Enkel fältstyrkemeter för 1179 kHz
- Thread starter SM7EQL
- Start date
SM7EQL
Kortvågs- och UKV-tekniker
Här kommer en plot på gårdagens skarpa mätningar som gjordes på 20 mätpunkter jämt fördelade över en sträcka från 320 m till 48,6 km i riktning 162 grader räknat från sändarstationen i Karlsfält. Två mätantenner användes, en monopol fast monterad på biltaket och en loopantenn som placerades på 1 m höjd vid varje mätpunkt utmed sträckan.
Loopantennen som användes är ett hembygge som kalibrerats mot en annan loopantenn som det finns kalibreringsdata för. Monopolantennen är i sin tur justerad för att ge samma fältstyrkevärden som loopantennen då monopolen är monterad på biltaket.
Mätning kunde även göras under färd och de mätplatser som valdes ut uppfyllde alla kraven på helt öppen plats långt ifrån kraftledningar, stängsel, byggnader etc samt att fältstyrkan var konstant över en sträcka av c:a 50 m. Påverkan av stängsel och ledningar gav mycket stora variationer så fria platser är ett absolut måste här.
Jag har plottat värdena för monopolantennen, loopen och teoretiska värden baserat på curve fitting principen där det går att med ledning av uppmätta faktiska värden fastställa den genomsnittliga markkonduktiviteten och dielekricitetskonstanten. Små skillnader i de inmatade värdena i beräkningsprogrammet ger ganska stora utslag och de beräknade värdena ser ut att kunna vara relevanta för denna delen av Skåne med god åkermark.
Som man kan se så följer de två kurvorna för monopolen och loop-antennen varandra ganska bra och stämmer även överens med den teoretiska kurvan som justerats för bästa passning mot de uppmätta värdena. Kurvan utgår ifrån uppmätt medelvärde av 83,41 dBuV/m x km från sex mätpunkter i en sektor av 150 grader med helt fri sikt till antennen. Låter man beräkningsprogrammet räkna baklänges så skulle det krävas 2,57 W ERP eller 15,5 mV/m för att generera 83,41 dBuV/m x km.
Inverse distance kurvan har jag på eget bevåg lagt 0,5 dB över uppmätt medelvärde för 1 km. Enligt programmet kan jag läsa ut att markdämpningen vid den första km på 1179 kHz är ungeför 0,5 dB för den markkunduktivitet och dielektricitetskonstant som valts. Jag har granskat en del FCC-mätningar på rundradiostationer i USA och en del verkar stämma bra överens med den tesen medan andra avviker flera dB. Varför har jag inte kommit underfund med än.
En annan sak jag funderar på är att fältstyrkan på kort avstånd 320 m dvs inom närfältet avviker nedåt så mycket på monopolen. Jag hade förväntat att E-fältet skulle öka i stället och H-fältet kanske minskat i närfältet. Sändarantennen är trots allt en E-antenn. Först trodde jag att den aktiva förstärkaren kanske mättades men så är inte fallet. Det finns över 20 dB marginal kvar till 1 dB kompressionspunkten här.
Alla mätvärden som togs upp registrerades med <0,05 dB avläsningsnoggrannhet på en millivoltmeter och inbördes i diagrammet är de totala avvikelserna som beror på instrumenteringen m m förmodligen inte mer än +/- några tiondelar när hänsyn tagits till div temperaturdrift m m. Dock kan absolutnivåerna på de två kurvorna i höjdled avvika något mer då hela mätningen hänger på hur exakt den absoluta fältstyrkan på 1 km har kunnat mätas upp. Det finns ju små toleranser och avdrift i flera led som kan addera sig till stora tal om man har otur. Variationerna mellan de sex mätplatserna på 1 km avstånd är +/- 0,5 dB. Nivåerna är kopplade till en R/S SML01 signalgenerator som i sin tur är kontrollerad mot andra instrument.
Repeternoggranheten på fältmätningsutrustningen har under 3 dagar i rad med 3 mätningar per dag visat sig visa samma fältstyrka med en maximal avvikelse om +/- 0,1 dB mellan mätningarna på en fixpunkt på vägen här utanför huset.
En av dagarna hade vi extremt kraftigt regn över Skåne men någon påverkan gick inte att konstatera med loop-antennen i fixpunkten. Däremot visade min förlängda 160 m dipolantenn för mellanvåg hela 5 dB mindre insignal till SDR-radion än vid torrt väder. Här skall sägas att de yttersta 20 metrarna av dipolen hängde lite kors och tvärs genom grenverket i träden i ändpunkterna ner till några meter över marknivå så det var väl då frågan om avledning då ändarna i en öppen dipol är väldigt högimpediva. Genomblöta halvruttna grenar är nog inte så bra som isolatorer.
Efter stormen när träden blåst torra igen så var mätvärdet på SDR-radion åter normalt. Kul erfarenhet.
Så vad tror vi om detta. Är det rimliga värden och antaganden?
Loopantennen som användes är ett hembygge som kalibrerats mot en annan loopantenn som det finns kalibreringsdata för. Monopolantennen är i sin tur justerad för att ge samma fältstyrkevärden som loopantennen då monopolen är monterad på biltaket.
Mätning kunde även göras under färd och de mätplatser som valdes ut uppfyllde alla kraven på helt öppen plats långt ifrån kraftledningar, stängsel, byggnader etc samt att fältstyrkan var konstant över en sträcka av c:a 50 m. Påverkan av stängsel och ledningar gav mycket stora variationer så fria platser är ett absolut måste här.
Jag har plottat värdena för monopolantennen, loopen och teoretiska värden baserat på curve fitting principen där det går att med ledning av uppmätta faktiska värden fastställa den genomsnittliga markkonduktiviteten och dielekricitetskonstanten. Små skillnader i de inmatade värdena i beräkningsprogrammet ger ganska stora utslag och de beräknade värdena ser ut att kunna vara relevanta för denna delen av Skåne med god åkermark.
Som man kan se så följer de två kurvorna för monopolen och loop-antennen varandra ganska bra och stämmer även överens med den teoretiska kurvan som justerats för bästa passning mot de uppmätta värdena. Kurvan utgår ifrån uppmätt medelvärde av 83,41 dBuV/m x km från sex mätpunkter i en sektor av 150 grader med helt fri sikt till antennen. Låter man beräkningsprogrammet räkna baklänges så skulle det krävas 2,57 W ERP eller 15,5 mV/m för att generera 83,41 dBuV/m x km.
Inverse distance kurvan har jag på eget bevåg lagt 0,5 dB över uppmätt medelvärde för 1 km. Enligt programmet kan jag läsa ut att markdämpningen vid den första km på 1179 kHz är ungeför 0,5 dB för den markkunduktivitet och dielektricitetskonstant som valts. Jag har granskat en del FCC-mätningar på rundradiostationer i USA och en del verkar stämma bra överens med den tesen medan andra avviker flera dB. Varför har jag inte kommit underfund med än.
En annan sak jag funderar på är att fältstyrkan på kort avstånd 320 m dvs inom närfältet avviker nedåt så mycket på monopolen. Jag hade förväntat att E-fältet skulle öka i stället och H-fältet kanske minskat i närfältet. Sändarantennen är trots allt en E-antenn. Först trodde jag att den aktiva förstärkaren kanske mättades men så är inte fallet. Det finns över 20 dB marginal kvar till 1 dB kompressionspunkten här.
Alla mätvärden som togs upp registrerades med <0,05 dB avläsningsnoggrannhet på en millivoltmeter och inbördes i diagrammet är de totala avvikelserna som beror på instrumenteringen m m förmodligen inte mer än +/- några tiondelar när hänsyn tagits till div temperaturdrift m m. Dock kan absolutnivåerna på de två kurvorna i höjdled avvika något mer då hela mätningen hänger på hur exakt den absoluta fältstyrkan på 1 km har kunnat mätas upp. Det finns ju små toleranser och avdrift i flera led som kan addera sig till stora tal om man har otur. Variationerna mellan de sex mätplatserna på 1 km avstånd är +/- 0,5 dB. Nivåerna är kopplade till en R/S SML01 signalgenerator som i sin tur är kontrollerad mot andra instrument.
Repeternoggranheten på fältmätningsutrustningen har under 3 dagar i rad med 3 mätningar per dag visat sig visa samma fältstyrka med en maximal avvikelse om +/- 0,1 dB mellan mätningarna på en fixpunkt på vägen här utanför huset.
En av dagarna hade vi extremt kraftigt regn över Skåne men någon påverkan gick inte att konstatera med loop-antennen i fixpunkten. Däremot visade min förlängda 160 m dipolantenn för mellanvåg hela 5 dB mindre insignal till SDR-radion än vid torrt väder. Här skall sägas att de yttersta 20 metrarna av dipolen hängde lite kors och tvärs genom grenverket i träden i ändpunkterna ner till några meter över marknivå så det var väl då frågan om avledning då ändarna i en öppen dipol är väldigt högimpediva. Genomblöta halvruttna grenar är nog inte så bra som isolatorer.
Efter stormen när träden blåst torra igen så var mätvärdet på SDR-radion åter normalt. Kul erfarenhet.
Så vad tror vi om detta. Är det rimliga värden och antaganden?
Last edited:
SM7EQL
Kortvågs- och UKV-tekniker
En billig apparatlåda av papp och Frigolit.
Projektet med fältmätningsapparaten fortsätter. För att slippa kontrollera kalibreringen så ofta så har en passande papplåda inretts med isolering av 20 mm Frigolite. Avdriften håller sig nu inom +/- 1 mV under 2-3 timmar i bilen. Det motsvarar +/- 0,02 dB.
Två fönster har tagits upp i locket för avläsning av digitalmultmetern och en analog skala. Båda fönstren är försedda med "två-glas" i form av overhead-folie på över och undersida. Ger förmodligen ganska bra K-värde. Tillräckligt bra.
Mätmottagaren är försedd med en antennomkopplare där både den monopol-antennen på biltaket och en referens-loop kan anslutas. Båda antennerna är aktiva dvs innehåller en förstärkare som spänningsmatas med +8V via matarkabeln. I mittläget är en 1 MHz kalibreringsoscillator med högstabil utnivå inkopplad.
Ratten på högersidan kopplar om tidskonstanten för snabb resp lång medelvärdesbildning för att få helt stabila mätvärden ner på enstaka millivolt.
Konstruktionen är lite av "Hello World-stuk" dvs en funktionsprototyp som byggts ihop på en plåtbit utan tanke på att massproduceras. Det ena har fått ge det andra. Ur erfarenheterna från bygget kanske en förbättrad version knåpas ihop senare. Hela klabbet kan ju krympas ner till nästan inget med SMD-teknik. Just nu nöjer jag mig med god funktion framför en tjusig design.
Loop-antennen har diametern 60 cm och är tillverkad av en bit styv koaxialkabel där skärmen kapats på mitten för att inte kortsluta innerledaren som utgör den egentliga loop-antennen. Skärmen som är jordad i al-boxen via kontakterna fungerar då som en skärm för det elektriska fältet. Det gör att loppen blir fullständigt okänslig för placeringen t ex nära mark eller om man håller i loopen med båda händerna. Det är efter den principen de riktiga kommersiellt tillverkade mät-looparna är uppbyggda. Där används i regel grova rör för att få maximal mekanisk stadga. I övrigt är det samma sak men tusen gånger dyrare så klart.
I al-boxen sitter en balanserad förstärkare med några få ohms inimpedans vilket gör att loopen får en spikrak antennfaktor (samma utsignal) från långvåg till långt upp i kortvågen. Med en trimpotentiometer kan förstärkningen finjusteras c:a +/- 0,2 dB. Förstärkningen är stabil över ett ganska stort temperaturområde.
För att säkerställa att loopen (den inbyggda förstärkaren) fungerar och ger rätt utsignal har jag tillverkat en balanserad kalibreingsfixtur som består av en common mode strömdrossel och en 50 ohm Pi-dämpare samt ett motståndsnät.
Loopen har först kalibrerats mot en annan loop-antenn med känd spårbar kalibreringsdata och förstärkningen justerats till exakt o,0 dB antennfaktor. Därefter har kalibreringsfixturens motstånd justerats till att indikera 0,0 dB förstärkning mellan in-porten till utporten. Det gör kontrollen enkel och säkerställer en mycket hög noggrannhet då hela kedjan antenn, antennkabel och mätmottagare kan kontrolleras i en och samma mätning.
Samma princip gäller för den aktiva monopolantennen som även den har sin egen kalibreringsfixtur. Vid kalibrering/kontroll skruvas loopen och spröten av och jiggarna monteras.
Det är ett lärorikt projekt det här. I början letade jag förklaringar till "oförklarliga" variationer i dB-häradet och sedan letade jag efter 0,1 dB. Nu tycker jag att det blivit bra. En veckas mätningar på en fixpunkt här ute på gatan ungefär vid middagstid visar att signalen från Karlsfältsändaren på avstånd 37 km varierar +/- 0,1 dB under torra dagar. En ökad dämpning av 2-3 tiondels dB fås vid kraftigt regn. Så små variationer saknar betydelse i verkligheten men är så klart viktiga att känna till för att få en känsla av hur mycket själva instrumentet driver omkring. Även Fluken har ju sin begränsning och det är ett av skälen till att hela apparaten packeterats i en isolerad låda.
Kontrollmätningar på 17 olika mätpunkter i en yta med radien c:a 2 km vid två skilda mättillfällen visade en maximal avvikelse på <0,25 dB för 16 mätpunkter och 0,4 dB för den 17:e mätt med monopolantennen på biltaket och i ungefär samma positioner +/- 5 m utmed grusvägarna här utanför Lund.
Tanken är att erfarenheterna från mellanvågsexperimenten vi mixtrar med nu skall kunna återanvändas i ett annat större mätprojekt på 21 MHz GP-antenner som är på planeringsstadiet. Möjligheter öppnas också för att mäta verkningsgrad på några av Low Band DX-arnas 160 m vertikaler antenner här i Skåne.
Projektet med fältmätningsapparaten fortsätter. För att slippa kontrollera kalibreringen så ofta så har en passande papplåda inretts med isolering av 20 mm Frigolite. Avdriften håller sig nu inom +/- 1 mV under 2-3 timmar i bilen. Det motsvarar +/- 0,02 dB.
Två fönster har tagits upp i locket för avläsning av digitalmultmetern och en analog skala. Båda fönstren är försedda med "två-glas" i form av overhead-folie på över och undersida. Ger förmodligen ganska bra K-värde. Tillräckligt bra.
Mätmottagaren är försedd med en antennomkopplare där både den monopol-antennen på biltaket och en referens-loop kan anslutas. Båda antennerna är aktiva dvs innehåller en förstärkare som spänningsmatas med +8V via matarkabeln. I mittläget är en 1 MHz kalibreringsoscillator med högstabil utnivå inkopplad.
Ratten på högersidan kopplar om tidskonstanten för snabb resp lång medelvärdesbildning för att få helt stabila mätvärden ner på enstaka millivolt.
Konstruktionen är lite av "Hello World-stuk" dvs en funktionsprototyp som byggts ihop på en plåtbit utan tanke på att massproduceras. Det ena har fått ge det andra. Ur erfarenheterna från bygget kanske en förbättrad version knåpas ihop senare. Hela klabbet kan ju krympas ner till nästan inget med SMD-teknik. Just nu nöjer jag mig med god funktion framför en tjusig design.
Loop-antennen har diametern 60 cm och är tillverkad av en bit styv koaxialkabel där skärmen kapats på mitten för att inte kortsluta innerledaren som utgör den egentliga loop-antennen. Skärmen som är jordad i al-boxen via kontakterna fungerar då som en skärm för det elektriska fältet. Det gör att loppen blir fullständigt okänslig för placeringen t ex nära mark eller om man håller i loopen med båda händerna. Det är efter den principen de riktiga kommersiellt tillverkade mät-looparna är uppbyggda. Där används i regel grova rör för att få maximal mekanisk stadga. I övrigt är det samma sak men tusen gånger dyrare så klart.
I al-boxen sitter en balanserad förstärkare med några få ohms inimpedans vilket gör att loopen får en spikrak antennfaktor (samma utsignal) från långvåg till långt upp i kortvågen. Med en trimpotentiometer kan förstärkningen finjusteras c:a +/- 0,2 dB. Förstärkningen är stabil över ett ganska stort temperaturområde.
För att säkerställa att loopen (den inbyggda förstärkaren) fungerar och ger rätt utsignal har jag tillverkat en balanserad kalibreingsfixtur som består av en common mode strömdrossel och en 50 ohm Pi-dämpare samt ett motståndsnät.
Loopen har först kalibrerats mot en annan loop-antenn med känd spårbar kalibreringsdata och förstärkningen justerats till exakt o,0 dB antennfaktor. Därefter har kalibreringsfixturens motstånd justerats till att indikera 0,0 dB förstärkning mellan in-porten till utporten. Det gör kontrollen enkel och säkerställer en mycket hög noggrannhet då hela kedjan antenn, antennkabel och mätmottagare kan kontrolleras i en och samma mätning.
Samma princip gäller för den aktiva monopolantennen som även den har sin egen kalibreringsfixtur. Vid kalibrering/kontroll skruvas loopen och spröten av och jiggarna monteras.
Det är ett lärorikt projekt det här. I början letade jag förklaringar till "oförklarliga" variationer i dB-häradet och sedan letade jag efter 0,1 dB. Nu tycker jag att det blivit bra. En veckas mätningar på en fixpunkt här ute på gatan ungefär vid middagstid visar att signalen från Karlsfältsändaren på avstånd 37 km varierar +/- 0,1 dB under torra dagar. En ökad dämpning av 2-3 tiondels dB fås vid kraftigt regn. Så små variationer saknar betydelse i verkligheten men är så klart viktiga att känna till för att få en känsla av hur mycket själva instrumentet driver omkring. Även Fluken har ju sin begränsning och det är ett av skälen till att hela apparaten packeterats i en isolerad låda.
Kontrollmätningar på 17 olika mätpunkter i en yta med radien c:a 2 km vid två skilda mättillfällen visade en maximal avvikelse på <0,25 dB för 16 mätpunkter och 0,4 dB för den 17:e mätt med monopolantennen på biltaket och i ungefär samma positioner +/- 5 m utmed grusvägarna här utanför Lund.
Tanken är att erfarenheterna från mellanvågsexperimenten vi mixtrar med nu skall kunna återanvändas i ett annat större mätprojekt på 21 MHz GP-antenner som är på planeringsstadiet. Möjligheter öppnas också för att mäta verkningsgrad på några av Low Band DX-arnas 160 m vertikaler antenner här i Skåne.
SM0KBW
Well-Known Member
Instämmer - det är roligt att ta del av dina projekt - mycket lärorikt!
SM7EQL
Kortvågs- och UKV-tekniker
Tack tack.
Det är lärorikt för mig också då jag fått anledning att gräva lite djupare i ämnet. Igår mätte jag fältstyrkevariationer mellan monopolen och loop-antennen på en helt fri mätplats på 27 km avstånd från sändaren. H-fältet på loop-antennen låg konstant inom +/-0,1 dB under en dryg timmas tid medan E-fältet varierade +/-0,3 dB med en sakta uppkommande dip på -0,6 dB som varade knappt 5 minuter innan nivån långsamt återgick till nominellt värde igen. Varför?
Även om skillnaderna i dB räknade är pyttesmå så är det intressant att notera att de båda fältkomponenterna eller antennerna skiljer sig åt. En teori är att monopolantennen inte diskriminerar H-komponenten i lika hög grad som loop-antennen diskriminerar E-komponenten i det utbildade fjärrfältet. Kanske är variationerna ett resultat av fasförskjutning mellan de båda fältkomponenterna? För en skärmad loop-antenn har jag sett uppgifter om c:a 50 dB dämpning av E-fältkomponenten. Vad som kan förväntas av en E-fältantenn vet jag inte men kan räkna ut att ju kortare spröt som används ju mindre blir känsligheten för H-komponenten. I mitt fall är sprötet 1 m långt och är nog inte helt okänslig för H-komponenten.
Någon här som kan sprida lite mer ljus om detta?
Vidare så har jag noterat att mätning med de båda antennerna på 20 mätpunkter utmed en 50 km sträcka från sändaren visar att på avstånd mellan 1 km upp till c:a 10 km ger monopolen c:a 0,5 dB lägre medelnivåer än loop-antennen medan det blir tvärt om för avstånd mellan 20-50 km. Där ger loop-antennen c:a 0,5 dB högre nivå än monopolen. På avstånd mellan 10-20 km ger båda antennerna i stort sett samma nivå. Alltså är lutningen på kurvorna för de olika antennerna något olika. Loop-antennens mätvärden ligger bättre samlade kring en medelvärdesbildad kurva och stämmer också väl överens med lutningen på den teoretiskt beräknade kurvan. Allt detta blir tydligt när rådatan plottas. Trenden syns i två oberoende mätningar på samma mätsträcka med en månads mellanrum. Mätningen igår bekräftade också att E-fältsantennen gav ostabilare mätvärden än loopantennen vilket ju också noterats i rådatan från tidigare mätningar.
Den enda kommentar jag finner i litteraturen om detta är en FCC-rapport där man kort klargör att fältstyrkemätningar skall ske med skärmade loop-antenner för att få stabila och repeterbara mätvärden. Det kan säkert stämma då monopolen är mycket känslig för hur jordplanet ser ut och dess utbredning samt höjd över marken samt matarkabelns längd och förläggning. Strömdrosslar för att helt isolera bort matarkabelns inverkan hjälper inte här. Om monopolens höjd ökas från noll (marknivå) till 1 m så ökar signalnivån c:a 6 dB och fortsätter att öka med ökad höjd. Detta har dock tagits hänsyn till när antennen monterats och kalibrerats på biltaket. Loop-antennen däremot ger i princip konstant utnivå oberoende av höjd över marken. En mindre skillnad om c:a -0,1..0,2 dB har noterats vid markmontering och c:a +0,5 dB om loopen placeras <50 cm över biltaket. Men även denna påverkan går naturligtvis att kompensera för om så önskas. Dock är loopen opraktisk för mobilt bruk och under färd då den behöver riktas mot sändaren med ganska hög noggrannhet för att få korrekta mätvärden.
Ju mer man lär sig ju fler frågor dyker upp. Tur att det finns massor av fritid att lägga på sådana här projekt som några av mina närmaste kompisar redan klassat som fullständigt meningslösa. -Varför, varför, säger de?
Hur var det nu Stenmark svarade...
Det är lärorikt för mig också då jag fått anledning att gräva lite djupare i ämnet. Igår mätte jag fältstyrkevariationer mellan monopolen och loop-antennen på en helt fri mätplats på 27 km avstånd från sändaren. H-fältet på loop-antennen låg konstant inom +/-0,1 dB under en dryg timmas tid medan E-fältet varierade +/-0,3 dB med en sakta uppkommande dip på -0,6 dB som varade knappt 5 minuter innan nivån långsamt återgick till nominellt värde igen. Varför?
Även om skillnaderna i dB räknade är pyttesmå så är det intressant att notera att de båda fältkomponenterna eller antennerna skiljer sig åt. En teori är att monopolantennen inte diskriminerar H-komponenten i lika hög grad som loop-antennen diskriminerar E-komponenten i det utbildade fjärrfältet. Kanske är variationerna ett resultat av fasförskjutning mellan de båda fältkomponenterna? För en skärmad loop-antenn har jag sett uppgifter om c:a 50 dB dämpning av E-fältkomponenten. Vad som kan förväntas av en E-fältantenn vet jag inte men kan räkna ut att ju kortare spröt som används ju mindre blir känsligheten för H-komponenten. I mitt fall är sprötet 1 m långt och är nog inte helt okänslig för H-komponenten.
Någon här som kan sprida lite mer ljus om detta?
Vidare så har jag noterat att mätning med de båda antennerna på 20 mätpunkter utmed en 50 km sträcka från sändaren visar att på avstånd mellan 1 km upp till c:a 10 km ger monopolen c:a 0,5 dB lägre medelnivåer än loop-antennen medan det blir tvärt om för avstånd mellan 20-50 km. Där ger loop-antennen c:a 0,5 dB högre nivå än monopolen. På avstånd mellan 10-20 km ger båda antennerna i stort sett samma nivå. Alltså är lutningen på kurvorna för de olika antennerna något olika. Loop-antennens mätvärden ligger bättre samlade kring en medelvärdesbildad kurva och stämmer också väl överens med lutningen på den teoretiskt beräknade kurvan. Allt detta blir tydligt när rådatan plottas. Trenden syns i två oberoende mätningar på samma mätsträcka med en månads mellanrum. Mätningen igår bekräftade också att E-fältsantennen gav ostabilare mätvärden än loopantennen vilket ju också noterats i rådatan från tidigare mätningar.
Den enda kommentar jag finner i litteraturen om detta är en FCC-rapport där man kort klargör att fältstyrkemätningar skall ske med skärmade loop-antenner för att få stabila och repeterbara mätvärden. Det kan säkert stämma då monopolen är mycket känslig för hur jordplanet ser ut och dess utbredning samt höjd över marken samt matarkabelns längd och förläggning. Strömdrosslar för att helt isolera bort matarkabelns inverkan hjälper inte här. Om monopolens höjd ökas från noll (marknivå) till 1 m så ökar signalnivån c:a 6 dB och fortsätter att öka med ökad höjd. Detta har dock tagits hänsyn till när antennen monterats och kalibrerats på biltaket. Loop-antennen däremot ger i princip konstant utnivå oberoende av höjd över marken. En mindre skillnad om c:a -0,1..0,2 dB har noterats vid markmontering och c:a +0,5 dB om loopen placeras <50 cm över biltaket. Men även denna påverkan går naturligtvis att kompensera för om så önskas. Dock är loopen opraktisk för mobilt bruk och under färd då den behöver riktas mot sändaren med ganska hög noggrannhet för att få korrekta mätvärden.
Ju mer man lär sig ju fler frågor dyker upp. Tur att det finns massor av fritid att lägga på sådana här projekt som några av mina närmaste kompisar redan klassat som fullständigt meningslösa. -Varför, varför, säger de?
Hur var det nu Stenmark svarade...
SM0O
Well-Known Member
"Jag vet ingenting om tur, bara att ju mer jag tränar desto mer tur har jag", "Hä ä bar å´ åk´", "Hä löns int´ förklar´ för den som int´ begrip"
eller möjligen "Åk själv då gubbjävel ".... var det måhända det sistnämnda du avsåg, Bengt ? Hahaha
(FYI, jag är fast i smileyträsket,Hi!)
eller möjligen "Åk själv då gubbjävel ".... var det måhända det sistnämnda du avsåg, Bengt ? Hahaha
(FYI, jag är fast i smileyträsket,Hi!)
Last edited:
SM7EQL
Kortvågs- och UKV-tekniker
Det var - "Hä löns int´ förklar´ för den som int´ begrip" - jag tänkte på. Kommer dock inte ihåg frågan han fick från reportern men det måste väl ha varit något i stil med - varför håller du på med det här? Stenis gick ju verkligen in för sin träning och var tämligen målmedveten och uthållig plus att han valde sina egna vägar utan att bry sig om vad andra tyckte och tänkte om honom. Bra egenskaper.
Tillbaka till ämnet för tråden.
Jag skriver om projektet bl a för att jag hoppas få återkoppling och komma i kontakt med någon som kanske jobbat med motsvarande fältstyrkemätningar eller pysslat med forskning på markvågsutbredning på låga frekvenser t ex inom FOA på den tiden det begav sig och som kan sprida lite mer ljus över vad det kan vara för mekanismer som gör att fältstyrkan varierar så som jag redovisat och där E-komponenten bevisligen varierar betydligt mer än H-komponenten. Vad kan detta bero på? Skicka gärna ett PM eller e-mail som alternativ till svar här i tråden.
När experimenten på 1179 kHz avslutats kring årsskiftet så kommer liknande mätningar att göras i 2 MHz bandet kring 1999 kHz. På den något högre frekvensen så ökar markvågsdämpningen 12 dB på avståndet 35 km enligt beräkningsprogrammet. På lägre frekvenser som 472 kHz så minskar markvågsdämpningen med 8 dB relativt 1179 kHz. Å andra sidan är det inte så lätt att få till effektiva antenner för så låga frekvenser men det visar ändå att frekvensen har stor betydelse och att låga ERP-effekter som 1 W som vi har tillstånd för på 472 kHz inte är så lite som man först kanske kan tro.
Tillbaka till ämnet för tråden.
Jag skriver om projektet bl a för att jag hoppas få återkoppling och komma i kontakt med någon som kanske jobbat med motsvarande fältstyrkemätningar eller pysslat med forskning på markvågsutbredning på låga frekvenser t ex inom FOA på den tiden det begav sig och som kan sprida lite mer ljus över vad det kan vara för mekanismer som gör att fältstyrkan varierar så som jag redovisat och där E-komponenten bevisligen varierar betydligt mer än H-komponenten. Vad kan detta bero på? Skicka gärna ett PM eller e-mail som alternativ till svar här i tråden.
När experimenten på 1179 kHz avslutats kring årsskiftet så kommer liknande mätningar att göras i 2 MHz bandet kring 1999 kHz. På den något högre frekvensen så ökar markvågsdämpningen 12 dB på avståndet 35 km enligt beräkningsprogrammet. På lägre frekvenser som 472 kHz så minskar markvågsdämpningen med 8 dB relativt 1179 kHz. Å andra sidan är det inte så lätt att få till effektiva antenner för så låga frekvenser men det visar ändå att frekvensen har stor betydelse och att låga ERP-effekter som 1 W som vi har tillstånd för på 472 kHz inte är så lite som man först kanske kan tro.
Last edited:
SM7EQL
Kortvågs- och UKV-tekniker
Ja det är korrekt.
Loopen är tyvärr opraktisk vid användning under färd då den behöver riktas noga mot sändaren. Rent mekaniskt kan den dock göras stabil nog även för fordonsmontering. Vid mer noggranna mätningar med hög upplösning i häradet 0,02 dB som nuvarande mätutrustning erbjuder så blir det tydligt att loopen inte kan tillåtas tiltas så värst mycket utan bör orienteras helt vertikalt och hållas i rätt riktning. Inget problem vid fasta mätningar där stativ kan användas så som man gjorde förr i tiden vid närmätningar av antenner för rundradiostationer m fl. Dessutom behövs inte så hög upplösning, det är mer en akademisk fråga i sammanhanget. Hur noga kan man mäta och hur god repeternoggrannhet går att få.
Monopolen är praktisk på bilen men samtidigt oerhört känslig för förändringar dels av jordplanet (var på biltaket antennen sitter) och dels för sin omedelbara omgivning. Små skogsdungar på bara ett tiotal träd dämpar signalen flera dB när monopolantennen används och avståndet till träden är i storleksorningen 5-10 m. På Loopen märks ingen eller ytterst liten skillnad. Så därför blir det svårare att finns helt fria mätplatser för mätning med monopolen.
Loopen är tyvärr opraktisk vid användning under färd då den behöver riktas noga mot sändaren. Rent mekaniskt kan den dock göras stabil nog även för fordonsmontering. Vid mer noggranna mätningar med hög upplösning i häradet 0,02 dB som nuvarande mätutrustning erbjuder så blir det tydligt att loopen inte kan tillåtas tiltas så värst mycket utan bör orienteras helt vertikalt och hållas i rätt riktning. Inget problem vid fasta mätningar där stativ kan användas så som man gjorde förr i tiden vid närmätningar av antenner för rundradiostationer m fl. Dessutom behövs inte så hög upplösning, det är mer en akademisk fråga i sammanhanget. Hur noga kan man mäta och hur god repeternoggrannhet går att få.
Monopolen är praktisk på bilen men samtidigt oerhört känslig för förändringar dels av jordplanet (var på biltaket antennen sitter) och dels för sin omedelbara omgivning. Små skogsdungar på bara ett tiotal träd dämpar signalen flera dB när monopolantennen används och avståndet till träden är i storleksorningen 5-10 m. På Loopen märks ingen eller ytterst liten skillnad. Så därför blir det svårare att finns helt fria mätplatser för mätning med monopolen.
SM0AOM
Well-Known Member
Förklaringen till att E-komponenten varierar så mycket torde vara att vågimpedansen för E-komponenten i närfältet precis runt mottagarantennen på dessa frekvenser är extremt hög, i storleksordningen 10000-tals ohm.
Då kommer även små ändringar av den nära omgivningens dielektricitetskonstant (permittivitet) och konduktivitet att få ett påtagligt inflytande på den momentana fältbilden och den återgivna E-fältstyrkan.
Däremot är vågimpedansen runt en H-fältsantenn mycket lägre, och då reduceras inflytandet av omgivningen högst betydligt.
När det svenska NAVTEX-nätet på 518 kHz reorganiserades under slutet av 1990-talet så gjordes en del relativa jämförelser mellan vad E-fälts och H-fältsmätningar gav för resultat vid olika mätplatser.
Erfarenheten blev att det var mycket svårt att få någon bra korrelation mellan vad som en E-fältsantenn och en H-fältsantenn ger för värden vid en given mätplats.
Det räckte med att man rörde sig i närområdet så varierade den indikerade E-fältstyrkan med 1-2 dB. Däremot gav den aktiva Rohde&Schwarz-loopantennen HFH-Z2 stabila och repeterbara resultat.
Dock mättes inga fältstyrkor under gång.
Att E-fältsantenner har ett så stort beroende av omgivningen är olyckligt, eftersom majoriteten av mottagarantennerna för t.ex. NAVTEX och DGPS är sådana.
S/I-prestanda för en given antenn kan variera med 10-tals dB beroende på hur antennerna är monterade.
73/
Karl-Arne
SM0AOM
SM0O
Well-Known Member
Dum fråga, men en liggande magnetloop med ett definierat, repeterbart avstånd till biltaket borde väl vara lika stabil som sin stående kusin ?
Tillägg: och om inte annat åtminstone stabilare än en vertikal monopole ? Talar bara utifrån mina egna erfarenheter med loopantenner på seriösa delen av 2m mobilt och försök med min aktiva magnetloopantenn för kortvågen utan att i något fall ha gjort några vetenskapliga mätningar av den sort du nu företar (och jag följer med stort intresse!)
Tillägg: och om inte annat åtminstone stabilare än en vertikal monopole ? Talar bara utifrån mina egna erfarenheter med loopantenner på seriösa delen av 2m mobilt och försök med min aktiva magnetloopantenn för kortvågen utan att i något fall ha gjort några vetenskapliga mätningar av den sort du nu företar (och jag följer med stort intresse!)
SM0AOM
Well-Known Member
En liggande magnetloop får ett nollställe mot horisonten vilket inte är så bra...
73/
Karl-Arne
SM0AOM
SM0O
Well-Known Member
Nä det har du ju alldeles rätt i, men på de avstånd Bengt mäter borde fältlinjerna inte bryta in mot
antennen med 0 eller nära 0 grader strålningsvinkel, tvärt om borde fältlinjerna falla in med relativt
höga vinklar givet frekvensen och sändarantennens elevation.
Inte optimerat som med en precist motstående upprätt loop, men kalibrerbart med ett jämnt stabilt värde
och därmed en stabilare lösning vis avi det vertikala sprötet.
Borde vara mindre känsligt för sin omgivning än vertikala sprötet och sakna många av dess tillkortakommanden, enkelt uttryckt.
Eller är jag helt ute på tur med velocipeden nu ?
antennen med 0 eller nära 0 grader strålningsvinkel, tvärt om borde fältlinjerna falla in med relativt
höga vinklar givet frekvensen och sändarantennens elevation.
Inte optimerat som med en precist motstående upprätt loop, men kalibrerbart med ett jämnt stabilt värde
och därmed en stabilare lösning vis avi det vertikala sprötet.
Borde vara mindre känsligt för sin omgivning än vertikala sprötet och sakna många av dess tillkortakommanden, enkelt uttryckt.
Eller är jag helt ute på tur med velocipeden nu ?
Last edited:
SM7EQL
Kortvågs- och UKV-tekniker
>>>>Erfarenheten blev att det var mycket svårt att få någon bra korrelation mellan vad som en E-fältsantenn och en H-fältsantenn ger för värden vid en given mätplats. Det räckte med att man rörde sig i närområdet så varierade den indikerade E-fältstyrkan med 1-2 dB. Däremot gav den aktiva Rohde&Schwarz-loopantennen HFH-Z2 stabila och repeterbara resultat.
Det stämmer väl överens med mina observationer. E-fältantennens placering i närheten av bilen var kritisk. Det behövs ett avstånd av c:a 10 m för att hålla sig om +/- 0,1 dB nivån. H-fältsantennens värden påverkas inte på avstånd över några meter från ett litet föremål som en bil men visar fullständigt fel värden om det finns t ex häststängsel i närheten. Där krävs betydligt större skyddsavstånd.
E-fältantennen är känslig för matarkabelns inverkan och de första experimenten visade "oförklarliga" avvikelser i häradet 5-10 dB när E-antennen monterats på stativ. Genom att jorda referensjordplanet så minskade påverkan av matarkabeln dramatiskt och efter att sedan antennfaktorn justerats så att mätvärdena korrelerade med värdena från H-antennen så blev det stabilt.
Inverkan från en person inom några meters avstånd är i princip noll. Instrumentet visar några enstaka millivolts förändring och det betyder då 0,02-0,05 dB eller så. Klart mindre än 0,1 dB i alla fall.
På biltaket blir det hela betydligt stabilare men varje förändring av jordplanet som när bakluckan öppnas eller dörrarna ställs på vid gavel ger skillnader i häradet 0,5-1 dB liksom det finns en viss riktverkan beroende på bilens orientering. I de skarpa mätningarna har vi försökt att mäta med bilen i ungefär samma riktning och kikar man på rådatan så är korrelationen mellan E- och H-antennerna förbluffande god. Båda kurvorna följer varandra parallellt över 5-6 mätvärden med en offset på 0,5 dB eller så. Det gäller för avstånd upp till c:a 4 km och från 15 km till 50 km. I mellanområdet 4 km till 15 km är avvikelserna i några enstaka mätpunkter 3-5 dB mellan de båda antennerna men om alla mätvärdena för respektive antenn medelvärdesbildas så faller kurvorna samman med den teoretiskt beräknade kurvan mer eller mindre exakt.
Dock kvarstår det faktum att H-fältsantennen ger en betydligt jämnare kurva där dämpningen från mätpunkt till mätpunkt följer den teoretiska.
>>>> Förklaringen till att E-komponenten varierar så mycket torde vara att vågimpedansen för E-komponenten i närfältet precis runt mottagarantennen på dessa frekvenser är extremt hög, i storleksordningen 10000-tals ohm.
Då kommer även små ändringar av den nära omgivningens dielektricitetskonstant (permittivitet) och konduktivitet att få ett påtagligt inflytande på den momentana fältbilden och den återgivna E-fältstyrkan.
Ja, är helt överens om detta men är ändå nyfiken på vad det kan vara som ändrar sig i naturen och omgivningen en vindstilla dag under bara delar av en minut med någon sorts mjuk långsam fading med kanske 5-10 sekunder mellan vågdalarna och där en mer långsam fading under en längre tidscykel om 5 minuter visar en större avvikelse. Så här omedelbart påminner fadingen om interferens mellan markvåg och rymdvåg men mitt på dagen och på så kort avstånd som c:a 20 km borde den inte kunna påverka. Och i så fall, varför är nivån superstabil på H-antennen.
Det stämmer väl överens med mina observationer. E-fältantennens placering i närheten av bilen var kritisk. Det behövs ett avstånd av c:a 10 m för att hålla sig om +/- 0,1 dB nivån. H-fältsantennens värden påverkas inte på avstånd över några meter från ett litet föremål som en bil men visar fullständigt fel värden om det finns t ex häststängsel i närheten. Där krävs betydligt större skyddsavstånd.
E-fältantennen är känslig för matarkabelns inverkan och de första experimenten visade "oförklarliga" avvikelser i häradet 5-10 dB när E-antennen monterats på stativ. Genom att jorda referensjordplanet så minskade påverkan av matarkabeln dramatiskt och efter att sedan antennfaktorn justerats så att mätvärdena korrelerade med värdena från H-antennen så blev det stabilt.
Inverkan från en person inom några meters avstånd är i princip noll. Instrumentet visar några enstaka millivolts förändring och det betyder då 0,02-0,05 dB eller så. Klart mindre än 0,1 dB i alla fall.
På biltaket blir det hela betydligt stabilare men varje förändring av jordplanet som när bakluckan öppnas eller dörrarna ställs på vid gavel ger skillnader i häradet 0,5-1 dB liksom det finns en viss riktverkan beroende på bilens orientering. I de skarpa mätningarna har vi försökt att mäta med bilen i ungefär samma riktning och kikar man på rådatan så är korrelationen mellan E- och H-antennerna förbluffande god. Båda kurvorna följer varandra parallellt över 5-6 mätvärden med en offset på 0,5 dB eller så. Det gäller för avstånd upp till c:a 4 km och från 15 km till 50 km. I mellanområdet 4 km till 15 km är avvikelserna i några enstaka mätpunkter 3-5 dB mellan de båda antennerna men om alla mätvärdena för respektive antenn medelvärdesbildas så faller kurvorna samman med den teoretiskt beräknade kurvan mer eller mindre exakt.
Dock kvarstår det faktum att H-fältsantennen ger en betydligt jämnare kurva där dämpningen från mätpunkt till mätpunkt följer den teoretiska.
>>>> Förklaringen till att E-komponenten varierar så mycket torde vara att vågimpedansen för E-komponenten i närfältet precis runt mottagarantennen på dessa frekvenser är extremt hög, i storleksordningen 10000-tals ohm.
Då kommer även små ändringar av den nära omgivningens dielektricitetskonstant (permittivitet) och konduktivitet att få ett påtagligt inflytande på den momentana fältbilden och den återgivna E-fältstyrkan.
Ja, är helt överens om detta men är ändå nyfiken på vad det kan vara som ändrar sig i naturen och omgivningen en vindstilla dag under bara delar av en minut med någon sorts mjuk långsam fading med kanske 5-10 sekunder mellan vågdalarna och där en mer långsam fading under en längre tidscykel om 5 minuter visar en större avvikelse. Så här omedelbart påminner fadingen om interferens mellan markvåg och rymdvåg men mitt på dagen och på så kort avstånd som c:a 20 km borde den inte kunna påverka. Och i så fall, varför är nivån superstabil på H-antennen.
SM0O
Well-Known Member
Det var såhär jag tänkte, med tanke på våglängden gjorde jag antagandet att det fortfarande endast rör sig om markvåg och närfältsmätningar.
Ingen rymdvåg borde interferera på dagtid, om nu mätningarna företagits då.
(Nu är ju i och för sig antaganden alla SNAFU´s moder, och en empiriskt bevisad sanning)
Ingen rymdvåg borde interferera på dagtid, om nu mätningarna företagits då.
(Nu är ju i och för sig antaganden alla SNAFU´s moder, och en empiriskt bevisad sanning)
SM0AOM
Well-Known Member
Tittar du på fältbilden ovan så finner du att E-fältet är vinkelrätt mot den ledande markytan,
alltså vertikalpolarisation, medan H-fältet är parallellt med markytan.
Detta är helt i linje med randvillkoren vilka bestämmer formerna för vågutbredning över ledande mark.
När markytan är bra ledande måste också E-fältkomponenten vara vinkelrät nära ytan.
Detta medför också som konsekvens att H-fältkomponenten blir parallell med markytan,
eftersom E och H alltid är vinkelräta till varandra i en TEM-våg.
Ifall att man tänker sig loop-antennen som sekundärlindningen i en transformator medför
Faradays induktionslag att den inducerade
spänningen i loopen bl.a. blir proportionell mot loopens projicerade yta i horisontalplanet.
När loopen är horisontell blir projicerade ytan = 0 och därmed ingen utspänning oavsett orientering.
Man kan vrida den helt godtyckligt runt symmetriaxeln utan att utspänningen förändras.
Därför fungerar inte liggande magnetloopar på markvågor.
73/
Karl-Arne
SM0AOM
alltså vertikalpolarisation, medan H-fältet är parallellt med markytan.
Detta är helt i linje med randvillkoren vilka bestämmer formerna för vågutbredning över ledande mark.
När markytan är bra ledande måste också E-fältkomponenten vara vinkelrät nära ytan.
Detta medför också som konsekvens att H-fältkomponenten blir parallell med markytan,
eftersom E och H alltid är vinkelräta till varandra i en TEM-våg.
Ifall att man tänker sig loop-antennen som sekundärlindningen i en transformator medför
Faradays induktionslag att den inducerade
spänningen i loopen bl.a. blir proportionell mot loopens projicerade yta i horisontalplanet.
När loopen är horisontell blir projicerade ytan = 0 och därmed ingen utspänning oavsett orientering.
Man kan vrida den helt godtyckligt runt symmetriaxeln utan att utspänningen förändras.
Därför fungerar inte liggande magnetloopar på markvågor.
73/
Karl-Arne
SM0AOM
SM7EQL
Kortvågs- och UKV-tekniker
Samma sak sker med en vertikalt orienterad ferritantenn. Prova det nästa gång det blir tillfälle för Radiopejlorientering eller om du har en vanlig hederlig transistorradio med ferritantenn. Inte mycket som hörs via markvågsutbredning på t ex långvåg där det ännu finns ett antal starka stationer att lyssna på.