Franklin array trådantenn

SA5A said:
Man kan mata lågohmigt om man kortar ner de två inre horisontella delarna tills kvarts våglängder. Men då blir bara tre halvvågor i fas, istället för fyra, och därmed lägre gain.
Click to expand...

Det var en sådan antenn som fanns högst upp i mitt "antennmodellbibliotek.". Efter att ha dimensionerat om den så blev realdelen i matningsimpedansen runt 1800 ohm nära resonansfrekvensen.

Metoden som SM7TJC föreslår fungerar också, men har nackdelen att bandbredden på hela systemet minskar en del, eftersom
en transformation mellan så pass stora impedansskillnader medför ett Q-värde hos transformatorn som ligger i samma härad som antennens.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
APQ de BYC

Hej, äntligen hunnit titta lite mer på det här och det är ju egentligen inga konstigheter ur mitt "amatör" perspektiv. Måtten du har på din ritning blir bra nära vad jag får när jag räknar enligt den formel jag hittade innan du kom in med den här fantastiska ritningen. Jag kommer för enkelhets skull inte att göra några ändringar på längd på strålande element vs stubbar etc. Nej mina funderingar ligger mer kring matningen.

Jag har för avsikt att mata den med koax och köra via min vanliga auto tuner för obalanserad matning med koax. Har också målsättningen att det skall vara en monobands antenn för 17m och inget annat. När jag tittar på din ritning Bengt så har du en 4:1 balun i avslutningen av den mittre stubben. Det är en helt annan version jmf den ursprungsritning jag hitta på nätet och där man har en mittre 1/2 stubb som är kortsluten och sedan matas mittpå med en 1/4 75 ohms koax och sedan en 4:1 balun.

Med min målsättning, vad anser du/ni (om någon annan hugad spekulant vill kommentera) vara mest optimalt? Som sagt är det helt uteslutet med en balanserad matning till radio, har ingen tuner och tänker inte bygga någon just nu heller.

Tacksam för kommentarer.

/Johan
 
Om detta kommer att fungera eller inte beror på impedansen hos den mittre stuben.

För att transformera 1800 ohm c:a till 200 ohm så ska impedansen ligga runt 600 ohm.

Eftersom den undre delen av stuben är kortsluten så kommer dess parallellimpedans att vara mycket
hög när den är 1/4 våglängd, så man kan ta bort den helt.

Problemet med denna konstruktion är att impedansen i anslutningpunkten kommer att vara bestämd genom stubens
impedans som är svår att variera.

Gör man istället så att den mittre stuben görs 1/4 våglängd lång och kortsluten i botten
så kommer impedansen att variera mellan ett mycket lågt värde vid kortslutningen och 1800 - 2000 ohm vid antennens matningspunkt.
Det är bara att flytta anslutningen tills anpassningen blir som bäst.

En uppskattning är att man hittar 200-ohmspunkten vid c:a 20 grader upp från kortslutningen, dvs runt 90 cm ovanför.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
Ok, tack för det K-A. Om jag nu fattar dig rätt så kan vi kalla det en modifierad version av den amerikanska ursprungsritningen? APQ's version är helt annorlunda då, ett annat koncept helt enkelt, eller? Med ditt förslag så blir den svåra saken att hitta matningspunkten med just impedansen 200 ohm så balunen får göra sitt och då ha en bra anpassning till 50 ohm's koaxen. Då slipper vi också frågan om någon koax transformator (1/4 vågen).

Det jag inte fattar då är APQ's design och matchningen till balunen? här anges på ritningen en impedans på 448 ohm, i matningen av balunen. Med en omsättning på 4:1 så borde det vara en missanpassning ut från balunen mot koaxen med 100 ohm / 50 ohm.

Var går jag vilse någonstans??

/J
 
APQ har antagit en impedans av 1000 ohm i matningspunkten, och då transformerar 1/4 våglängd av 448 ohm impedansen till
200 ohm. Om simuleringsvärdet av 1800 ohm används i stället ska stuben vara 600 ohm.

Poängen med att använda en kortsluten 1/4 vågsstub, där impedansen dessutom blir ganska egal, är att det går att kompensera
för varierande antennimpedanser bara genom att flytta anslutningspunkten utefter stuben.
På såhär pass höga frekvenser fungerar även 1/2-vågsbaluner med koaxialkabel utmärkt.

Detta sker till priset av en något mindre bandbredd, men eftersom 17 m är så smalt så gör det ganska lite.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
Tack :) nu hittade jag in på banan igen, trodde inte att mittstubben funkade som en 1/4 stubb utan att det var att se som ett strålande element. Ja eller hur man nu skall uttrycka det ... Då är ju egentligen den varianten APQ förslår att föredra ur praktisk synpunkt, enkelt att "bara haka på" balunen i änden. Vad gäller den antagna impedansen så skriver man, som jag tolkar det, i den amerikanska tråden på e-ham att man både praktiskt och vid simulering funnit att det ligger rätt nära 1000 ohm.

Då tror jag att det får bli APQ varianten med balunen direkt i övergången mot 1/4 en. Designen blir då att bygga med enkel DL tråd, Tore, CBS spridare/rosenpinnar och så tar jag min hemlindade 1:4 balun till det här experimentet. Borde kunna hinna klippa ihop något i helgen om inte konditionerna blir för bra så man blir sittandes å köra radio istället.

Tack K-A!

/J
 
BYC de APQ.

Mitt ursprungliga förslag byggde på att impedansen var omkring 1000 ohm vilket någon skrev i en tidigare tråd. Då går det utmärkt att transformera med 1/4 vågsledning med impedansen 447 ohm till 200-ohm. Men och åter men, det är osäkert om det verkligen är 1000 ohm. Impedansen beror ju dessutom på omgivningen och höjd över mark. Då är det nog säkrare som AOM skriver att "vandra" uppför den kortslutna kvartsvågsstuben tills man hittar 200-ohm och därmed SVF 1:!.

Jag skickar ikväll en liten fantasiversion på en gardinantenn (när XYL har scannat min ritning).

Lycka till med bygget och rapportera gärna resultatet här.

73
Bengt
SM6APQ
 
Hej Bengt!

det var nog jag som skrev att man i den amerikanska tråden kommit fram till 1000 ohm både i praktiskt experiment och vid en datorsimulering. Jag tänker börja med att ansluta stubben direkt till balunen, funkar inte det så bra så blir det plan K-A dvs "vandrande matningspunkt".

Tack för din ritning och ditt inlägg, jag klipper in ditt mail härunder. Så alla ni som läser! här kommer ett inlägg Bengt bett mig lägga med i tråden:

Jag har låtit fantasin spela och "snickrat" ihop en riktantenn bestående av colinjära element i broadside.

Det blir 4 halvvågselement plus två kvartvågselement = 5 halvvågor i varje våning. Totalt 10 halvvågor i fas. Bör bli några dB i vinst!
De tre öppna fedderstegarna som förbinder de båda "våningarna" skall vridas 180 grader för att erhålla korrekt fas. Hoppas jag har hållit tungan rätt i mun. Jag har "skuggat-ritat" de halvvågor och kvartsvågor som är aktiva för att lättare åskådliggöra antennens riktverkan.

Matningen kan ske på samma sätt som den enklare versionen, colinjär-antennen, beskriven tidigare i denna tråd. Alltså, öppen feederstege med balanserad tuner eller kvarvågsstub med 4:1 balun beskriven av AOM. Fördelen med feederstege ner till sändaren och tuner är att man kan använda antennen som ett multibandsystem. Det är ju en betydande "metallmassa" som är involverad!

Ett unikt drag med denna riktantenn är att den utgörs av två "slingor" som DC-mässigt är kortslutna. Man kan då "drosselmata" feederstegen med lågspänd växelström och på det viset värma bort isbark. Detta om någon av er funderar på att göra en DX-spedition till Grönland eller Spetsbergen!

73
Bengt
SM6APQ

Jag klipper in Bengts ritning här: View attachment 2537
 
SM3BDZ said:
Kan vara en värdefull facilitet att ta till i Åre också... ;)
/Lasse
Click to expand...
Hej Lasse! kul att höra av dig här i tråden :)

Ja det hade varit något .... jag får nog vandra en bra bit in i skogen här bakom för att få plats. Börjar faktiskt bli lite av ett problem nu att det börjar bli nära mellan alla trådar här närmast huset. Fått göra om lite i mast 1 pga koppling mellan antenner. Nu funkar det dock klockrent så det är mast 2 som skall upp och kläs i tråd nu, få se om det blir en Franklin i den eller om den kommer att tvingas in i skogen en liten bit. Plats finns, men det blir ju så ohemult långa feeders, kanske 50-60m fram i närheten av mittpunkt antenn. Nåväl, problem är till för att lösas och någon gång skall väl någon sälja av en 50-60m lågförlust koax nästan helt gratis, så jag kan dra kabel mellan huset och en switch ute i skogen :)

Ha en trevlig helg!

/J
 
Eller också kanske det är dags att mer seriöst kontemplera över en öppen matarledning... med 50-60 m till antennskogen är de synnerligen hemula! :) En tuner är bara skoj att bygga, För att inte tala om känslan och glädjen i att krana densamma och njuta av att "reflected PWR" snällt kryper ner mot noll, behagligt medveten om att nästan alla wattar hamnar i antennen...! :D

/Lasse
 
Goderafton Lasse,

tittade in en sista gång innan det blir bingen. Kommer precis från en Pile-Up på 40m :) Jag har specialcallet SJ3SOP, där suffixet står för Sea of Peace. Ett Tyskt diplom som funnits väldigt länge. Vi är ett gäng här i Sverige, SJ1, SJ3 (jag alltså), SJ5, SJ7 och SJ0 som aktiverar 10-160m på flera olika moder under Juli månad. Det är Eric -1TDE som dragit igång det hela och diplomet är populärt nere på kontinenten, så det blir rejäl pile när man drar igång, kul kul kul!

Tyvärr så tror jag inte det kommer att gå med stegmatning då det är för tät skog på vägen till huset, Koax kan jag ju hänga direkt i träd på vägen eller gräva ner i backen, men en stege som behöver hänga fritt .. hmmm ... Dessutom blir det lite grand av multiband antenn över det hela och sånt är jag inte direkt förtjust i, nej hederliga monobandare med bra swr, det gillas här.

/Johan
 
Multibandantenn... njae... det blir det inte. Inte som Franklin array iallafall... så länge du inte rör tunern efter att du stämt av den på det band du designat antennen för - då är det en monobandare! ;)

Men visst kan jag förstå ditt val om det är väldigt skogtätt, då blir det lite besvärligt med stege... för att inte tala om att gräva ner feedern... ;)

/Lasse

P.S. God morgon!
 
Jag fick ett till mail med en ritning av Bengt, apropå matning av antenn, jag hoppas att Bengt menade att jag kunde dela det med er. Det är i alla fall min tro och eftersom jag tror att det finns fler liksom jag som är både nyfikna och lite nya på det här så klipper jag in det här.


Bengts synpunkter och ritning:'

När det gäller matning av den colinjära antennen och f ö alla antenner finns inga strikta regler. Allt beror på omständigheterna.

Har man en betydande distans från radiostationen till antennen och man använder den "högre delen" av kortvågen, är nog en öppen feederstege avslutad med en balanserad tuner att föredra. Detta med tanke på förluster (och kostnader) för koaxialkabel.

Är motsvarande avstånd kort eller "förbjudet" med öppen stege får man använda den kortslutna kvartvågsstubben med utexperimenterat uttag för 4:1.balunen.

En fördel med den sistnämnda metoden är att man kan DC-jorda stubben och då hela antennen. Med tanke på åskväder och statisk uppladdning är det en distinkt fördel att få antennen jordad utomhus.

Om jag skulle föreslå en sådan här riktantenn för en kommersiell station skulle jag tveklöst råda till "jordad" 1/4-stubb och 4:1 balun med nedgrävd lågförlustkoax in till stationen.

73
Bengt
SM6APQ

Jag klipper in Bengts ritning här: View attachment 2538
 
@BYC:

Om du ska en lång matarkabel av koax så är ett lågt SWR ett direkt krav om du ska
hålla förlusterna på rimlig nivå.

Kan du få en frigång på distansen 10 * stegens bredd så ska det vara ok, vissa säger
att t.o.m 5 ggr räcker. Du ska se till att en lång stege är vriden, det gör att eventuella
obalanser mot omgivningen jämnar ut sig.

Att en stegmatad antenn ofta kan användas som multbandsantenn är p.g.a stegens låga
förluster men stegmatning kan även användas för monobandare och dra nytta av de dess
låga förluster. T.ex när det är långt till antennen.
 
Franklin-antennen är en av de allra första fasade trådantennerna. Innan den kom till i början av 20-talet trodde man att det var nödvändigt med reflektorantenner för att åstadkomma riktverkan, så Marconi byggde först upp en enorm paraboloid-reflektor bakom en vertikalantenn för att göra experiment med riktade kortvågsförbindelser.

Franklin, som var anställd hos Marconi, kom på teoretisk väg fram till sin lösning som gav lika mycket antennvinst som reflektorantennen fast med mycket mindre mängder tråd och på mindre utrymme. Patentskriften, brittiska patentet 242342 är intressant läsning:

http://www.aktuellum.com/circuits/antenna-patent/patents/242342.pdf

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
SA3BYC said:
Tyvärr så tror jag inte det kommer att gå med stegmatning då det är för tät skog på vägen till huset, Koax kan jag ju hänga direkt i träd på vägen eller gräva ner i backen, men en stege som behöver hänga fritt .. hmmm ... Dessutom blir det lite grand av multiband antenn över det hela och sånt är jag inte direkt förtjust i, nej hederliga monobandare med bra swr, det gillas här.

/Johan
Click to expand...

BYC de APQ.

Med 50 - 60 meter koax på så hög frekvens, 18 MHz, kommer du att tappa de dB din colinjära antenn ger. En öppen feederstege är nog ända lösningen om du inte investerar i tjock och dyr lågförlustkabel.

En välkonstruerad öppen stege, 500 - 700 ohm, som hänger i nylonlinor (fisk) från grenar till feederspridarna bör fungera. Grenar och löv som befinner sig någon decimeter från feedern tror jag inte spelar så stor roll. Det är ju alltid svårt att ge exakta "konstruktionsråd" när man inte varit och sett förhållandena.

Vet ej heller om du äger marken där skogen växer? Det kanske finns möjlighet att gallra bort mindre träd och grenar?

Jag kommer med en ny "plan" ikväll hur du skall installera en öppen feederstege avslutad med en kvartsvågsstubb och balun nära stationen.
Jag tolkar det som att du inte gillar balanserade antenntuner så därför har jag ett nytt förslag. Måste få XYL att kopiera en ritning till förslaget.

73
Bengt
SM6APQ
 
BYC de APQ.

Jag skall prata direkt klarspråk med dig när det nu gäller din planerade colinjära antenn för 18-MHz-bandet.
Du tycks ha hängt upp dig med detta om tuner och multibandantenn.

På Vallda sändarestation (SAG) hade vi stackade Lazy-H antenner avsedda för ETT frekvensband. Antennerna matades med öppna feedersteger (omkring 600-ohm) från avstämda linkkopplade balanserade tuners. Detta var som sagt vad riktantenner avsedda för ETT band och ingenting annat.
Som BDZ nämnde, du kan ha en balanserad tuner avsedd för 18-MHz och ingenting annat, som du sedan ALDRIG behöver justera. Den dag SVF ändras, kanske p g a fuktiga lövverk, blött i marken etc, då är det betydligt enklare att justera tunern än att ändra positionen (inkopplingen) av balunen på den kortslutna kvartvågsstubben.
För att en viss antenn matas med en öppen feederstege och en avstämd tuner innebär INTE att det är en multibandantenn.

Jag tycker det är oklokt att "hänga upp sig" på vissa lösningarna. Allt måste ses i sitt sammanhang, förutsättningar och sammanhang. Den komponent eller kombination som av omständigheter och villkor är lämpligt i ett visst sammanhang kanske inte är applicerbart eller rent av olämpligt på ett annat QTH.

Jag har kompisar som av någon anledning avskyr automatlådor i bilar.
"Det är ju ingen bilkörning" låter kommentarerna.
Jag medger att automatlådan kan vara förrädisk i halt väglag, men den bidrar samtidigt som säkrare och lugnare körning i städer.
Allt måste ses i sitt sammanhang och det är farligt att hänga upp sig...

Jag återkommer ikväll med ett förslag på hur du skall lösa matningen av din colinjära riktantenn med tanke på den långa matningsfeedern.

73
Bengt
SM6APQ
 
Jag håller med Bengt/APQ i detta avseende.

Alltför många nybörjare har en överdriven uppfattning om inverkan från matarledningsförluster, och kanske om förluster i allmänhet. Jag hade det själv för dryga 40 år sedan.

Förlusterna i 60 m RG-213 på 18 MHz ligger runt 1,7 dB
jämfört med 0,6 dB i en öppen stege.

Skillnaden är alltså runt 1 dB. Detta är helt insignifikant i mottagning, och med yttersta möda märkbart i sändning.

Varje sätt att mata har sina fördelar;
Koaxialkabel är opåverkat av monteringen och vädret,
medan stegmatning får lägre förluster, till priset av att monteringen får inverkan.

Med tanke på att 18 MHz bandet endast är 100 kHz brett, alltså 0,5 % så har bandbredden hos
eventuella anpassningsnät en fullständigt underordnad betydelse.

Det både billigaste och bästa sättet att ordna matarledning och anpassning till 50 ohm är att
göra en tillräckligt lång "stege" med runt 450 ohms impedans så att den inte blir för utrymmeskrävande runt ledningen.

Sedan ansluts sändaränden till var sitt uttag nära centrum på spolen hos en resonanskrets på 18 MHz så att den går att ställa till resonans, och en link anpassas så att all sändareffekt går ut till antennen. Att justera detta tar 10 minuter.

Därefter är allting klart för drift ända tills t.ex. väderleken påverkar antennimpedansen. Då får man efterjustera anpassaren "en aning".

Genom en sådan anordning har man då sparat 1 dB.
Man får då väga för- och nackdelar hos lösningarna mot varandra.

I professionella sammanhang anser man att alla förluster understigande 3 - 4 dB är betydelselösa i mottagningsriktningen när oförkortade antenner används. Ett fall från min egen praktik jag erinrar mig var när åskan förstörde en 350 m lång 7/8" matarledning som temporärt ersattes med RG-213/U. Ingen märkte någon skillnad, trots att dämpningen steg med c:a 7 dB i mitten av frekvensområdet.

Däremot i sändningsriktningen får man göra en överläggning om hur mycket förluster man tolererar. 3 dB torde märkas i praktiken.

73/
Karl-Arne
SM0AOM
 
Godmiddag kära antennvänner; APQ, KBW, AOM. Hemma igen och då måste jag ju bara kommentera era inlägg som glädjer mig mycket :)

Bara så att vi klarar ut förutsättningarna lite, jag har en hel del lämplig "antennmark" ca 50-60m utanför tomten och huset. Äger inte skogen, men ägaren är en bekants bekant och han har på förfrågan sagt att; gör vad du vill, bara du plockar ner det om det behövs. Det skall inte gallras där på många är, så möjligheterna att bygga lite kul antenner är goda. Men det är rätt mycket grenar och träd i vägen bort mot huset och jag vill kunna ha flera antenner ”ute i skogen”. Mycket därför jag föredrar koax och en omkopplare/fördelare ute i skogen, fjärrstyrd förstås.

Men kan jag ersätta ”huvudkoaxen” med en stege där jag kan få samma funktion med fjärromkoppling så skall jag gärna fundera på det. Kan man t.ex. använda 2-poliga extra ljus relä för att bygga en omkopplare?

Att bygga en balanserad antenntuner kan väl inte var helt omöjligt. Rätta mig om jag har fel, men i stora drag är det väl 2 vridkondingar och en spole med uttag på lämpliga ställen, fasta uttag och omkopplare, krokodilklämma eller en Rolls Royce om man hittar en rullspole. Går ju onekligen att köpa, men kostar en del om den skall klara lite effekt. Nej mitt problem är att jag har en liten radiohörna och försöker få in mycket på väldigt liten yta, varje ny pryl vägs på guldvåg.

Nåväl, jag ser fram emot ännu fler kommentarer :) Antennbygge är kul!
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top