1. This site uses cookies. By continuing to use this site, you are agreeing to our use of cookies. Learn More.

Fördelar med stegmatade dipoler?

Discussion in 'Antenner och master' started by SA7AZQ, Apr 26, 2011.

  1. SA7AZQ

    SA7AZQ Well-Known Member

    Jag har byggt några dipoler för olika band och alltid matat med coax och tycker det har fungerat tillfredställande men jag har sett/hört att en hel del folk matar med stege/bandkabel men varför gör man det och villa fördelar har det?

    Låt oss säga som exempel att vi har en dipol tillklippt för tex 40m och sen använder 9.2m bandkabel, kommer antenenn då att fungera på 80m oxå för att varje dipolhalva + stege blir då ca 19,2m :rolleyes::confused:


    /Kristoffer
     
  2. Sparky

    Sparky Well-Known Member

    ARRL Antenna Handbook.
     
  3. sm5phu

    sm5phu Well-Known Member

    Koaxialkabeln funkar jättebra om du har en anpassad antenn, vilket du har om du använder exempelvis en halvvågsdipol för 40m på just 40m.

    Men om du har en dipolantenn, som du vill använda på flera band, så kommer du på flera av dessa band att ha hög SWR. Om du använder den på ett band där du har missanpassning mot din koaxialkabel, kommer du att få förluster i kabeln. Det kan rent av gå så illa att kabeln tar skada av värmeutvecklingen.

    Om du kan sätta en anpassningsenhet (tuner) i antennens matningspunkt, så kan du fortfarande använda en koaxialkabel mellan tunern och din radio, eftersom tunern fixar så att koaxen ser en anslutning med rätt impedans. Problemet blir då att fjärrmanövrera tunern från operatörsplatsen, du kanske måste dra extra manöverkablar, eller det kan bli opraktiskt på andra sätt.

    Om du i stället vill ha tunern i shacket, är det smart att använda en balanserad matarledning, som exempelvis bandkabel. Den balanserade matarledningen kan hantera hög SWR utan märkbara förluster.

    Svaret på din fråga blir då att en halvvågsdipol för 40m inte nödvändigtvis kommer att funka på 80m, i alla fall inte på grund av att bandkabeln är 9,2 meter.

    73,
    Jonas/SM5PHU
     
    Last edited: Apr 26, 2011
  4. SA6BNV

    SA6BNV Well-Known Member

    Hej Kristoffer,

    Här kommer ett "real life example".

    Jag byggde en dipol i höstas, totalt 41 m lång, dvs halvvåg för 80 m.
    Jag matar den med en öppen stege (hemmagjord) och byggde en S-match "tuner" (en spole, en vridkondensator och en balun) vid radion.

    Jag får under 1,2:1 SWR på 12,15,17,20,30,40 & 80 m.

    Jag tycker det är fantastiskt att kunna köra alla dessa band men en enda dipol.

    // Åke
     
  5. SA7AZQ

    SA7AZQ Well-Known Member

    Okej Jonas, men om jag byter ut min coax till stege på 40m dipolen kommer jag att ha ungerfär samma swr med coax förutsatt att jag kör utan tuner som idag på 40m?

    Givetvis vill jag helst slippa ha tunern på taket hihi.

    Som jag kör nu har jag monobands dipoler uppe för 80m, 80m och 20m men saknar antenner för 15m och 17m så skulle vara kanon att kunna köra tex 17m och 15m på 40m dipolen.
    Är det lämpligt att använda runt 450 Ohm:s stege?
     
  6. SM0AOM

    SM0AOM Well-Known Member

    Du har ett SWR nära 1:1 på din dipol för 40m.
    Samma dipol på 3,5 MHz kommer att ha ett mycket högt SWR, i häraden 20:1 refererat till 50 ohm.
    Om matarledningen byts till 450 ohm stege kommer SWR inte påverkas särskilt mycket, refererat till 50 ohm, men SWR i 450 ohms stegen reduceras till kanske 3:1.

    Det beror på vilken impedans som matarledningen har hur stort SWR blir. Genom att använda stege kommer förlusterna att minska,men det blir lika svårt att anpassa antennen.

    I sådana här fall är 20m koppartråd den bästa investering du kan göra, jämfört med att försöka använda antennen på halva frekvensen.

    73/
    Karl-Arne
    SM0AOM
     
    Last edited: Apr 26, 2011
  7. sm5phu

    sm5phu Well-Known Member

    Njae...

    Din halvvågsdipol för 40m har en matningsimpedans någonstans i närheten av 50 ohm resistivt på 7 MHz. Kanske är det 60 ohm eller 70 ohm, men där i närheten. Därför passar det bra att mata den med en 50-ohms koaxialkabel. Du får då hygglig anpassning och din TS450, eller vad du har, kommer att se ett 50-ohms antennsystem, som den trivs bra med. Detta gäller oavsett längden på din koaxialkabel från antennen till radion.

    Om du istället ansluter en 300-ohms bandkabel i antennens (ungefär) 50-ohmiga matningspunkt, har du inte längre ett 50-ohms antennsystem. Radion kommer att se någon annan impedans.

    73,
    Jonas/SM5PHU

    Edit: jag pratade lite i munnen på Karl-Arne, men låter mitt inlägg stå kvar ändå, även om K-A:s svar är bättre. Att försöka anpassa en kort antenn till en lång våglängd är inte helt lätt.
     
    Last edited: Apr 26, 2011
  8. SA7AZQ

    SA7AZQ Well-Known Member

    Så nu har jag läst igeom era svar och förstår lite mera nu ialafall varför stegmatat har fördelar (och nackdelar)

    jag har ju en tuner som man kan ansluta stege till via polskurvar men vill inte hamna i det läget att jag behöver stämma av antennen överallt så för min del är det nog bäst att behålla det som det är ett tag till:rolleyes:

    AOM: vad menar du med 20m koppartråd, syftar du på longwire?
     
  9. SM0AOM

    SM0AOM Well-Known Member

    Skarva i 10 meter i varje ände så blir dipolen resonant på 3,5 MHz och du har
    undvikit en hel massa problem.

    Uppdatering:

    Enligt det ganska bra simuleringsprogrammet "dipole3" av G4FGQ (SK) ger en 40 m dipol som används på 80 m ett SWR refererat till 450 ohm på c:a 170:1 (!).

    Trots detta inskränker sig förlusterna i matningsledningen till 1 dB.
    Om man istället matar med en lika lång RG-213 blir förlusterna över 10 dB.

    Problemet blir främst att anpassa en lastimpedans med ett så högt Q som c:a 70 med minsta möjliga förluster. Man får räkna med förluster på minst 2 - 3 dB i ett sådant anpassningsnät.

    Ytterligare uppdatering:

    Att köra 15 m på en 40 m dipol går alldeles utmärkt. Du får ett SWR understigande 3 i änden på koaxialkabeln på 3 x resonansfrekvensen i 40 m-bandet. 17 m går inte lika bra med koax-matning.

    Ser man saken ur helhetsperspektiv är stegmatning överlägset.

    73/

    Karl-Arne
    SM0AOM
     
    Last edited: Apr 26, 2011
  10. SA5A

    SA5A Well-Known Member

    Jag tänkte lägga till en liten kommentar kring följande:
    "Låt oss säga som exempel att vi har en dipol tillklippt för tex 40m och sen använder 9.2m bandkabel, kommer antenenn då att fungera på 80m oxå för att varje dipolhalva + stege blir då ca 19,2m"

    Du kan inte räkna ledarna i stegen som en förlängning av antennen. Anledningen till det är att strömmarna i de två parallella ledarna i stegen är motriktade. Fälten runt de två trådarna tar ut varandra.

    Om man inte vill mata med stege samt hålla på och "stämma av antennen överallt" ;-), vad finns det då för möjligheter? En möjlighet kan vara att komplettera en eller flera av de dipoler du redan har med parasiterande näraliggande ledare avstämda för de nya frekvenserna du vill ha. Jag minns att K9AY gjorde en tribandsdpiol på detta sätt, för 10, 18 och 24 MHz. Det var alltså en dipol för 10MHz, som ca 5 cm åt ena hållet hade kompletterats med en halvvåglängds tråd för 18 MHz och ca 5 cm åt andra hållet en tråd för 24 MHz. Ska se om jag hittar lite länkar! Eller om någon annan redan har info om denna möjlighet?

    Sture
     
  11. SA7AZQ

    SA7AZQ Well-Known Member

    AOM: Idag testade jag köra 40-meatren på 15m och det hördes en hel del villket jag inte hade väntat mig. SWR var runt 2,5-3 utan at men det matchar jag med tunern i min ts 450.


    PHU: Okej då är jag med.

    SA5A: Ang loopen du nämnde har jag fakitkst förbrett så jag kan haka på flera dipoler på samma matning till 20m dipolen när jag tänker efter. Till helgen blir det nog att fixa "ben" för 17m.
     
  12. SA5A

    SA5A Well-Known Member

    Njae, K9AY har visserligen gjort en loop också, men det jag menar är en dipol för flera band. Dipolen för den lägsta frekvensen matas med koaxialkabel. Sedan lägger man halv-våglängdstrådar ganska nära den första dipolen. Man behöver inte ansluta dem till koaxialkabeln, utan de kopplar passivt till den första dipolen. "close coupled resonators" eller kanske till och med "open sleeve" kan vara bra sökord. DK7ZB har några varianter för högre frekvenser med denna princip på sin antenn-webbplats. Klicka på Duo/TriBand Yagis. Jag har också sett att en del gamla TV-antenner använder denna matningsprincip då två olika frekvensband ska täckas. Men nu ska vi se om jag hittar kortvågsvariant gjort med trådar. ....
     
  13. SA5A

    SA5A Well-Known Member

  14. sm5phu

    sm5phu Well-Known Member

    Hur blir det nu om man vänder på problemet och försöker köra den nyskarvade 80m-dipolen på 40m? Inte helt lyckat, men kanske ett enklare problem än det ursprungliga...

    73,
    Jonas/SM5PHU
     
  15. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    Den största fördelen med stegmatade dipoler är väl att såväl antennens fysiska längd liksom matarkabelns dito är synnerligen okritiska.

    Lite förenklat kan man belysa fördelen genom att utgå ifrån två verkliga tillika lämpliga fästpunkter på villatomten. Lämpliga fästpunkter är sådana som befinner sig högt och på ett relativt stort avstånd ifrån varandra. Det kan vara två träd eller mellan taknockarna på två hus. Ett maströr på skorstenen och lutande ner mot grannens staket. Alltså precis som det ser ut i verkligheten.

    Om vi utgår ifrån att en ordinär koaxmatad 80 m halvvågsdipol kräver c:a 40 m avstånd mellan fästpunkterna och det verkliga avståndet mellan träden bara är 33 m så får ju dipolen inte plats. Eller hur?

    Visst finns det möjlighet att häkta på några förlängningsspolar eller vinkla ner trådändarna hit och dit på olika sätt. Men sådana åtgärder är ibland krångliga att få till i praktiken om målet är att antennen skall hamna i resonans.

    Vill man dessutom att antennen skall kunna användas på flera band så blir det riktigt besvärligt. Att koppla på fler dipoler i samma matningspunkt fungerar alldeles utmärkt i teorin. Egen erfarenhet talar däremot ett helt annat språk. Det kan vara otroligt tidsödande att få mer än två dipoler att resonera på de frekvenser man önskar särskilt om dipolerna inte kan säras tillräckligt. Det fungerar ibland men inte alltid.

    En del amatörer rapporterar om toppengoda resultat medan andra helt enkelt inte lyckats alls. Jag har haft båda typerna av antenner och kan bara konstatera att det är ett lotteri om antennkonstruktionen kommer att fungera eller ej. De som har praktiska erfarenheter med antenner håller med mig och de som enbart knappar på datorn och förlitar sig på simuleringar gör det kanske inte.

    Sett i ljuset av dessa potentiella problem är en stegmatad dipol av ospecificerad längd en välsignelse. Oberoende om antennlängden är 32 m 37 m eller 45 m kommer den att fungera utmärkt på alla band. Den enda nackdelen jag kan se är egentligen kravet på en väl dimensionerad ATU som om den inte är helautomatisk måste ställas om manuellt vid bandbyte. Men kan man leva med den olägenheten så har man skaffat sig den i särklass mest effektiva dipolantennen - alla ketegorier - man kan sätta upp - mellan de fästpunkter som finns i verkligheten.

    För att spinna vidare på konceptet så skulle det alltså absolut löna sig att satsa sin energi på att bygga en användarvänlig ATU. Här kan man tänka sig att medelst ett antal reläer skifta in olika kapacitanser och induktanser vilka med fördel kunde styras med banddata från riggen - eller om sådan saknas med en enkel omkopplare.

    Om man bygger ihop ett sådant antennsystem (ATU - matarkabel - antenn) så har man också skaffat sig det mest ultimata som jag kan tänka mig i alla fall. Ultimata så tillvida att verkningsgraden blir extremt hög och flexibiliteten maximal baserad på de fästpunkter som finns tillgängliga att hissa upp trådar i.

    /Bengt
     
  16. SM7CBS

    SM7CBS Well-Known Member

    Kristoffer!
    Det var Du som öppnade denna tråd med frågan: Fördelar med stegmatade dipoler?
    Jag gör en utvikning och hoppas Du ursäkter det.

    Jag skulle vilja säga att generellt sett är balanserad matning med högohmig balanserad matare alltid bättre än koaxmatare. Jag menar nu i förmåga att överföra effekt från matarens nedre ända till antennen. Det gäller i stort sett i alla sammanhang. Även då man använder resonanta antenner dvs de som ligger i närheten av 50 ohm i matningspunkten och passar utmärkt till koax.
    Jag roade mig med en jämförelse mellan 20 m RG58C och 20m 600 ohms stege i en antenn med 50 ohms matningsimpedans på 40 m bandet. Med RG58C når ca 83 watt av 100 watt antennen. Återstoden på 17 watt är kabelförluster.
    Med stegen nådde ca 95 watt antennen och förlusterna på 5 watt hörrör sig mest till högt SWR. Trots den stora impedansskillnaden i matningspunkten på 50 ohm till 600 ohm mellan antenn och matare, och därmed högt SWR, så är lösningen med stege bättre tack vare låga förluster i mataren. För beräkningarna använde jag ett gratisprogram som heter TLDetails.

    Ok...skillnaden är inte så stor så att det praktiskt spelar någon större roll. Men ska man använda dipolen för fler än ett band så blir stegmatning snarare ett måste för annars kan snabbt halva effekten och mer därtill försvinna i koaxialkabeln.

    Finns det några fördelar med koaxen? Ja, den är lätt att montera. Den kan ligga på marken. Den kan bindas vid maströret. För övrigt finns det finns det bara nackdelar med koax så vitt jag vet.

    Stegen/bandkabeln är i de flesta fall överlägsen och i synnerhet då man vill använda antennen på flera band. Någon form av avstämmare behöver Du (oavsett kabelval) och vill Du nödvändigtvis använda din interna ATU så kan Du prova sätta en 1:1 eller 1:4 balun mellan radion och matarens nedre ända.
    Det ideala (och kanske senare ett byggprojekt för dig) är en riktig avstämmare avsedd för balanserad matare.

    Sammanfattning:
    1. En av fördelarna med stegmataren är dess låga förluster.
    2. En annan är att den är praktiskt sett okänslig för antennens impedans i matningspunkten
    3. Därmed blir måtten på dipolen (och mataren) tämligen ointressant eftersom den inte längre behöver vara resonant. Dvs man behöver inte längre klippa dipolen efter frekvens utan efter avståndet mellan fästpunkterna. Dvs fylla hela utrymmet mellan fästpunkterna med tråd.

    En kommentar jag får ibland: Antennen måste väl vara i resonans för att stråla/fungera? Man brukar ju "klippa in" dipolen med hjälp av en antennanalysator och då man nått SWR1:1 strålar den väl bäst?
    Knappast! Resonansen söker man ju för att matningsimpedansen ska stämma med koaxens 50 ohm och därmed nå bästa möjliga effektöverföring från mataren till antennen! Och för att man då har kända strålningsdata. Men tråden strålar ju inte bättre för att den är resonant.

    I exemplet ovan kan vi se att effekten överförs till antennen ännu bättre med stege oavsett antennens matningsimpedans. Och den överförda effekten stannar ju knappast kvar och värmer tråden bara för att tråden är oresonant. Den sticker i väg i rymden som strålning. Däremot påverkas strålningsdiagrammet...men den är ju av underordnad betydelse som vi avser att använda denna enkla trådantenn.

    Britterna använder ju ofta "doublets" som antenner. Om jag minns rätt så brukar det vara en antenn vars längd är 1,35 ggr dipollängden för den lägsta frekvensen man avser att använda den för. Det skulle betyda ca 2x27 meter för 80 m och den är stegmatad. Den strålar ungefär vinkelrätt mot tråden på de 3 lägsta banden, dvs 80, 40 och 20 (30?). Därefter förändras strålnigslooberna och blir mera flikiga.

    Jag ser att under tiden jag skrev detta har Bengt, SM7EQL, skrivit ett utmärkt inlägg som med andra ord säger det jag skulle säga! Mitt får ändå stå kvar som uppbackning till Bengts inlägg!
     
    Last edited: Apr 27, 2011
  17. sm5phu

    sm5phu Well-Known Member

    Jag snuddade vi ämnet, men uttalade det inte riktigt i mitt förra inlägg:

    Längden på antennen blir mindre kritisk med balanserad matning, men finns någon anledning för Kristoffer att undvika en längd på antennen, där den blir en hel våglängd lång på något band, som en 80m halvvågsdipol blir på 40m? I just det fallet blir matningsimpedansen extremt hög, om man matar på mitten.

    Jag har själv både stegmatade och koaxmatade dipolantenner, men ingen med just den konfigurationen, så jag har inte haft anledning att fundera närmare på det.

    73,
    Jonas/SM5PHU
     
  18. SM7EQL

    SM7EQL Kortvågs- och UKV-tekniker

    CBS skrev; "En kommentar jag får ibland: Antennen måste väl vara i resonans för att stråla/fungera? Man brukar ju "klippa in" dipolen med hjälp av en antennanalysator och då man nått SWR1:1 strålar den väl bäst?
    Knappast! Resonansen söker man ju för att matningsimpedansen ska stämma med koaxens 50 ohm! Och för att man då har kända strålningsdata. Men tråden strålar ju inte bättre för att den är resonant."
    ---

    Bra inlägg Tore. Ang tillklippning av antenntrådar så kan det vara bra att känna till att det endast är resonasfrekvensen som kan påverkas och inte anpassningen i sig. Man hör ibland att någon satt upp en antenn som t ex har SVF 2:1 och resonerar på 3750 kHz. Denne någon tillbringar sedan flera dagar med att hissa ner dipolen, klippa av tråd, hissa upp, hissa ner, lägga till tråd, hissa upp och ner i all oändlighet.

    Det som händer är att resonansfrekvensen ändrar sig men att SVF är tämligen konstant på de nya resonansfrekvenserna. Än resonerar antennen på 3450 kHz, än på 3800 kHz men med ungefär samma SVF, runt 2:1.

    Vill man tvunget ändra SVF på antennens resonansfrekvens kan det göras på två sätt. Antingen justerar man höjden. Det finns utmärkta kurvor i antennböckerna som kan användas som lathund för att få ett grepp om höjdens enorma inverkan på matningsimpedansen. Det andra sättet är att flytta dipolen till andra fästpunkter och hoppas på att huset, andra master, träd och omgivningen påverkar impedansen på ett positivt sätt.

    Det första sättet är mer förutsägbart än det andra som är mer slumpartat.

    För inte så många år sedan roade jag mig med att laborera med en dipol för 40 m. Den flyttades runt mellan olika fästpunkter här på tomten. Placerades på olika höjd över marken. Vinklades hit och dit o s v. Horisontellt, lutande osv. Precis som man kunde anta erhölls alla möjliga mätvärden. Såväl resonansfrekvensen som matningsimpedansen flög omkring som en skadeskjuten kråka. Från totalt "oresonant och kass" till superbra med SVF 1:1. Det enda jag inte gjorde var att ändra antennlängden.

    Med detta sagt kan man ifrågasätta många antennbeskrivningar där vederbörande antennkonstruktör å ena sidan ägnar en halv sida åt att poängtera att antennlängden måste vara 2 x 19.87 m +/- 5 mm men å andra sidan inte berättar om hur omgivningen ser ut och om antennen hänger helt fritt högt upp i luften på 100 m höga master eller parallellt med hängrännorna i en radhuslänga. Det är ju en viss skillnad.

    Själv har jag nästan alltid använt koaxmatade antenner i mina installationer. Det har jag gjort mest av praktiska skäl. Som Tore skriver så låter sig koaxkabel klamras längs master och kan grävas ner. Det blir snygga och robusta installationer.

    Men om andan faller på till sommaren skall jag förlänga min nuvarande 80 m dipol så att den blir 2 x c:a 43...45 m och sedan mata denna med en 600 ohm stege som kommer att monteras på utliggare längs den 28 m höga masten. Själva stegen i sig kommer sedan att kompletteras med in- och urkopplingsbara parallellkapacitanser på väl valda avstånd från matningspunkten. Nere vid mastfoten skall en strömbalun monteras och de resterande c:a 35 m matarkabel utgöras av en befintlig grov koaxkabel som ligger i en ståltub i marken.

    På så sätt får jag ett heltäckande högeffektivt antennsystem (Antenn - matare - distribuerad ATU) som kommer att fungera från mellanvåg och på alla band en bra bit upp i kortvågsområdet.

    /Bengt
     
    Last edited: Apr 27, 2011
  19. SA5A

    SA5A Well-Known Member

    phu skrev: "Längden på antennen blir mindre kritisk med balanserad matning, men finns någon anledning för Kristoffer att undvika en längd på antennen, där den blir en hel våglängd lång på något band, som en 80m halvvågsdipol blir på 40m? I just det fallet blir matningsimpedansen extremt hög, om man matar på mitten."

    Matningsimpedansen i antennens matningspunkt blir visserligen hög, men den impedans som ska anpassas med en tuner nere vid riggen blir ju beroende av matarkabelns karaktäristiska impedans och den elektriska längden på matarledeningen. Men, precis som du säger kan det finnas anledning att undvika vissa kombinationer av dipollängd och matarkabel, om tunern inte klarar att anpassa "vad som helst".

    Sture
     
  20. SM5DXU

    SM5DXU Well-Known Member

    Instämmer. Jag råkade t.o.m. ut för det på en RA 200 med en kastlina som antenn. Avståndet till antennträdet medgav inte två linor, så jag valde det föga reglementsenliga alternativet 1½ lina. Och si, nu gick det utmärkt att stämma av. Befälen försökte protestera, men böjde sig inför alternativet utebliven förbindelse. Dom hade börjat känna sin "pappenheimare" vid det laget ... :)

    Så inte ens med en RA 200 kan man stämma av "vad som helst".

    / Göstha
     
    Last edited: Apr 27, 2011

Share This Page