Twin-koax

[SM0AOM]

Både "vanlig koax", "twin-koax" och parledningar lyder under exakt samma lagar när det gäller de tilläggsförluster vilka uppkommer genom stående vågor på ledningen, eftersom dessa vid "låga frekvenser" primärt uppstår genom strömbukar i ledarna.

Anledningen till att både vanlig koax och twin-koax är ett sämre alternativ än parledningar när man ska göra avstämda matarledningar (= ledningar med höga SWR) är helt enkelt att utgångsläget när det gäller förluster är så mycket sämre.

Detta i sin tur beror på att strömmen för en given överförd effekt är högre vid de låga Zo som är realiserbart för koax-ledningar än vid parledningar med högre Zo.

Dessutom blir SWR högre vid helvågsresonans när matarledningen har lågt Zo än för motsvarande parledning. Detta förvärrar situationen ytterligare.

Som ett exempel:

Vi matar en helvågsresonant dipol (Z = 1000 ohm) på 7 MHz med 50 m "twin-koax" som är gjord av RG-213/U. Denna har Zo = 100 ohm och förlusterna 0,83 dB. SWR refererat till 100 ohm vid laständen är 10:1 vilket ökar förlusterna i hela ledningen till 2,8 dB.
I matningsänden har SWR reducerats till 5,2:1

Samma dipol matad via 400 ohm parledning med samma längd medför ett SWR på ledningen av 2,5:1, de resistiva förlusterna vid anpassning är 0,2 dB, och de ökas genom SWR till 0,25 dB, alltså en ökning av 0,05 dB.

Ökningen av förlusterna via SWR blir alltså försumbar för parledningen, medan de blir 2 dB eller 60 % för "twin-koaxen". Om detta kan tolereras eller inte beror på tillämpningen.

Om man använder parledning för att mata antenner vars impedanser varierar inom stora områden behöver man studera uppträdandet vid extremvärdena. När samma antenn är halvvågsresonant vid 3,5 MHz är Z c:a 50 ohm, och SWR på parledningen därmed 8:1.

Detta SWR ökar förlusterna från 0,13 dB till 0,55 dB, eller med c:a 0,4 dB motsvarande 8 %.

Vid matning på 3,5 MHz med samma twin-koax som tidigare skulle förlusterna vara c:a 0,7 dB totalt.

73/
Karl-Arne
SM0AOM

 

[Sparky]

Z - DB -% - igen !

Jag startade tråden med att poängtera att detta inte primärt gällde förluster, impedanser, verkningsgrad. Jag inbillar mig att alla nu är medvetna om den öppna stegens överlägsenhet vad gäller detta.
Fortsätt gärna med kommentarer till de andra frågeställningarna !

TNX / Sparky

 

[SM7MCD]

Z - DB -% - igen !

Jag startade tråden med att poängtera att detta inte primärt gällde förluster, impedanser, verkningsgrad

Nu blir det bara allt mer märkligt. Du vill veta hur allt fungerar, men du vill inte kunna något... Är du säker på att det är du själv som frågar?

 

[SM0AOM]

Vad händer om/när någon av ovanstående skapelser hindrar ström fån insidan av en eller bägge branscherna i en twinkoax att rinna över kanten från insidan till utsidan av skärmarna vid antennänden ?

För att få en uppfattning så får man ta till ett extremfall; att vi på något "magiskt sätt" lyckas åstadkomma en strömbalun med oändlig common-mode impedans. Detta kommer att hindra alla strömmar från att flyta på utsidan av kablarnas skärmar.

Då blir vi tvungna att se saken ur Kirchhoffs strömlags perpektiv:
Summan av alla strömmar med tecken som flyter ut och in ur kabelns ändar = 0

Om då lasten är osymmetrisk kommer dessa strömmar att fördela sig över lastens båda branscher så att summan blir = 0. Strömmarna kommer i sin tur att också fördela sig så att ingen ström flyter på utsidorna, utan bara på insidorna av skärmarna.

Den osymmetriska lasten, som vi för diskussionens skull förutsätter ha ett mittuttag, kommer då att ge upphov till en missanpassning i respektive koaxialkabels lastände och därigenom till stående vågor på både mittledaren och på skärmens insida. Energi kommer därför att flyta även mot sändarens utgång, och vad som sker med den i den änden beror på hur dess utgångsnät ser ut.

Att det finns common-mode impedanser i serie med skärmens utsidor som är oändlig medför att inga strömmar tillåts flyta på utsidan av kablarna, och därmed att vad man gör i sändaränden av dessa blir egalt för common-mode strömmar.

Däremot så måste strömvågorna som flyter på skärmarnas insidor på något sätt kunna förenas med sina ursprung i sändarutgången. Ifall det då inte finns någon returväg till en symmetripunkt vid sändaren när skärmarna är oanslutna torde det medföra att de måste reflekteras tillbaka mot laständen tills de överforts till lasten eller förbrukats som värme.

När det råder obalans i systemet så kommer inte längre skärmarna att befinna sig i någon symmetripunkt, varför man blir tvungen att ta med deras kretsekvivalenter när inimpedanserna bestäms för kombinationen matarledning + last, dessutom utan att energiprincipen överträds. Detta medför att impedansen kommer att sträva mot det värde vilket motsvarar den minsta energilagringen i systemet.

73/
Karl-Arne
SM0AOM

 

[Sparky]

SM7MCD

Nu blir det bara allt mer märkligt. Du vill veta hur allt fungerar, men du vill inte kunna något... Är du säker på att det är du själv som frågar?

Eftersom dessa faktorer redan är kända (bör iallfall vara av de som ser seriöst på tråden), så bantade jag ned frågeställningen till ett mera jordnära spörsmål ! D v s teorier om hur strömmarna bär sig åt i en koax i allmänhet och twinkoax i synnerhet. Verbalt + matematiskt. Men helst bara en gång per tråd !

Att älta samma sak under en längre tid, tillför inte debatten mycket.

Tarvar väl exempel: Öppen steges överlägsenhet, strömmarnas storlek avhängigt impedansen, förluster, osymmetri kontra symmetri både i antenn och matare m m m m

Och ett av erfarenhet upplevt funktionssätt vad gäller störkänslighet, effektivitet och handhavande.
Så enkelt borde det ha gått att få fram vad frågan egentligen gick ut på.

Karl-Arnes inlägg härovan visar att åtminstone han har förstått vad jag var ute efter.

Tur att jag fällde upp skölden, för nu börjar pajkastningen. Jag var beredd på att det förr eller senare skulle dyka upp någon med dessa ambitioner.
Jag nedlåter mig inte till att anlägga moteld. Ammunitionen (pajerna) tar väl slut, även om jag har några grovkalibriga kommentarer på lager

Eftersom jag är övertygad om att många följt tråden och tyckt att den var intressant, så väljer jag att bortse från enstaka klavertramp i debattetik.

Hade några följdfrågor men en del är redan besvarade elegant av Karl-Arne. De återstående löser jag på annat sätt.
Avslutar härmed mina bidrag till Twin-Koax. De flesta tyx nu veta hur det funkar, så jag får väl nöja mig med det.

Återkommer säkert med andra bidrag / frågor !

73's; Over and out. / Sparky

 

[sm6eng]

Hej
Ett försök till summering med fokus på vad de praktiska konsekvenserna blir när man väljer en Twin-koax istället för en stege, plus lite utvikningar.

1. Ju högre SWR desto större additionsförluster.

2. Additionsförlusten storlek beror även på val av matarledning och givetvis hur lång den är.

3. En stege har avsevärt lägre additionsförluster än en koaxialkabel. Vid högt SWR är det därför fördelaktigt att använda en stege som matarledning jämfört med att använda en koaxialkabel.

4. Högt SWR får man när man t.ex. kör en dipol på många frekvenser.

5. Vill man kunna använda en dipol på många frekvenser, på ett effektivt sätt, så är det lämpligt att använda en stege tillsammans med en balanserad matchbox. Valet av stege beror här på att antennen är missanpassad med högt SWR som resultat. OBS! även om vi använder en matchbox för att få ner SWR mot tranceivern så är det fortfarande lika högt SWR på matarledningen.

6. Impedansen mellan innerledarna i en Twin-koax, är dubbelt så stor jämfört med den karakteristiska impedansen hos en av koaxialkablarna som Twin-koax är uppbyggd av.

7. Användning av en Twin-koax kanske kan vara fördelaktigt i något enstaka fall. Om vi har en antenn som har en impedans på ca 100 j0 ohm så går det bra att använda Twin-koax (uppbyggd av två st 50 ohms koaxialkablar). Här blir SWR lågt och då kan vi bortse från additionsförlusterna.

8. Användning av Twin-koax ger betydligt högre additionsförluster jämfört mot användning av en stege. Att ersätta en stege med en Twin-koax, när man använder en missanpassad antenn, är därför en sämre lösning. Om vi har bra balans i vår stege så kommer matarledningen inta att plocka upp störningar, trots att den är oskärmad. Detta är den största anledningen till att använda en balanserad matchbox. vilken då bör vara linkkopplad.

9. Till sist, med referens till första frågan i tråden. Jag ser ingen fördel med att välja en Twin-koax för att mata en inverted V antenn.

/Bertil