Spolplacering på förkortad dipol

SM5NFT

SM5NFT

Well-Known Member
Hej,

Är det så att det endast är förlängningsspolarnas Q-värde som påverkar en förkortad dipols effektivitet?

Jag har vid simulering jämfört två varianter av förkortade dipoler med 20m längd. På den ena placerade jag två spolar på ca 25uH vid mitten. På den andra placerade jag spolarna (då med ca 50uH) halvvägs ut:

Alt1 --------------------xox--------------------
......^-------10m--------^-------10m-------^

Alt2 ----------x----------o----------x----------
......^ --5m--^---5m---^--5m---^--5m---^

o = matningspunkt
x = spole

När jag kör simuleringen med samma Q-värde för samtliga spolar så får jag i stort sätt samma strålningsdiagram och swr 2 bandbredd för båda varianterna. Det som klart skiljer är matningsimpedansen, som blir lägre ju närmare mitten spolarna kommer.

Är detta ett förväntat resultat, eller har jag gjort något misstag här? En vanlig rekommendation verkar vara att placera spolarna ca 70% ut från mitten. Är det för att det är lättare att få spolar med bra Q-värde då, eller finns det andra orsaker?

/Arne
 
Last edited:
När man sätter förlängningsspolarna längre ut mot ändarna så blir den del av antennen som
det flyter en stor ström genom längre. Det motsvarar att realdelen i matningsimpedansen eller strålningsresistansen ökar.

Problemet är att det går åt spolar med allt högre induktans för att skapa den nödvändiga seriereaktansen för resonans när spolarna närmar sig änden av antennen.

För realiserbara spolar gäller att serieresistansen också stiger med stigande induktans, och det finns en gräns som man snabbt når för spolarnas förluster i relation till induktansen.

En analys av antennverkningsgraden som funktion av spolarnas placering efter antenntråden brukar hamna på ett optimalt avstånd av c:a 2/3 ut från matningspunkten för spolar med realiserbara Q-värden.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Last edited:
Jag slängde ihop antennenen i 4:e inlägget i diskussionen http://www.ham.se/antenner-och-master/15767-antenn-f-r-kommunjakten.html.

Där är spolarna ca 1/3 från matningen och antennen är ju riktigt kort jmf m fullängds dito.
Jag testade att flytta spolarna ytterligare ett par decimeter inåt och teorin stämmer bra omvänt att samma induktans märks mer närmre matningen. jag kunde då förkorta ytterändarna lite till.

Nackdelen blir den väldigt korta inre delen av antennen så verkningsgraden blir ju sämre. Mitt primärmål är att få in den på en radhustomt så jag är ändå nöjd.

(Det är ju bara att höja volymen o dra upp uteffekten :) )
 
SM0AOM said:
En analys av antennverkningsgraden som funktion av spolarnas placering efter antenntråden brukar hamna på ett optimalt avstånd av c:a 2/3 ut från matningspunkten för spolar med realiserbara Q-värden.
Click to expand...

Då är jag inte fel ute, men det konstiga är att det inte syns skillnad på strålningsdiagrammmen när jag flyttar spolarna. Jag valde en serieresistans på 5 ohm för spolarna på 50uH, och hälften för spolarna på 25uH. Det borde ge ett Q på drygt 200 (Q=|XL/R|) för båda storlekarna. Om jag däremot ändrar Q-värdet till tex 100 och jämför med Q=200 så blir det en tydligt skillnad i diagrammen.

Jag förstår inte var jag gör för fel. Borde det inte synas även i simuleringen att en längre del av antennen har högre ström då spolarna sitter långt ut, eller är skillnad på simulering och verklighet i detta fall :confused:

/Arne
 
Arne,
jag tror du missförstår Karl-Arnes förklarting litet grann; när man flyttar spolarna utåt minskar strömmen i matningspunkten, vilket medför att realdelen av matningsimpedansen ökar. Men samtidigt ökar den längd av strålaren där "den huvudsakliga antennströmmen" flyter - det här förklarast enklast om du jämför strömfördelningarna för två olika placeringar av förlängningsspolarna. Pröva att beräkna produkten av strömmens medelvärde över sträckan mellan spolarna och sträckans längd - intressant experiment!

Du kan säkert lita på simuleringsresultatet när det gäller så här enkla fall (och om programmet är någorlunda modernt - du använder Eznec antar jag?). Att strålningsdiagrammen ser likadana ut när du flyttar spolarna fram eller tillbaka är helt i sin ordning - enda skillnaden mellan diagrammen ska vara betingad av de olika förlusterna i förlängningsspolarna beroende på deras placering - den förlustskillnaden är nästanm mikroskopisk jämfört med ineffekten till antennen.

73 JanneG
 
Om jag hade tänkt lite längre hade jag tagit upp "amperemetertalet" som är en klassisk beskrivning av utstrålad effekt. Man kan säga att fältstyrkan i fjärrfältet blir proportionell mot produkten av antennströmmens medelvärde och den elektriska längden av ledaren som den flyter i. En del litteratur använder "degree-ampere product" eller "strömarea" som är samma sak uttryckt på ett annat vis.

Anledningen till att realdelen i matningsimpedansen ökar när strömmen minskar är att den utstrålade effekten måste vara konstant när strömmen ändras, enligt P = R*I^2.

Innan det fanns simuleringsprogram tvingades radioingenjören att dela upp antennkonstruktioner i "elementarantenner", vilka kunde förekomma i stora antal, vars strömfördelningar kunde modelleras och analyseras på hanterbara sätt, och därefter summera deras bidrag till fjärrfältet. Urvalet av "elementarantenner" är ganska litet, och mer komplicerade konstruktioner kunde leda till oerhörda beräkningssvårigheter.

De simuleringsprogram som finns i dag bygger på kraftfulla numeriska modeller för lösning av fältekvationerna, där man också delar upp antennerna men i ett stort antal "segment".

Intressant nog kommer uppslaget till den metod som gör sådana här program möjliga från hållfasthetsläran och hade en tsar-rysk mariningenjör,Ivan Grigoryevich Bubnov, för drygt 100 år sedan till upphovsman.

Inget är nytt under solen.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
Ursäkta att jag tjatar vidare om detta, men jag känner mig fortfarande lite förvirrad.

Om jag förstår resonemanget rätt så är resultatet av simuleringen ganska väntat. Spolarnas placering påverkar inte strålningsdiagrammet i någon nämnvärd utsträckning (med ett givet Q-värde på spolarna).

Om man sen förflyttar sig från den binära världen till verkligen och gör två antennvarianter där man har spolar med samma uppmätta Q-värde som vid simuleringen så skulle de antennerna också vara ungefär likvärdiga.

Men om man istället har spolar med "realiserbara Q-värden" så är det bäst om man placerar dem ca 2/3 delar ut från matningspunkten.

Tänker jag rätt nu?

/Arne
 
Arne,
ja, jag tycker att du tänker rätt - du får en hygglig matningsimpedans vid 2/3-punkten och har du spolar med Q = 200 eller däromkring, så spelar förlusterna ingen större roll. Jag gissar att förlusterna med Q=200 ger 0.15 - 0.2 dB dämpning av utsignalen - med tanke på att man brukar räkna 6dB = 1 S-enhet så spelar förlusterna ingen roll rent operativt; inget mänskligt öra kan märka 0.15 dB ändring i en signal. 73 /JanneG
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top