Förkortade antenner

Per Bengtsson SA7PGB

Per Bengtsson SA7PGB

Well-Known Member
Hej.
Jag hade mer tänkt fråga om eventuella läshänvisningar än få allt förklarat här.
Någon som har lite källor som är värda att kika upp som lite mer ingående tar upp ämnet ?
Om vi för enkelthetens skull tar exempel som dipol kortare än halvåg , GP kortare än kvartvåg och fullängdsloop kortare än hel våglängd.
I första hand är det inte HUR man löser det , utan mer liten djupdykning vad som händer och hur det påverkar :)

Tack på förhand
 
Utan att dyka djupt så får du i regel en antenn som blir ineffektivare och smalbandigare ju mer du förkortar den.
 
SM6POP said:
Utan att dyka djupt så får du i regel en antenn som blir ineffektivare och smalbandigare ju mer du förkortar den.
Click to expand...
Så långt är jag med fullständigt, men eftersom jag faktiskt tycket de är intressant med kompromisser och fundera ut lösningar för de med frimärksstora bakgårdar o slänga upp antenner på så vill jag ha lite mer kunskap i ämnet . Har man plats för fullstora så känns de inte så mycket som ett problem ...
 
Gör som de flesta gör Per, GSG......Går Det så Går det och ta erfarenheterna med dig till framtiden annars är det ju som Anders/POP säger fast den ena installationen är inte den andra lik. En sådan "enkel parameter" som jordmån och närheten till hav/saltvatten har stor inverkan.
 
Per Bengtsson SA7PGB said:
I första hand är det inte HUR man löser det , utan mer liten djupdykning vad som händer och hur det påverkar
Click to expand...

Janne SM0AQW (SK) har skrivit en artikelserie om antenner. I artiklarna förklarar han grunderna för hur antenner fungerar och de viktigaste sambanden mellan "storlek" verkningsgrad, höjd över marken, bandbredd m m. I en av artiklarna om vardagsantenner tar han upp den s k "urdipolen" och i en annan artikel förkortade flerbandsantenner med spolar och spärrkretsar. Matarledningars egenskaper gås igenom och problemen med förluster i impedansanpassare som Tuners förklaras.

När det gäller antenner finns ingen bästa antenn, det finns bara olika sorters antenner som var och en kan vara bra på sitt sätt för ett vissa ändamål. Allt handlar om kompromisser mellan ett stort antal parametrar som låter sig optimeras var för sig men inte alla samtidigt på en gång.

En mycket kort antenn som t ex den typiska mobilvippan för 3,5 MHz kan vara 2-3 m lång och har en praktisk verkningsgrad kring 5% i bästa fall. Användbar bandbredd i häradet 5-10 kHz som kan ökas en aning med hjälp av t ex den inbyggda Tunern i radion men som då ger tilläggsförluster. Med 100 W från radion strålar kanske 3-5 W ut i etern men är störnivån låg och utbredningsförhållandena goda så går det bra ändå.

En kort dipolantenn på en bakgård kan göras effektiv om förlusterna i matarledningen hålls låga och en väldimensionerad Tuner med små förluster används. Ju kortare antenn ju större blir problemen att anpassa impedansen till radions 50 ohm.

Här finns hans artikelserie https://www.esr.se/index.php/teknik/antenner-och-antennsystem

Det finns väl valda referenser i artiklarna för vidare studier och fördjupningar.
 
Saken handlar oxo mycket om hur mycket man förkortar sin antenn.
Som nämnts en mobilantenn för 3,75 MHz på 2,5 m är inte mycket för världen.
Själv har jag byggt en del förkortare kortvågsdipoler.
En jag har uppe nu är 2 x 4 meter lång för 5,3 MHz, en havvågsdipol är normalt c:a 2 x 14 meter lång.
Med en eller fler sådana har man möjligt att ha felra antenner upp att välja mellan.
Funktionen på min 2 x 4 meters (långa) antenn är svårt att sklja från min 2 x 40 meters med stege.
Ibland bättre ibland ngt sämre. Lite mer brus men den sitter lägre ovan taknocken.
Antenner på 2 x 10- 15 meters längd för 3,7 MHz brukar gå alldeles utmärkt.
Har även provat 2 x 15 - 2 x 30 meter långa dipoler med spolar för 1,8 - 2 MHz.
Spolar lindade på VP rör, plogpinnar av plast, avloppsrör etc är kul att göra.
Tråd som RK, FK, eller lacktråd funkar.
Alla förkortade antennern blir förstås smalare, och tyngre att hissa upp.
Är tyngden ett problem gör man mindre och lättare spolar, och tar ev förlust av det.
Det finns många online calculatoer för att förkorta antenner, en vertikal antenn med spole blir en dipol om man gör två.
När man väl vet spolen induktans, finner man ett onlineprogram för att beräkna spolen, med tanke på material man har.
Kul experiment som givetvis kan bli bra fasta antennen för många år.
Experiment som man kan gå vidare med och mer vetenskapligt försöka optimera verkningsgraden, med spolar av högre klass.
Den minsta antenn jag gjort var för 3590 kHz RTTY, (Baudot), på den tiden man labbade med det trafiksättet.
Spolar på pennor, dvs 8 mm och lacktråd 0,3 mm, dipolens längd 2 x 2 meter, (längd) med 1/4 tums bandkabel, dvs den smalaste TV bandkabeln,
Körde SM7, men spolarna blev varma och gav rökutveckling, över 10 W. Det visar dess förluster så klart. Men antennne gick att tulla ner i fickan.

Det roligaste är när man upptäcker att om man klipper, och trimmar längden innanför spolarna så sjunker resonansfrekvensen.......
Detta betyder att spolarnas placering har stor inverkan.

Min personliga ide, från praktiska prov, är att man kan förkorta en dipole till halva längden utan större märkbara förluster.
"Märkbara" är en helt annan sak än teoretiska 1,3 eller 2,1 dB hit och dit.


SM4FPD
 
Tackar ödmjukast SM4FPD
Lärorikt och intressant . Samtidigt känns de som jag fortfarande vill försöka fylla på teoridelen , för att ha ett hum hur de blir praktiskt
 
En god teoretisk förståelse är en bra bas för att sedan börja simulera olika antennlösningar i t ex EZNEC. Det är tillrådligt att läsa manualen mycket noga för att få ut vettiga resultat. Realistisk indata ger i regel användbar utdata. Simuleringar av antenner på olika höjd över marken ger snabbt en god indikering av vad som är teoretiskt möjligt och hur antennerna kan tänkas fungera i verkligheten. I EZNEC kan man även lägga in R-L-C element och specificera dessa liksom resistiviteten i antenntråden kan väljas. Man kan se att koppartråd ger bättre resultat än järntråd och att skillnaderna mellan koppar och aluminium är försumbara.

Om man är petigt noga med indatan till sina modeller och försöker ta hänsyn till omgivningens påverkan, så stämmer de teoretiska värdena bra med verkliga uppmätta värden. Man kan också säga att de antenner som inte låter sig designas teoretiskt och simuleras i t ex EZNEC med gott resultat inte heller har någon chans att fungera i praktiken. Så simuleringsverktygen kan användas både för nydesign och undersökning av befintliga konstruktioner. Väl värt mödan och tiden. På köpet får man många Aha-upplevelser bara genom att studera hur loberna förändras när antennens längd och placering varieras.

Sen är det så att antenner i allmänhet fungerar toppenbra ända tills man får tillgång till högkvalificerad mätutrustning som snabbt visar att funktionen inte alls är bra. Det är samma dilemma som med elektronik i övrigt. En sändare som fungerar toppenbra tills en spektrumanalysatorn ansluts och det konstateras att övertonsdämpningen bara är 3 dB och att det finns många spurioser endast 10 dB ner. Hopplöst oanvändbar.

Många antenner som beskrivs i litteraturen är sådana som fungerar "tillräckligt bra" trots varma spolar på pennor men som fallerar stort om man måste ta hänsyn till teori och naturlagar eller har tillgång till mätinstrument.
 
Per, jag försöker förklara det jag tror du efterfrågar.
Impedansen (kanske 50Ohm) består av en resistiv och en reaktiv komponent.
Den reaktiva delen är induktiv reaktans och kapasitiv reaktans.
Du kan ändra en antenns impedans genom att, till exempel, tillföra en spole som man gör när man som i ditt fall vill korta en antenn.
Med en spole ökar du den induktiva reaktansen och följdaktligen minskar den kapasitiva reaktansen.
En högre induktiv reaktans förlänger antennen elektriskt vilket gör att du kan korta ner den för att komma rätt där du vill ha den.
Allstå en högre induktiv reaktans i form av en spole gör att antennen blir mekaniskt kortare för att komma till den impedans du vill ha.
Bra att veta är att ju längre ut mot toppen spolarna sitter ju lägre induktiv reaktans får man och dipolen blir längre än om samma spolar sitter närmare matningspunkten.
Hoppas jag förklarat tydligt och att jag inte rör ihop begreppen, inte så ofta jag mixtrar med detta men jag tror jag minns rätt annars får någon av de djupare lärda här i gruppen opponera sig innan du börjar bygga.
 
Du är klar som korvspad POP och tackar ödmjukast för förklaringen. Det finns en mängd sätt att impedans matcha eller förkorta olika konstruktioner. Men för att raljera och överdriva lite om vi tar exempel att stegmata två strumpstickor så är jag personligen övertygad om att de skulle fungera.....men troligen inte särskilt bra och det är väl lite där jag undrar hur mycket man offrar
 
Nu snackar vi, stegmatat har många fördelar om man vill nå flera band med samma antenn.
Konstigt att inte fler kör stegmatat men det är väl kanske opraktiskt om man inte har shacket placerat så man får in stegen till tunern.
Två strumpstickor går nog inte så bra och desto längre ju bättre går det och med en dipol längre än det band du kör på så får du lite gain också.
Längden på stegen har också betydelse på vilka band det går lätt att stämma av på.
En bra tuner för stegmatat är också en lisa för stegmatade antenner, anecke har bra tuners för det men det finns fler som är bra.
Jag tycker att antennen borde ha en längd som motsvarar den lägsta frekvens du vill köra men jag kör 160m utan problem på min stegmatade som är klippt på 80m.
Hur som helst så skulle jag kanske köra en eller fler vertikaler om jag hade en tomt som ett frimärke.
Jag har en Butternut HV-2v och den funkar bra för lite DX-körning på 80m och 40m men sämre på kortare avstånd om man vill köra lite lokalare stationer då man vill ha högre vinklade strålningslober.
 
En antenn som förkortas mekaniskt genom att förlängas elektriskt får högre förluster eller sämre verkningsgrad jämför med en "oförkortad".

Detta "inses lätt" genom att studera det ekvivalenta schemat för antennerna.

För enkelhetens skull betraktar vi fallet dipoler.

En resonant eller oförkortad halvvågs-dipolantenn på ett rejält avstånd från marken har en matningsimpedans som har en realdel (=resistans) på c:a 70 ohm och ingen imaginärdel (=reaktans). Inga kretselement krävs för att anpassa en matarledning till antennen, och man kan ganska riskfritt försumma själva antennelementens resistans jämförda med 70 ohm.

Därmed blir verkningsgraden mycket nära 100%.

Om vi nu förkortar dipolhalvorna så finner vi att realdelen i matningsimpedansen minskar, grovt räknat med kvadraten på förkortningsfaktorn, så en antenn som är 1/10 av den ursprungliga längden får en realdel som är 70/100 eller c:a 1 ohm.

Sedan kommer också antennimpedansen få en imaginärdel som finns i serie med matningspunkten. För "korta" antenner kan man approximera denna med reaktansen hos den kapacitans som antennelementet har mot omgivningen, c:a 8 pF/m.

Säg att vi gör försöket på 40 m-bandet, så en resonant dipol blir 20 m lång, och den 90 % förkortade dipolen blir då 2 m lång.

Då motsvarar varje halva en kapacitans av 8 pF vilken i sin tur har en reaktans av 1/(2*pi*7000000*16*10^-12) = 2800 ohm. I serie med matningsimpedansen finns två upplagor av denna, alltså totalt 5600 ohm.

Man kan nu beskriva antennen som en liten resistans på 1 ohm i serie med en negativ imaginärdel av 5600 ohm. Om det funnits ett sätt att anpassa en sådan last till en sändare
med små förluster vore antennverkningsgraden fortfarande nära 100%, men detta är dessvärre omöjligt.

Det vanligaste sättet att "förlänga" en antenn elektriskt är att sätta induktanser i serie med varje antennhalva. alltså "förlängningsspolar". En sådan spole ska utgöra en lika stor fast motriktad reaktans som dipolhalvan, alltså 2800 ohm. På 7 MHz innebär detta 64 µH. Skulle det finnas förlustfria induktanser på 64 µH blev även systemet "förlustfritt" men med en bandbredd mellan 3:1 SWR punkterna av c:a 1 kHz.

Förlusterna i en induktans uttrycks ofta som dess "Q-värde", och en av definitionerna av Q är reaktans/resistans. Det är svårt att få till induktanser med mycket högre Q än 200, så när vi löser ut resistansen R =X/Q så får vi ett R av ungefär 20 i serie med varje dipolhalva.

Nu är vi framme vid "speceriräkningen" för att bestämma förlusterna i hela systemet.

Först adderar vi alla lastresistanser som genererar elektromagnetiska vågor; 0,5 + 0,5 = 1 ohm
Sedan alla förluster; 20+20 = 40 ohm

Därefter går det att beräkna hur stor del som blir radiovågor och hur stor del som blir värme:

1/(20+20+1) = 0,019 eller 1,9 % medan 98,1 % blir värme. Som en bieffekt ökar dock bandbredden till c:a 50 kHz.

Därför blir "förkortade" antenner en mycket dålig affär när systemet är effektbegränsat.
 
Last edited:
Jag föreslår att du på lekfullt vis slänger ihop en dipol med spolar på ett gehör bara.
Med blott ett enkelt swr instrument kommer du märka att det går att få till ngt användbart som teoretiskt annars skulle se skräp ut på pappret.

Just nu har jag förkortade dipoler uppe för 160 och 80m. De ggr jag medverkar i ringar på de banden så får jag inte sämre signalrapporter än ngn annan vid samma effekter.

Generell lärdom här, är att inte se en förkortad antenn som ngt ’fult’. Ofta är det ett bättre alternativ att hänga upp en förkortad dipol än att välja en fullstor där man nöds dra den genom buskage, trädgrenar, tätt inpå garagetak för att till varje pris få ut en massa meter tråd.
Om den förkortade kan hänga helt fritt är den tvärtom mkt bättre.

Efter ett tags laboration så märker man att spolar man hänger några meter ut på en 80-dipol, kommer spärra/dämpa högre frekvenser varpå man erhåller bonusband på kanske 21 eller kanske 27-30MHz på samma dipol.

Jag har inte kunskapen att kunna läsa av antennanalysatorn fullt ut, ej heller att räkna på vare sej spolar eller kondensatorer fullständigt men det behövs inte heller. Jag kör uteslutande med 50mm’s plaströr där jag lärt mej att si eller så många varv tråd på dem på det eller det avståndet ut från matningspunkten ger lite olika frekvensband.

Låt inte skaparglädjen gå om intet för att för att ta alla rynkade pannor i ämnet alltför allvarligt. Det funkar mkt bättre med förkortade dipoler än det kan verka.
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top