Flerbandsdipol med förlängningsspolar

SM4VYS

Active Member
Har funderat kring olika flerbandsantenner för kortvåg. Flerbandsdipolen, med dipoler för olika band och gemensam matningspunkt, är i all sin enkelhet ett intressant alternativ. Undrar nu bara vad som händer om man ersätter de två 19-20 meterslängderna för 80m med exempelvis den ca 17 m (totalt) långa dipol med 30uH spolar som tidigare nämnts här på forumet. Kommer den bli svårare att stämma av på alla band jämfört med originalet, eller har spolarna och/eller de förändrade trådlängderna på 80m ingen inverkan på övriga band?

73 /Kalle
 
Hej Kalle,

Det första man bör tänka på som antennbyggare är att den elektriska våglängden inte är den samma som våglängden i fritt medium, rymden.

I medium som koppar eller aluminium blir den elektriska våglängden 95% av den i den fria rymden.

När man beräknar linans längd så skall alltså våglängden multipliceras med 0.95 för att kompensera den långsammare vågutbredningen i metall.

Ex. vi vill göra en antenn som svänger på 80 metersbandet, vi väljer då centerfrekvensen för amatörbandet som då blir 3.650 mHz
Formeln 300/3.650 = 82,192 meter x 0.95 och detta ger den riktiga längden på linan = 78,082 meter. Nu är ju detta opraktiskt då antennen svänger nästan lika bra på 1/4 våglängd och vi delar med 4 = 19,52 meter.
Om man slarvar med längden kan detta kompenseras med en antenntuner, men då skall man komma ihåg att ju större missanpassning av antennen, ju större effektförluster genereras som värme i antenntunern.´
Man ser ofta att amatörer klagar på sin antenntuner att den blir så varm och tycker detta är mest skit. Sanningen är snarare att deras antenn är helt felaktig i våglängd, fukt i kablar mm, än att Tunern håller dålig kvalitet.

Om vu utvecklar detta till att du vill ha en kortare antenn ex för två band 40 och 80 meter där 80 meters delen av antennen skall kompenseras med en förlängningsspole så fungerar denna både som en förlängning av den elektriska våglängden och sprötet kan göras kortare, även som en vågfälla, men samtidigt uppstår både en effektförlust och att den kritiska längden på sprötet blir större. Samt att bandbredden minskar.

Om du vill montera en förlängningsspole så måste denna sitta på exact 1/4 elektrisk våglängd för det undre bandet som då blir 40 meter skall fungera okey.
Här gäller inte decimeter, snarare cm/mm i noggranhet.

Varje gång du förlänger med spolar så ökar effektförlusten och antennen blir smalbandigare.

En bättre lösning för bredbands antenner är en Windom lösning om man man har plats för en sådan:
Windom Antenna Home Pages

73 de Lars
 
FJW:

"Nu är ju detta opraktiskt då antennen svänger nästan lika bra på 1/4 våglängd och vi delar med 4 = 19,52 meter.
Om man slarvar med längden kan detta kompenseras med en antenntuner, men då skall man komma ihåg att ju större missanpassning av antennen, ju större effektförluster genereras som värme i antenntunern.´
Man ser ofta att amatörer klagar på sin antenntuner att den blir så varm och tycker detta är mest skit. Sanningen är snarare att deras antenn är helt felaktig i våglängd, fukt i kablar mm, än att Tunern håller dålig kvalitet."



Kalles funderingar gällde en dipol men i övrigt kan ditt räkneexempel gott gälla som tumregel. Dock ska man veta att omgivningen, i form av övriga antenntrådar, i detta fall i samma antenn, andra metallstrukturer i antennens närhet liksom de aktuella jordförhållandena och antennens höjd över jord kommer att påverka de slutliga måtten. Att "klippa in en dipol" - fintrimma - är väl snarare regel än undantag.

Jag uppfattar det som att du Kalle vill ersätta trådarna för 80m och 40m med en (1) dipol, fast med förlängningsspole (eller snarare vågfälla). Det borde du visst kunna göra, om du nu anser det vara värt besväret för att slippa 2 x 10m tråd...

Sen håller jag inte med dig Lars när det gäller orsak till att antenntunern blir varm. Det beror endast på förlusterna i själva tunern och har inget med antennens eller kabelns förluster att göra, all den stund du kan stämma av den impedans som presenteras i matningsändan av din matarledning på ett korrekt sätt!

Det är nog ytterst tveksamt om en Windom-antenn skulle vara ett bättre alternativ men det beror ju även på vad man vill uppnå - en antenn med halv(hel)-dålig anpassning mot 50 ohm på de olika banden eller en antenn som ger möjlighet till fintrimning på varje band.

Den allra bästa lösningen är nog en halvvågs-dipol (eller gärna hel- om plats finnes...) för det lägsta bandet du vill använda och sedan mata den med stegmatare och bygger en balanserad tuner a' la' SM7CBS!

Antenner är skoj!

73/ Lasse
 
Last edited:
FJW:
Kalles funderingar gällde en dipol men i övrigt kan ditt räkneexempel gott gälla som tumregel. Dock ska man veta att omgivningen, i form av övriga antenntrådar, i detta fall i samma antenn, andra metallstrukturer i antennens närhet liksom de aktuella jordförhållandena och antennens höjd över jord kommer att påverka de slutliga måtten. Att "klippa in en dipol" - fintrimma - är väl snarare regel än undantag.

Antenner är skoj!

73/ Lasse

Nej, där står mitt påstånde fast, dessa omgivningsfaktorer påverkar aldrig måtten, utan endast impedansen i antennen.
Därför är det viktigt att veta impedansen som direkt påverkas av dessa faktorer.
Sitter antennen monterad på ca 10-15 meters höjd är impedansen ca 200 Ohm, och en Balun 4:1 skall användas, sitter den däremot på 30 meters höjd blir impedansen ca 300 Ohm och en Balun på 6:1 skall då användas.

Aldrig manilpullera med trådlängden för frekvensen, då blir det endast missanpassning som måste korrigeras.

MVH/Lars
 
Bdz

Naturligtvis gäller uträkningen för den varma sidan på balunen.

I en symetrisk dipol blir trådlängden den dubbla alltså lika mycket lina på den kalla sidan av balunen.

I en Windom antenn är längden på linan 1/2 av en 1/4 våglängd på den kalla sidan. detta ger en mycket jämnare SWR på alla banden, en del finbyggare ända ner till 6 meters bandet.

MVH/Lars
 
Last edited:
FJW:
"Nej, där står mitt påstånde fast, dessa omgivningsfaktorer påverkar aldrig måtten, utan endast impedansen i antennen.
Därför är det viktigt att veta impedansen som direkt påverkas av dessa faktorer.
Sitter antennen monterad på ca 10-15 meters höjd är impedansen ca 200 Ohm, och en Balun 4:1 skall användas, sitter den däremot på 30 meters höjd blir impedansen ca 300 Ohm och en Balun på 6:1 skall då användas.

Aldrig manilpullera med trådlängden för frekvensen, då blir det endast missanpassning som måste korrigeras."



Hmm...

Lars, utan att förfalla till käbbel, måste jag få ställa ett par frågor.
Varför skulle inte omgivningen påverka trådlängden i en dipol? En antenn kan, elektriskt sett, sägas vara detsamma som en resonanskrets bestående av C, L och R. Trådlängden representerar då L och de omgivningsförhållanden jag pratar om C - kapacitansen.

Vilken antenntyp syftar du på när du tvärsäkert säger att den uppvisar 200 ohm vid 10-15m höjd och 300 ohm vid 30m höjd??

Ditt sista påstående/uppmaning är definitivt felaktigt.

/Lasse
 
3bdz

Vi pratar hela tiden om en Dipol antenn.

Oavsett om det är en symetrisk dipol eller en offcenter matad dipol så är impedansen den mest viktiga faktorn vid HF. Ju lägre frekvens ju större inverkan har avstånd till markplan.

Ex. en SHF antenn för 2,4 gHz har en försumbar betydelse över markplan i impedans.
Medan en antenn för 1,8 mHz har en signifikant impedans påverkan av markhöjden.

Dock blir antennlängden oavsett vilket, alltid den samma, 300/mHz * 0.95

MVH/Lars
 
En dipol som är symmetriskt matad uppvisar en impedans i häraden 30-60 ohm vid de höjder över jord du anger. I fria rymden uppvisar dipolen teoretiskt 73ohm. Förutsätts att dipolen är i resonans för den aktuella frekvensen. Det är riktigt att antennens höjd över jord påverkar impedansen så att den blir högre med höjden (avstånd från jord) och lägre desto närmare jorden den sitter. Likaså kommer antennens resonansfrekvens bli lägre vid lägre höjd.

När vi pratar om antennhöjd är det mer relevant att ange denna i våglängder än i absoluta mått.

Faktorn 0,95 är ingen "lag"! Den är beroende av bl a diameter på antennledaren.

Jag avslutar med att upprepa mitt råd till Kalle; Bygg en balanserad tuner och sätt upp en stegmatad dipol - sen kan du köra vilket band du vill med minimala förluster!

73/Lasse
 
Last edited:
:eek: FJW du kommer med flera "oklara" påståenden. Tex är påståendet att att antennens resonanta längd inte påverkas av omgivningen direkt felaktig. Se diagram 1. Vad är det för antenn som har 300 ohm impedans vid 30m höjd? Inte är det en mittmatad resonant halvvågs-antenn i alla fall. Den får har en max impedans som är betydligt lägre, oavsett höjd. Se diagram 2.

gup2-3.gif

gup2-4.gif
 
3bdz/5nft

Jag har inga kommentarer till detta.
Ät en Glass och kola ner.

Tråddiameter?? nu får du verkligen läsa på!

73 de Lars
 
FJW:
"Naturligtvis gäller uträkningen för den varma sidan på balunen.

I en symetrisk dipol blir trådlängden den dubbla alltså lika mycket lina på den kalla sidan av balunen."



Ytterligare oklarheter.
Vad menar du med "kalla sidan" resp "varma sidan" på en balun? I den balanserade utgången på en balun är i så fall båda ledarna "heta". Det är därför det kallas balun!

/Lasse
 
3bdz

Kul att du vill lära dig mer och bli en fulländad Antennbyggare.

Fråga mer så kommer ett vattenfall av info dig tillgodo:)

Men du kan börja här, läs hela sidan och där skall du då lägga märke till röda och blå ritade linjer i diagrammen, det som vi kallar kalla=blå, varma = röda, förstår man inte denna skillnad kan man inte heller konstruera en Windom antenn, se längre ner på sidan om Baluner: Google Översätt

Sen kan vi ta impedansen av öppna och slutna dipoler och se vad händer där :)

MVH/Lars
 
Lars,

det är alltid intressant att lära! Dock tror jag att vi avslutar denna diskussion, som tycks ha en tendens att kantra, då den ändå inte kan föra längre - utan teknisk plattform.

73 de Lasse/SM3BDZ
 
FJW:

Sen håller jag inte med dig Lars när det gäller orsak till att antenntunern blir varm. Det beror endast på förlusterna i själva tunern och har inget med antennens eller kabelns förluster att göra, all den stund du kan stämma av den impedans som presenteras i matningsändan av din matarledning på ett korrekt sätt!

Antenner är skoj!

73/ Lasse

Här var det du som står för oklarheter, vad menar du med matningsändan av matarledningen??
Är det den punkten som ansluter matarkabeln till själva antennen du avser, så har du fel.
Avser du punkten där matarledningen ansluter till AntennTunern, då har du rätt.
All missanpassning som kompenceras av Tunern blir värme här. Inte i antennen eller kabeln utan i antenntunern.

MVH/Lars
 
Vilken bra länk Hans! Utmärkta sammanfattningar på många frågeställningar när det gäller antenner.
Om dom bara kunde sluta med sina fötter........ ;-)
 
Tack för all respons! Beklagar att jag inte var så tydlig i min beskrivning. flerbandsdipolen jag tänkte på har fyra trådpar, 2x20m för 80m-bandet, 2x10m för 40 och 15m-banden, 2x5m för 20m-bandet och 2x2,5m för 10m-bandet. Av utrymmesskäl vill jag förkorta 80-metersdipolen. Hittade då en beskrivning av SM4FPD, Roy, roys tekniksidor , alltså en dipol med, från balunen sett, 3m ledning, 30uH spolar och slutligen 5,6m ledning, som jag kanske kunde sätta dit istället. Vet dock inte hur impedansen för en sådan antenn blir över resten av kortvågen. Skulle kunna simulera den i eznec förstås, har dock inte satt mig in i hur man använder programmet. Antenner typ W3DZZ, med vågfällor, verkar ju smidigt, men lite pilligt att få till fällorna om man saknar viss mätutrustning. Stegmatad dipol tycker jag också är tilltalande, men med en tuner för koax som redan finns här så bygger jag nog inte en till just nu. Windom, ja, jag är väl besvärad av tanken på eventuell obalans, TVI o dyl. Gillade också länken frå dig, Hans! Tydligt och enkelt. Att antenner är skoj är vi säkert alla överens om i alla fall! :)
 
FJW:
Här var det du som står för oklarheter, vad menar du med matningsändan av matarledningen??"

Ja, jag borde naturligtvis ha skrivit: Matningsänden :). Per definition är denna lika med den ände av matarledningen som man matar med/tillför effekt!

FJW:
"Är det den punkten som ansluter matarkabeln till själva antennen du avser, så har du fel.
Avser du punkten där matarledningen ansluter till AntennTunern, då har du rätt.
All missanpassning som kompenceras av Tunern blir värme här. Inte i antennen eller kabeln utan i antenntunern."


Detta är motsägelsefullt och obegripligt.
En tuner kan aldrig kompensera bort missanpassning! Den har endast till uppgift att transformera en impedans till en annan, så effektivt som möjligt. Dock kommer den missanpassning som du har i systemet (antenn - matarledning) att kvarstå.

Och ja, den länk som Hans/SA7AUY hänvisar till är alldeles utmärkt källa till grundläggande kunskaper när det gäller antenner. Rekommenderas!

/Lasse
 
Jag använder själv en sådan dipol, där jag av utrymmesskäl har spolar (ca. 40µH) på 80m men även på 40m (ca. 25µH).
 
Det går att göra en sådan förkortad flerbandsdipol, "Fan-dipole", med förlängningsspolar i 80m-dipolen.

Problemet är dock att de olika dipolerna kopplar till varandra så att de verkliga längderna för resonans
kommer att skilja sig påtagligt från de beräknade. Inte heller alla simuleringsprogram kan hantera sådana geometrier korrekt.

Jag känner dessvärre inte till något enkelt sätt att komma runt detta, utan man blir oftast tvungen till "cut-and-try" för att komma rätt. Erfarenhetsmässigt brukar det gå snabbast till målet om man börjar med dipolen för det högsta bandet och sedan går nedåt i frekvens.

För att förstå varför antenntrådens diameter och höjden över marken kan påverka både antennens impedans och resonansfrekvens måste man känna till något om fysiken bakom antenner.

En antenn är elektriskt sett en resonanskrets sammansatt av distribuerad kapacitans, distribuerad induktans och en tänkt resistans, "strålningsresistansen", som absorberar den energi som strålas ut. Antennen är i resonans när kapacitansens och induktansens reaktanser tar ut varandra, och då är bara resistansen kvar.

En "tjock" ledning har både högre kapacitans mot omgivningen och lägre induktans men
ökningen av kapacitansen när diametern ökar sker snabbare än minskningen av induktansen, så resonansfrekvensen sjunker. Dessutom kommer inverkan av kapacitansen från antennens ändar till omgivningen att bli mer märkbar vid "tjocka" element, den s.k. "ändeffekten".

Ändeffekten står för majoriteten av förkortningen från den teoretiska längden för resonans vid "vanliga" antenner.

När en horisontell dipolantenn placeras över marken kommer den att "speglas" i markytan.
Det uppstår alltså en antenn till som finns under markytan, och som är kopplad elektrostatiskt och elektromagnetiskt till den antenn som sitter ovanför. Är höjden över marken liten räknat i våglängder blir kopplingen ganska fast, och spegelbildsantennen kommer att påverka egenskaperna påtagligt hos antennen ovanför marken.

Marken är dels ganska dåligt ledande, och dels verkar den så att elektromagnetiska vågor
utbreder sig långsammare än i rymden, och detta gör att det uppstår förluster i form av värme, och även att resonansfrekvensen för de båda kopplade antennerna sjunker.

När avståndet mellan antennen och marken ändras kommer både kopplingsgraden och den tid det tar för de elektromagnetiska vågorna att färdas fram och tillbaka mellan de två antennerna att ändras, vilket innebär att matningsimpedansen och resonansfrekvensen kommer att ändras med höjden, beroende på med vilka tecken bidragen från antennen och dess spegelbild sammansätter sig.


73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Back
Top