Övertoner i en dipol (Impedans?)

SM6YPU

Active Member
Jag har experimenterat lite med att köra på 15 m-bandet med en mittmatad en och en halv-vågsdipol, dvs en helt vanlig dipol för 40 m. Den verkar fungera så till vida att jag kan prata med folk långt bort trots att jag kör QRP, men jag lyckades inte få ner SWR:en mer än till ett knappt acceptabelt 1,7.

När jag provar olika frekvenser på bandet ser jag att det faktiskt är fråga om ett SWR-minimum, så det är inte bara antennen som är för lång eller kort. Samma antenn har ett minimum på 40 m-bandet, men i det minimet är SWR 1:1.

Min första fråga lyder:
En ideal mittmatad halvvågsdipol har impedansen 50 Ohm på sin resonansfrekvens, men vad bör man förvänta sig för impedans i dipoler vars längd är en annan udda multipel av halva våglängden?

Jag har provat sökningar på "impedance of dipole antenna at harmonics" och liknande, utan resultat. Någonstans vill jag minnas att jag sett siffran 100 Ohm, men jag vet inte var. Det borde finnas någon formel eller ännu hellre någon förklaring för hur det förhåller sig även för högre övertoner, så någon här kanske vet? Eller är det till och med något grundläggande jag missat?

Min andra fråga lyder:
Om nu den ideala antennen är omatchad, hur kan man modifiera den för att matcha bättre?

Extra intressant är om något går att göra "i fält", så som att ändra höjd på olika delar av antennen eller ändra form på den (Ju mindre invasiv metoden är desto bättre!) men allt är förstås av intresse.
 
Last edited:
När en 1/2-vågsdipol används på udda övertoner så stiger matningsimpedansen vid resonans. Detta beror på att det då blir flera strömmaxima utefter antennens längd, och
impedansen hos dessa sammansätter sig i serie.

Grovt räknat fördubblas realdelen av impedansen för varje högre övertonsordning, så
100 ohm för 3 gånger frekvensen och 200 ohm för 5 gånger frekvensen, men
detta beror i sin tur på hur högt antennen sitter över marken i våglängder räknat.
På högre frekvenser minskar markens inverkan.

Det finns inte så mycket att göra för att ändra impedansen, det mest verkningsfulla
skulle vara att göra antennen som en inverted-V och ändra vinkeln mellan benen och matningspunktens höjd.

Nu är ett SWR på 1,7:1 inte något att bekymra sig över så länge som
matarledningen är någorlunda kort.
 
-AOM hann före mig med svar men jag postar mitt ändå.

En halvvågsdipol har 72 ohm impedans vid mittpunkten, värdet varierar dock med höjden över marken vilket visas med diagram i antennhandböcker. När antennen används på tredubbla frekvensen har impedansen stigit till 100 ohm och på femdubbla frekvensen till ca 130 ohm.
På grundfrekvensen blir den fysiska längden ca 5 % kortare än den elektriska på grund av ändeffekten som verkar på två ställen. När längden blir tre halvvågor utsätts endast två av spänningsnoderna för förkortande ändeffekt och därför blir resonansfrekvensen högre än tre gånger grundfrekvensen. Ännu mer skiljer det med fem halvvågor.

Lennart
 
-AOM hann före mig med svar men jag postar mitt ändå.

En halvvågsdipol har 72 ohm impedans vid mittpunkten, värdet varierar dock med höjden över marken vilket visas med diagram i antennhandböcker. När antennen används på tredubbla frekvensen har impedansen stigit till 100 ohm och på femdubbla frekvensen till ca 130 ohm.
På grundfrekvensen blir den fysiska längden ca 5 % kortare än den elektriska på grund av ändeffekten som verkar på två ställen. När längden blir tre halvvågor utsätts endast två av spänningsnoderna för förkortande ändeffekt och därför blir resonansfrekvensen högre än tre gånger grundfrekvensen. Ännu mer skiljer det med fem halvvågor.

Lennart
Allt väsentligt är redan sagt, men när jag använde min vridbara 40m-dipol på 15 m pga fel på min Yagi mätte jag upp strålningsdiagrammet. Det var längs marken, alltså vid 0 graders strålningsvinkel. Då blev det mycket djupa dipp i flera riktningar. Vid trafik via jonosfären vid högre strålningsvinklar fylls minima ut och mest vid kontakter inte för långt bort. Tyvärr har jag inte angett någon skala, men som sagt för mycket låga strålningsvinklar finns det djupa dipp i diagrammet.
1711021831169.jpeg
Edit:
En simulering för 15 graders strålningsvinkel och antennhöjden 10m:
1711023290322.png
 
Last edited:
Om man har dipolen monterad som en inverted vee med toppen 10 meter upp blir den rundstrålande, men också med en lob rakt upp.
Det horisontella strålningsdiagrammet är för 15 graders strålningsvinkel.
1711033960256.png1711034042988.png
 
Om nu den ideala antennen är omatchad, hur kan man modifiera den för att matcha bättre?
Eftersom 3:e ton resonanserna flyttar sig upp i frekvens, helt enl Lennart-DFF´s förklaring, kan man införa kapacitiv belastning som sänker frekvensen och på det viset förbättra anpassningen på 21MHz.

40_15m dipole.jpg
Bilden visar två 15cm långa hängande trådstumpar, tråd 4 och 5, placerade ca 0,5wl @ 21MHz ut från matningspunkten.
På detta vis kan man alltså centrera resonansen på de båda banden.
När denna första tuning är gjord får vi tyvärr fortfarande olika impedans på banden men det blir i alla fall bättre än utan denna tuning.
 
Och slutligen ett test med 10,5m 75 ohm koax (glöm inte korrektion för våghastighetsfaktorn)
Med antennen hängd på :
5m höjd, VSWR 2.42:1 @ 7.1MHz och 1.01:1 @ 21.2MHz
10m höjd, VSWR 1.4:1 @ 7.1MHz och 1.20:1 @ 21.2MHz
15m höjd, VSWR 1.3:1 @ 7.1MHz och 1.17:1 @ 21.2MHz

Antennens impedans varierar med höjden över mark men det är ingen nyhet.
Det som blir svårt är att finna en gemensam matchning för dom båda banden.
Min lösning vore att mata med bandkabel och en lämplig tuner.
 
Last edited:
Eftersom SVF 1:1 eller 2:1 saknar varje praktisk betydelse,
kanske man hellre ska inrikta sig på att få upp antennens matningspunkt
så högt som möjligt. Detta gör däremot skillnad.
 
Tack för alla svar!


Jag var ute igen igår förmiddags efter att ha postat inlägget, på ett annat ställe där jag kunde spänna upp dipolen någorlunda horisontellt ca 10 meter upp. Jag trixade lite med korta labbsladdar jag brukar ha med mig för att förlänga ändarna, och efter många hissningar och halningar och spring mellan hisslinorna och riggen fick jag ner minimumet till 1,3:1. (Om nu riggens inbyggda mätare är att lite på.) När jag försökte ändmata samma tråd på samma ställe och köra 20 m, vilket brukar fungera fint på andra QTHn, fick jag det inte att stämma över huvud taget. Det kanske var något med terrängen. Antenner är märkliga djur...

Eftersom SVF 1:1 eller 2:1 saknar varje praktisk betydelse,
kanske man hellre ska inrikta sig på att få upp antennens matningspunkt
så högt som möjligt. Detta gör däremot skillnad.
Så kanske det är. Vad jag vet är att radion varnar om jag försöker sända med ett sämre SVF än 2:1, så jag har försökt undvika det.

Om man har dipolen monterad som en inverted vee med toppen 10 meter upp blir den rundstrålande, men också med en lob rakt upp.
Det horisontella strålningsdiagrammet är för 15 graders strålningsvinkel.
View attachment 11764View attachment 11765
Informativa bilder! Är dessa senaste också för matning med tre gånger lägsta resonansfrekvensen?

Måste rätta mig själv.
Det ska givetvis vara 0,25wl
Intressant! Har nog sett dylika småsvansar i någon beskrivning någon gång, men hade glömt dem.

———

Försöker få ihop de första två svaren, förresten... AOM och DFF verkar överens om att impedansen när en dipol matas med 3 gånger sin lägsta resonansfrekvens är 100 Ohm, men där verkar likheterna upphöra:
Grovt räknat fördubblas realdelen av impedansen för varje högre övertonsordning, så
100 ohm för 3 gånger frekvensen och 200 ohm för 5 gånger frekvensen, men
detta beror i sin tur på hur högt antennen sitter över marken i våglängder räknat.
En halvvågsdipol har 72 ohm impedans vid mittpunkten, värdet varierar dock med höjden över marken vilket visas med diagram i antennhandböcker. När antennen används på tredubbla frekvensen har impedansen stigit till 100 ohm och på femdubbla frekvensen till ca 130 ohm.
Vem har rätt? Eller är det, som AOM skriver, höjden över marken som avgör?
 
Jag fick lära mig i "Elektromagnetisk fältteori del B" för en smärre evighet sedan
att det är kopplingen mellan antennen ovan jord och dess spegelbild i marken
som avgör matningsimpedansens storlek. När höjden minskar så ökar kopplingen
och impedansen sjunker.

På de höjder som radioamatörer kan få upp dipoler på
så brukar impedansen hamna runt 50 ohm på den lägsta resonansen.

Matningsimpedansen på femdubbla frekvensen beror ganska mycket på antennens orientering och blir svår att uppskatta.

När antennen börjar bli mycket lång i förhållande till våglängden så planar impedansen ut mot ett värde av 220-250 ohm, vilket bestäms av höjden över marken och trådgrovleken.
 
"
Om man har dipolen monterad som en inverted vee med toppen 10 meter upp blir den rundstrålande, men också med en lob rakt upp.
Det horisontella strålningsdiagrammet är för 15 graders strålningsvinkel.
View attachment 11764View attachment 11765
"Informativa bilder! Är dessa senaste också för matning med tre gånger lägsta resonansfrekvensen?"

Ja alla bilder är för en antenn som är 3 halvvågor lång och matad på mitten.
 
Back
Top