Test av EH-antennen
M0DFI de SM6APQ
Tack för gårdagens (nattens) mail. Jag har inget emot att du skriver på engelska - ett språk som jag förstår lika bra som svenska. Däremot har kanske en del HAM.SE-deltagare svårigheter att tolka din text
Här kommer testresultatet av EH-antennen utförd i SM6-land söndagen 26 oktober 2003.
EN TEST AV HUR EH-ANTENNEN FUNGERAR I PRAKTIKEN
Av Bertil Lindqvist, SM6ENG, E-mail:
sm6eng@gmail.com
Bengt Lundgren, SM6APQ, E-mail:
blu9@telia.com Tel. 0340-652111
SYFTE
Avsikten var att testa om EH-antennen är en förbättrad antenntyp och om den är mer lätthanterlig än en dipol med samma längd?
Samtidigt vill vi försöka informera radioamatörer som av en eller annan anledning har ont om plats eller bor i bostadsområden där det råder restriktioner att det finns bättre och framförallt billigare alternativ än EH-antennen.
KORT SAMMANFATTNING AV RESULTATET
I de tester som beskrivs nedan finner vi inget belägg för att EH-antennen är ett nytt koncept för förkortade antenner som ger bättre verkningsgrad. Det finns både bättre och billigare alternativ som inte är mer skrymmande och som dessutom går att använda på alla HF-band även om det kan innebära att man får bygga eller inhandla en balanserad tuner.
UTFÖRANDE
Testerna gör inte anspråk på att vara vetenskapligt utförda. För detta krävs betydligt mer resurser som t.ex. närfältsmätningar i ekofria rum etc. Trots begränsade mätmöjligheter och att det var relativt få testfall så hävdar vi att resultatet ger en klar indikation om EH-antennens prestanda och hanterbarhet vid praktisk användning. Ansträngningar gjordes dock för att resultaten skulle vara någorlunda jämförbara och vi undvek en del fallgropar som en del trillat i vid tidigare beskrivna tester.
TEST-QTH
Testerna genomfördes i Gällinge/Förlanda, cirka 20km sydost om Kungsbacka söndagen den 26-okt-2003 mellan (cirka) kl 1100 – 1400 SNT. Plats: inne i kuperat skogsområde på en cirka 8m hög kulle (kalhygge), 120m från en mindre sjö (Skärsjön).
Inom området fanns inga kraftledningar, telefonledningar, taggtrådsstängsel etc som kunde påverka testresultatet
DELTAGARE:
Conny, SM5DCO, som var vänlig nog att köra ända från stockholmsområdet med sin husbil och ställde upp med en ansenlig testutrustning plus naturligtvis flera EH-antenner avsedda för flera amatörband. Det var dock bara 80metersversionen som testades.
Bertil, SM6ENG, som bidrog med Yaesu FT-857 och VSWR-meter.
Bengt, SM6APQ, som tillverkat provisorisk balanserad antenntuner monterad på en masonitskiva och bidrog med ett 12v bilbatteri.
ÖVRIGA MEDHJÄLPARE:
Staffan, SM6DOI, som hjälpt till att svarva ett centrumfäste i delrin för en 2 x 1.265m (2.53m) kort balanserad dipol.
Allan, SM6BMI, som lånade ut sin MFJ VSWR-analyzer.
Antenner och transceivrar använda i testen och övrig kringutrusing.
Vid kontakt med motstationerna berättade vi aldrig vad det var för antenner vi testade. Detta för att ingen som ev. hade en föutfattad mening skulle kunna påverkas. Antennerna ”kodades” som ”A” och ”B”. Undantag var dipolen som användes som referensantenn för kommunikation. Det var nästan ingen täckning på GSM-nätet på testplatsen så våra HF-transceivrar var enda kontakten med yttervärlden!
Antenn A:
2 x 1.265m (2.53m) 35mm al-rör delat på mitten. Svarvat centrumfäste i delrin. Dipolen monterad på en 2.5m lång planka och orienterad horisontell. Centrum matad med 2.8m lång öppen feederstege, Zo cirka 480-ohm. Avslutad med balanserad antennanpassningsenhet med link. Kort 50-ohms koaxialkabel till en Daiwa VSWR-meter och transceiver. Spänningskälla: 12v bilbatteri med c:a 1m DC-kabel
Denna antenn tillverkades enbart för testen med ovanstående mått med tanke på att EH-antennen hade samma dimensioner. Vi ville på detta vis också göra en rättvis jämförelse med tanke på utrymme, hanterbarhet etc.
Antenn B:
EH-antenn avsedd för 3.5-3.8 MHz. Jag citerar aktuella data från fabrikantens specifikation översatta från engelska till svenska.
Frekvensområde 80m bandet
Matningsimpedans 50-ohm, resistiv mitt på bandet
Bandbredd 170 kHz vid SWR 2:1
350 kHz vid + - 3dB
Max effekt 2kW SSB, CW. 500w RTTY, AM
Dimensioner avseende
den strålande delen, omkring 2% av våglängden
Verkningsgrad > 95%
Vinst 0 / +2dB (jämfört med full-size dipol)
Polarisation vertikal
EH-antennens ”spets” monterades med hjälp av ett rep mellan två träd cirka 4m ovan mark med ”botten” cirka 75cm över marken.
Antenn C:
Dipol-antenn (c:a 2x19m)bestående av plastisolerad cu-tråd (DL1000) på två vindor för justering av längden. Monterad som inverted Vee med centrum c:a 2.5m ö marken. Matad med 7m 50-ohm coax (RG-58) till FT857 via Daiwa VSWR-meter. Ingen tuner användes. Uteffekten reducerades till 25watt för att en rättvis jämförelse skulle kunna göras med de två andra testobjekten.
RESULTAT
Utdrag ur förd logg-bok:
Tid SNT Motstation Erhållna rapporter Antenntyp
Brusnivå Signalnivå
1120 SM6DBQ, Bengt S3 S 3 A, 2.53m kort dipole
1126 SM6DOI, Staffan S 5 S 8 A, 2.53m kort dipole
1200 SM6DBQ S2 S 9 +10dB C, 2 x 19m dipole
1230 SM6DOI S4 S 8 B, EH-antenn
1233 SM6DOI S3 S 7 A, 2.53m kort dipole
(här är kort dipol och EH-antenn ungefär likvärdiga eftersom bägge typerna ger 4 S-enheter över bruset. Staffan bor cirka 200m från järnvägen (västkustbanan) och har varierande QRM-nivåer från passerande tåg)
1335 SM7NSY nr Jönköping S1 S 8 C, 2 x 19m dipole
1340 SM7NSY S1 S 3 B, EH-antenn
(med 2x19m dipolantenn fortfarande monterad 5m från EH-antennen)
1346 SM7NSY S1 ej läslig B, EH-antenn
(2x19m dipolantenn nedtagen och uppvindad)
IAKTAGELSER
EH-antennen:
1. Svår att justera till min. VSWR för avsedd frekvens. Ett kopparband måste ”petas” upp och ner till en godtagbar anpassning erhålles.
2. Det går ej att flytta sig inom SSB-delen på 3.7-MHz bandet utan att ny justeringen måste göras genom att EH-antennen måste firas ner närmare marken. Bandbredden är extremt smal (vilket gäller alla starkt förkortade antenner).
3. Det flyter starka RF-strömmar på koaxens skärm vilket ställde till vissa problem med transceivern. Motstationerna rapporterade stark distorsion på talet. Problemet försvann delvis när cirka 8m koax kopplades mellan EH-antenn och transceiver. Att koaxialkabel, transceiver och mikrofon blir ”heta” under sändning är ett tydligt bevis på att matarkabeln bidrar till radiering. Det gick ej att mata EH-antennen med 100w trots den 8m långa förlängningskoaxen. Motstationerna rapporterade då oläsliga distordera signaler pga RF feedback!
4. EH-antennen är dyr, EUR 190.00 för 80meters versionen. Vet ej priset på 40, 20, 15 eller 17m versionerna. Vill man ha möjlighet att kunna sända på alla amatör band kommer det att kosta en hel del! Om EH-antennen skall användas mobilt eller portabelt på flera band under t ex semestern kommer ”antennutrustningen” att ta stor plats.
5. Enl. specifikationen tål EH-antennen 2kW. Med tanke på de problem (distorsion förorsakade av RF-feedback) vi hade med effekter omkring 25w kan man fråga sig hur den kommer att uppföra sig vid effekter i kilowattnivå. Det kan vara hälsovådligt för människor och djur att uppehålla sig i närheten av en sådan antenn med starka E- och H-fält. (Gäller alla förkortade antenner, även den ingående 2.53m dipolen i testen!).
6. Specifikationen uppger vidare en verkningsgrad på mer än 95%. Enl. vår mening kan en så hög verkningsgrad bara uppnås med en ”full size” dipol, ett quadelement eller helvågslop, aldrig med en förkortad antenn eller en trap-dipol.
Gain (vinst) jämfört med ”full-size” dipol uppges till 0/ +2 dB(?). Vinst, över dipol, kan bara erhållas med en effektiv riktantenn, t ex 2-el Yagi, 2-el Quad, log.periodisk antenn m m.
Se f ö loggboksutdraget kl 1335 vid QSO med SM7NSY där EH-antennen låg 5 S-enheter (c:a 25- 30dB) under en dipol installerad med matningen på samma höjd som EH-antennen. När dipolen hade demonterats (och EH-antennen ej längre hade ”hjälp” av dipolen) blev resultatet att motstationen ej längre kunde läsa SSB-signalerna från EH-antennen.
Not. Det är intressant och samtidigt tråkigt att notera att tidskriften RADCOM berättar om en amatör, och som dessutom var medlem i IEEE, inte ens hade vett på att ta ner referensantennen under tiden han sände och utförde testprov med EH-antennen. Referensdipolen befann sig i det aktuella fallet 7 meter från EH-antennen – ca. 1/6 våglängd. Han beaktade tydligen inte att antenner kopplar till varandra om de ligger i närfältet dvs. närmare än 3-4 våglängder. Shame on You Mr Radcom!
7. Enl Conny, SM5DCO, inträffar minimum SWR inte på samma frekvens där man har maximum fältstyrka för EH-antennen vilket tyder på problem med anpassningen.
Detta fenomen styrktes när EH-antennen testades med en MFJ SWR analyzer och Connys fältstyrkemeter.
2.53m (kort) dipolantenn, öppen feederstege och balanserad tuner.
1. Denna antenn är mindre skrymmande än EH-antennen avsedd för 80m bandet
2. Den balanserade tunern möjliggör stora och små QSY inom samma band med smärre justeringar av tunerns kondensatorer.
3. Kombinationen av ovanstående kort dipol, stege och balanserad tuner är användbar på samtliga amatörband, inklusive WARC-banden upp till 50MHz! (Om dipolen förlängs c:a 30cm är den i resonans på 50.1-MHz!)
4. En balanserad antenntuner kan för många vara komplicerad att bygga. Den fodrar vridkondensatorer som ibland kan vara svåra att få tag i. Flera fabrikanter tillverkar dock antenntuners avsedda för öppna feederstegar eller bandkablar. Den antenntuner som användes vid testen var hopbyggd i all hast och hade tyvärr flera brister. P.g.a. att den var helt oskärmad (uppbyggd på masonitskiva) tog det lite längre tid att uppnå perfekt anpassning (handkapacitans). Transceiverns närhet till den oskärmade antenntunern åstadkom en aning RF-feedback till transceivern med viss distorsion på den utsända signalen – dock helt läslig. Dessa problem är lätta att komma tillrätta med genom att montera spolar och kondensatorer på ett aluminiumchassie med frontpanel och isolerade axlar till komponenterna. Vi vill också framhålla att en balanserad tuner även är användbar till ”normala” antenner såsom multibanddipoler, zeppar, loopantenner mm.
5. Denna antenn är extremt okritisk och enkel att tillverka. 2 st al-rör, 1.25m långa bildande en dipol och isolerade med ett lämpligt (tillsvarvat) plaströr som mittisolator. Kostnaden, inklusive hemmagjord kort feederstege, om nytt material inhandlas, ligger troligen under SEK 150. Därtill kommer kostnaden för en balanserad tuner, antingen man bygger en sådan själv (komponenter?) eller inhandlare en lämplig tuner. Det skall också påpekas att en balanserad tuner har man alltid nytta av på ”hemmastationen”.
SLUTSATSER
a) Alla förkortade antenner ger sämre verkningsgrad – EH-antennen eller vår 2.53m dipol är inga undantag.
b) EH-antennen och 2.53m dipolen var i stort sett likvärdiga.
c) I de tester som vi genomförde finner vi inget belägg för att EH-antennen är ett nytt koncept för förkortade antenner som ger bättre verkningsgrad.
d) Enligt vår mening är inte EH-antennen en antenn – snarare skall den betraktas som en ”tuner” i ändan på en koaxialkabel. Tack vare att ”tunern” är en aning missanpassad och i obalans kommer strömmar att flyta på matarkabelns utsida vilket resulterar i radiering. Detta påstående styrktes av att ”EH-systemet” fungerade bättre när matarkabeln förlängdes ytterligare med c:a 8m lång koaxialkabel.
e) Vi påstår vidare att om innerledare och skärm i nederändan av koaxialkabeln till EH-systemet kortslutes och en T-match användes vid transceivern skulle resultatet bli det samma. Vi är då tillbaka på ”ruta ett” d v s vi kan kasta upp vilken kopparlina som helst i ett träd eller annan lämplig upphängningspunkt och stämma av med en tuner, lämpligen en T-match - nere vid transceivern.
f) EH- antennen är inte mindre skrymmande och lättare att sätta upp jämfört med en dipol med samma längd, snarare tvärtom.
g) Ett balanserat system är att fördedra – mindre skrymmande, lättare att sätta upp, användbart på flera band genom att man utnyttjar tillgängligt utrymme och billigare. Man kan faktiskt täcka samtliga amatörband, inklusive WARC-banden, och verkningsgraden ökar då med frekvensen (tills längden på dipolen närmar sig en halv våglängd). Vidare så får man försumbara tilläggsförluster i en stege trots högt VSWR vilket man däremot får när man använder koax. När man matar starkt förkortade antenner med koax så kan tilläggsförlusterna bli avsevärda pga av högt VSWR vilket finns kvar i kabeln även om man använder en tuner nere vid sändaren!
h) En balanserad tuner kan vara knepig att tillverka och fordrar
vridkondensatorer som kan vara svåra att få tag i. Öppna feederstegar och bandkablar strålar i närfältet vilket kan öka riskerna för TVI om feedern finns i närheten av en TV-antenn. Strålningen från feedern i fjärrfältet är dock försumbar om avståndet mellan trådarna är mindre än 1 % av den använda våglängden, t ex under 20cm för 14-MHz. Många tycker också att det är opraktiskt med öppna feederstegar – genomföringar i väggar, estetiska problem etc. En lösning kan då vara att använda två likvärdiga koaxialkablar kopplade ”sida vid sida” och på det viset erhålla en balanserad och skärmad transmissionsledning.
Not. Detta sista stycke (h) har egentligen inte med jämförelseprovet att göra, men vi tycker ändå att det var värt att omnämnas då en balanserad tuner användes vid den aktuella testen.
Denna artikel med testprotokoll och våra kommentarer har sänts till Conny 04-nov-2003 för ev kommentarer. Conny har svarat att han underkänner det sätt testen utfördes på men talar inte om vad vi gjort för fel. Conny hade under själva testen inga invändningar hur proven gjordes.
Om Conny tycker att testen utfördes på ett olämpligt sätt, är vi, Bertil, SM6ENG och Bengt, SM6APQ beredda att ställa upp på en ny test, i sommar t ex under bolmenmötet. Det är då lämpligt att utse en opartisk ”testledare” som ansvarar för att allt går korrekt till.
Detta är bättre än att börja ett meningslöst ordkrig i QTC.
73
SM6APQ & SM6ENG
Tillägg av SM6APQ
Efter det att jag kommit överens med Conny, SM5DCO, om datum och tidpunkt för ett prov med EH-antennen plockade jag fram ur mitt förråd en ”liten test-sändare”.
Testsändaren består av en ”Elfabox”, storlek ungefär två cigarettpaket. Boxen är utrustad med en tranistoriserad x-tall-oscillator matad med ett 9 volts batteri. Sändaren är m a o ”selfcontained”. X-taller plugas in från utsidan av boxen . RF effekt tas ut från en koaxhona typ SO-239.
Två dagar innan EH-testen anslöt jag boxen direkt till mittisolatorn på en 3,5-MHz dipol och hissade upp antennen cirka 20 m över gräsmattan. Jag använde en xtall på 3570 kHz.
Jag kontaktade Staffan, SM6DOI, som hörde den lilla sändaren med S8. Staffan bor cirka 11 km norr om mitt QTH.
När Conny anlänt till mitt QTH ville han gärna med en gång demonstrera en EH-antenn för 3,5-MHz-bandet. Jag föreslog en ”snabbtest” innan vi gav oss ut till den utsedda platsen i skogen. Jag visade Conny den lilla x-tallstyrda sändaren och föreslog att han kunde ansluta sändaren direkt till burkarna i EH-antennen. Sedan kunde jag ansluta sändaren i matningspunkten till 80-metersantennen och vi skulle på det viset få en ungefärlig uppfattning hur många dB som skilde antennerna.
Conny sa att EH-antennen måste ha några meter koax – annars funkar inte antennen. Jag svarade att då är det ju koaxskärmen som strålar – inte burkarna.
Conny: ”Nej – det är inte koaxen som strålar men koaxen är nödvändig för anpassningen”.
APQ: ”Kan vi ändå inte pröva utan koax? Jag tycker det vore intressant. Jag hävdar fortfarande att det är koaxens skärm som strålar.
Conny: ”Nej”.
Det är också intressant att observera,under kapitel ”RESULTAT”, när vi hade QSO med SM7NSY nr Jönköping. SM7NSY gav EH-antennen en S3 när 80 meters dipolen fortfarande var uppe. Så fort vi tagit ner dipolen kunde SM7NSY inte höra oss längre. Den troliga förklaringen är att i detta fall fungerade EH-antennen som en matare eller kopplare till dipolen. Utan dipolen i luften fungerade tydligen inte EH-konceptet.
