --> 11 kohm --> nul ohm, gedurende het proces van uitrekken.

Ik zou gokken in het midden iets van 300 ohm nog. Een 1 : 2 balun zou dus goed kunnen kloppen. Ik heb nog zo'n ding liggen, die de 400 watt van mijn SB201 op 80, gemakkelijk kan hebben. Bij een volgende JOTA dat ding maar eens in de paal van het voedingspunt hijsen. Misschien heeft Geert Jan wel een Nanovna, dan kunnen we er ook iets aan meten.

Maar ja, waarom zo moeilijk doen? Het gaat toch fantastisch zonder zo iets?

[PA3DJS]

Die > 11 kOhm komt bij PF0T vandaan, en is de impedantie van zijn CM filter.

Wat jij denkt, klopt. Als je een gevouwen dipool uit elkaar trekt, gaat de impedantie naar beneden. Als de draden weer parallel vlak langs elkaar lopen, straalt de constructie niet meer, en ga je inderdaad richting 0 Ohm. Even uit mijn hoofd, als je hem vierkant hebt getrokken, kom je op iets boven 100 Ohm uit.

Hangt hij dicht boven goed geleidende grond, dan gaat de impedantie naar beneden, vanwege de reflectie op de grond.