Antennák

Az FD4 antennámon a következő lépés az antenna mérése, kihasználva a VNWA lehetőségeit.
Mivel az antennaszálak kimérését közel se tudtam azzal a precizitással elvégezni, mint a balun és a trafó elkészítését, nem lepett meg az első mérés eredménye. Jobbat is el tudtam volna képzelni.
FD 4 mérése, lent a H1000 kábel végén, markerek a sávközeli minimum SWR helyeken

FD 4 mérése, lent a H1000 kábel végén, markerek az amatőr sávokon

Azért hagytam ennyi görbét az ábrákon, mert így a következő paraméterek látszanak, a markersorban számszerűen kiírva:
S11 dB Reflexiós csillapítás ( kék )
S11 Real Z Az antenna impedanciájának, valós, ohmos összetevője ( piros )
S11 VSWR Állóhullámarány ( zöld )
S11 Imag Z Az antenna impedanciájának reaktáns összetevője ( lila ) előjel nélkül induktív, - előjellel kapacitív
S11 ( Z ) Impedancia, a valós és reaktáns összetevő eredője
A kábel alsó végén lévő mérésekből, az SWR görbéből az látszik, hogy 3,5, 7 és 14 MHz-en hosszú az antenna, a rezonancia lejjebb van a többi sávon viszont feljebb van. Ezt bizonyítja az Imag Z értéke is. 3,5, 7, 14 MHzen pozitív előjelű ( induktív ) értékeket mért a műszer, a többi sávon negatív ( kapacitív ) értékeket.
Akkor most nyugodtan hátradőlhetnék és gondolkodhatnák rajt, melyik szálat rövidítsem, vagy hosszabbítsam.
De! Nem szabad elfelejteni, hogy a koaxkábel két esetben viselkedik „koaxkábelként”:

De az FD4 nem egysávos antenna és a kábel már korábban felkerült a helyére. Mivel valószínű, hogy egy sávon se félhullám hosszúságú, ebben az esetben, hossztól, frekvenciától függő impedancia transzformációt végez. Tehát amit lent mértem az közel sem az, ami az antenna talppontjában ( a balun alsó végén ) lenne mérhető.
Még sohase használtam a VNWA DFT funkcióját, amivel kábelek hosszát lehet megmérni, azon az elven, hogy minden rövidzár vagy szakadás a kábel végén a mérésnél egy amplitudó ugrást okoz. De nemcsak a rövidzár, hanem minden csatlakozás, hullámimpedancia változás, kisebb, nagyobb ugrást okoz a jelen. A mérésnél a kábel rövidülési tényezőjét megadva, ezekre a helyekre markert téve, megkapjuk az adott hosszt, de ami fontosabb a futási időt is, aminek majd hasznát vesszük a következő méréseknél.
A VNWA-nak a „tudását” az adja, hogy a rádiófrekis jelnek nemcsak az amplitudóját, hanem a fázisát is méri. Ebből kifolyólag tudja egy adott ponton a komplex impedanciát mérni ( a valós és ú.n. imaginárius / reaktív, induktív és kapacitív / összetevőket ). De, ha kell természetesen a jel fázishelyzetét is.

Az ábrán az első marker a kábel hossza, a második valószínű a trafó kimenete. A 10713 psec futási időt ( 1,4 m )valószínű a balun és az 1:6-os trafó okozza.
Most következhet az a mérés, amikor a kalibrálási síkot az ún, ext. port menü segítségével a 118026 psec kétszeresével ( mivel a jel oda-vissza halad ), illetve az annak megfelelő fázishelyzettel, amit természetesen a program számol, eltoljuk a koax felső végéhez.
Így azokat a mérési adatokat kapjuk, mintha a koax felső végén végeztük volna el a kalibrációt, vagy a műszert közvetlen a szimmetrizáló balunra csatlakoztattuk volna.
Természetesen az előzőekben ismertetett módszer sokkal kényelmesebb.
És akkor nézzük, mit számolt a program a futási idő figyelembevételével, mit mértünk volna a balun talppontjában.

FD4 mérése a kábelhossz figyelembevételével:

Ami meglepő, az SWR ( piros görbe ) nem mutat számottevő változást. Viszont ha megnézzük a reaktáns összetevőket, ott már jelentős változás látható ! Hogy könnyebb legyen az összehasonlítás újra beszúrom az előbbi képet, mit mértem lent a kábel végén.

Ha a lila görbéhez tartozó marker értékeket nézzük, meglepő dolgot látunk:
3,5 MHz-en lent mérve az antenna -27.98 Ohm kapacitív reaktanciát mutatott. Viszont az SWR mérésnél a rezonancia, a minimum lejjebb volt ! Ez a dipol elmélet szerint azt jelenti, hogy az antenna hosszabb, induktív reaktanciát kell, hogy tartalmazzon. Akkor itt valami ellentmondás van. Nincs semmi ellentmondás, nézzük meg a felső ábrát. 3,5-ön 22,17 Ohm, induktív reaktancia. Helyreállt az igazság! Hogy az SWR nem változott nagy mértékben, annak az az oka, ha megnézzük a 22,17, illetve a -27,98 Ohm durván hasonló értékek, a reaktáns ellenállásuk közel azonos. Az Ohmos összetevő értéke sem különbözik durván, 18,02 illetve 26,72 Ohm.
Óh, sorry, most veszem észre, hogy a két mérésnél felcseréltem az SWR és az Imag Z színét és a markereknél a sorrendjét. Nem akarok új mérést csinálni, nézzétek el a szépséghibát. Ezen értékek eredménye az impedancia ( Z fekete ) értéke sem sokkal különbözik, 28,07 és 37,35 Ohm. Ideális esetben 50 Ohmnak kellene lenni, 0-hoz közeli reaktáns összetevőkkel.
A többi sávot egyenként nem elemezgetem itt, a leírtak alapján nézegessétek és elemezzétek.
A következő lehetőség a VNWA-val a mérés ábrázolása a Smith diagramon.
Nagyon röviden és tömören, mi ez?
Ez egy körskála, ahol a kör közepén az 50 Ohmos impedancia van ábrázolva mint vonatkoztatás. Ha egy jó minőségű 50 Ohmot mérünk, akkor a kör közepén egy pöttyöt látunk, a marker értéke meg 0.00 i 0.00, ami azt jelenti nincs eltérés az 50 Ohm-hoz képest és nincs reaktáns összetevő ( Egy valódi Ohmos terhelés ) Az i itt is az imaginárius összetevőt jelenti
Ha egy rövidzárat mérünk akkor a középső vonal bal oldalán lesz egy pötty, a marker értéke -1.00 i 0.00 . Ha egy szakadást mérünk, akkor a jobb oldalon lesz egy pötty és a marker értéke 1.00 i 0.00. Most láthatjuk ennek a mérésnek az előnyei egyikét. Míg SWR mérésnél mindkét esetben ( rövidzár, szakadás ) végtelen SWR-t látunk, de nem tudjuk melyik esettel állunk szemben. Ugyanaz van, ha 25 vagy 75 Ohmmal zárjuk le az SWR mérő kimenetét. 1:2 SWR-t mérünk, de nem tudhatjuk 25 vagy 75 Ohm-ról van szó. A következő előny, ha az 50 Ohmmal egy kondit teszünk párhuzamosan akkor a kondi értékétől függően a kör alsó felén lesz a jel a kondi nagyságától függően, és a marker értéke 0.00 -i 0.xx lesz. Ha pedig egy induktivitást teszünk párhuzamosan akkor a kör felső felén lesz a jel és a marker értéke 0.00 i0.xx lesz. Akkor nézzük most a mérést a Smith diagramon, a frekisávot leszűkítve 3,5 MHz-es sávra lent és a kábelhosszt beszámítva fent:
A felső ábrán segítségképpen bejelöltem az előbb leírt nevezetes helyeket. Itt láthatjuk, hogy az antenna 21,2 Ohm ohmos és 17,9 Ohmos, induktív ( pozitív előjel ) reaktív összetevőt tartalmaz, amik 27,77 Ohmos impedanciát eredményeznek. Az alsó ábrán a marker a kör alsó felében van, tehát kapacitív ( -31,91 Ohm )összetevő van az Ohmos összetevő értéke 27,85, az impedancia pedig 42,33 Ohm. Ugye mit tesz a koax kábel ?
Lent mérve azt hinnénk, hogy az antennánk kapacitív, ami ellenkezik a korábbi SWR görbével. De, ha a talppontba helyezzük át a mérést, helyreáll az igazság, az antenna hosszabb, ennek megfelelően induktív összetevőt tartalmaz. A Smith marker első tagja a -0,32 pedig azt jelenti, hogy az Ohmos összetevő az 50 Ohm és rövidzár között helyezkedik el.

Mire jó még a Smith diagram segítségével mért eredmény? Ha ez pl. egy egysávos antenna lenne és az Ohmos összetevő 50 Ohm környékén lenne akkor ha induktív reaktanciát mérünk, akkor egy azzal egyenértékű reaktív ellenállású kapacitást alkalmazva, a reaktív összetevőt lenullázzuk. Az antenna illesztését már csak az Ohmos összetevő határozza meg. Ezt a módszert, konyhanyelven kihangolásnak, szakmailag konjugált illesztésnek nevezik. Ezt a módszert természetesen nemcsak antennák esetén lehet alkalmazni, hanem pl. erősítők bemenetén, stb.
Tulajdonképpen ez a párhuzamos rezgőkör esete is rezonancián, akkor van rezonancia, ha a tekercs és kondi váltóáramú ellenállása megegyezik. Ilyenkor nincs reaktáns összetevő.
HA1YA, Gabi hívta fel a figyelmemet egy megoldásra. Valószínű egy ilyen jellegű mérés késztette a konstruktőrt arra, hogy a hosszabbik szálba egy 100 pf-es soros kondit iktatott be ezzel csökkentve az induktív komponenst.
Végül is a célom nem a pocsékra sikerült antennám mérése volt, hanem a bemutatása, hogy a VNWA hogy lehet segítségünkre az antennánk kimérésében. Természetesen nem mindenki tud 5-600 Eurot áldozni a műszerre. Van egy olcsóbb megoldás, EU1KY fejlesztett egy mini VNA nevű műszert, ami nagyjából a VNWA szolgáltatásait nyújtja. Rengeteg változata létezik, pl. saját LiIon akkuval, kijelzővel és különböző frekvenciatartományban. Viszont nagy előny, hogy a DG8SAQ által a VNWA-ra fejlesztett software használható hozzá. 20 –tól 60 Eur-ig található az E-Bay-on, vagy Aliexpressen és Bangood-on kiépítéstől függően. Irodalom a NET-en rengeteg található hozzá. Vásárlás előtt javaslom tanulmányozni.
Persze az általam használtakon még rengeteg dologra használható a műszer: Szűrők, kvarcok, tekercs, kondi és kábelek mérésére. De nemcsak mérésre, tanulásra is kiváló lehetőség.
Remélem ezzel a kis elmélkedéssel sikerült az érdeklődést felkelteni a műszer iránt.
Sajnos az életkoromnak megfelelően az én tudásom is erodálódik, ha valamiben tévedtem, rosszul fogalmaztam, kérlek javítsatok ki.
Még egy megjegyzés: az antennát megmértem sávonként a Smith diagram alkalmazásával de ide nem csatoltam be.

Az első DX-összeköttetések este kilenckor voltak A82Z Liberia és HA5AO Lesotho-ból 7P8AO hívójellel.

A HA5HRK weblapon 17624 megtekintéssel vezet a HA2EQD által indított téma a Hirschmann RO-280 antennaforgató karbantartásáról.

Hibák legtöbbször a vezérlőben fordultak elő:
T1, T2, T3 és uA741 csere volt már többször.

A mechanikában fogaskerék csere volt.
Csiga törés és fogaskoszorú ledarálás is történt már.

A potmétereket akkor szoktam rendbe tenni,
amikor egyéb hiba miatt hozzá kell nyúlnom.

A tavaszi karbantartás óta működik mind a három
forgató.

73 6nm Laci

Sokak által ismert a KG0ZZ Dave által már évekkel ezelőtt elkészített háromsávos antenna 160/80/40 méterre. A hosszabbító tekercsek 43 mm átmérőjű PVC csőre tekerhetők fel. Az induktivitásukat még nem sikerült megtudni de a megadott méretek alapján elfogadható pontossággal elkészíthetők.

A szerzőtől a youtube-on számos videó található főleg különböző antennákról, így erről is.

HA7EG Gyuri rábukkant egy weblapra, ahol nyolcas alakú loop antennákat látott.

Egy Youtube video alapján HA7EG Gyuri készített egy magnetic loop antemmát az 50 MHz-es sávra.

A közeledő Geminidák meteorrajnak köszönhetően az MSK144 hívófrekvencián máris három állomást vett:

HA7EG Gyuri elkészített egy magnetic loop antennát igen egyszerűen egy Youtube videóból véve az ötletet és a méreteket.

A loop anyaga a kábel-TV hálózatok kiépítéséhez használt koaxiális kábel -megfosztva a fehér köpenyétől.

Az eredmények ígéretesek, a Q-Show c. lapunkon láthatjátok, hogy a lakásból is és a padlásról is jó összeköttetések létesíthetők ezzel az egyszerű antennával.

A 2017. évi MRC Műszaki napok vezérgondolata, a "rádiószmog égen, földön" volt.

Erről a témáról számos bejegyzés született az Interneten. Sajnos, mint a legtöbb globális kihatású folyamat sokakat késztet arra, hogy megossza a gondolatait a nemzetközi rádiós közösséggel -gyakorta angol nyelven, amit mindannyian nap mint nap használunk.

Ebből a leglényegesebb mondat arra vonatkozik, hogy erős helyi zavartatás esetén a return channel egy távoli WebSDR lehet.

A University of Twente holland egyetem WebSDR létrehozásának a tanulságai vezérfonalat jelentenek egy jó szélessávú vevőantenna látrehozásához.

Keress egy teljesen zajtalan helyet a tetőn, és tedd oda a bot antennát egy, jó dinamikájú - nagy erősitésű - zajtalan - szélessávú erősitővel a talppontjában!

Ami az antenna után következik az természetesen egy kiváló minőségű pl. SDR vevőkészülék.

Az A WebSDR létrehozója Pieter-Tjerk de Boer PA3FWM az első Internet-hivatkozásban ezt írja:

For now, the system has been configured for 8 bands of each 600 kHz wide. In future, we intend to install a system with continuous coverage like the experimental system that has been active from my (PA3FWM's) home.

A rendszer jelenleg nyolc 600 kHz széles sávra készült. A jövőben egy olyan rendszert szándékozunk telepíteni, ami folyamatos sávátfogást biztosít de a kísérleti rendszer még a szerző (PA3FWM) otthonában üzemel.

1/4 hullamú 160M inv-L, nagyon keskeny a sávszélessége mérete ebből adóan fontos hogy melyik szegmensben akarod használni.
A kiindulási méret amelyet lényegesen meghaladtam 24.5m a vízszintes és 12.5m a függőleges tehát 2/3 - 1/3 az arány.

Ma hajnalban máris sikerült vele átkiabálni az óceánon. A teljesítmény mindössze 100 W volt.

Mindig utánanézek azon jó fülű rádióamatőrök antennáinak, akik a cw jeleimet leveszik 160 méteren,
átlag 1000 km, vagy nagyobb távolságról.
Ime az egyik.

GTV 2-14w Yagi with bent Driven Element

From EME + SSB band to 145.5 MHz - Wideband Antenna Version (OWA-style)

WSPR kísérlet 200 milliwattal egy OCF dipól és egy vertikális antenna összehasonlítása céljából:

HA6NM némi átméretezéssel életre keltett egy régi jól bevált yagi antennát:

The antenna itself is a turnstile, what really is just two inverted vees perpendicular to each other on a single mast, driven 90° out of phase.

The antenna has four arms, let's call them A, B, C, and D. A-C and B-D are the two inverted vees. The arms should be arranged so if you look at the antenna from above, and read A-B-C-D, you go counter clockwise (see on rajz-antenna.jpg). This direction is also called "right handed", because if you grab the mast with your RIGHT hand, your thumb will point up, the other fingers will point to the direction of the rotation.

The antenna mast should be 5.5m high (anywhere between 5-6m is fine). The length of the antenna arms are 13,19m PLUS the 3m non-conducting thread to tie the arms to the ground. Done properly, the antenna wire ends should be about 1m from the ground. This arrangement gives near 50 ohms impedance over reasonable grounds (no deserts or salt water, sorry :) ). According to my experiments, no tuning is necessary over average / good ground, SWR were less that 1.5 every time.

The two inverted vees are driven 90° out of phase to produce circular polarization. The direction (left hand or right hand) is decided by the direction of the phase shift. if A-C is ahead of B-D, the direction is RIGHT, otherwise it's LEFT.

There are two auxilliary circuits ("rajz-aramkorok.jpg"). One is a switched bias tee sending or not sending DC power via the antenna coax (found at the left side of the drawing). The other circuit is a 90° hybrid implemented with a resonant circuit. This is called a "twisted wire hybrid", it features two capacitors and an inductor / transformer. This circuit also has relays that switch the output so the direction of the circular polarization can be controlled (found at the right side of the drawing). When the relays are NOT energized, the B-D vee is ahead of A-C, therefore the antenna is LEFT handed, if they are switched on, the antenna is RIGHT handed.

Circuit 1 uses some generic PNP and NPN transistors to combine the DPDT switch and the key input "signals" and send (or not send) power up the antenna coax. C1 is non-critical, it shouldn't have much voltage across it, and since the antenna shouldn't be used over a 100 watts, there shouldn't be large currents either. Jellybean ceramic types suffice. Same goes with C2. R3 and R4 are bleeding resistors, also non-critical. D1 is there to prevent inductive kickback from the relay coils and the cable.

Circut 2 separates the DC and RF with C3-C4 and L2. These are the same types as C1-C2 and L1 in Circuit 1. The DC signal turns the relay(s) on or off. You can use two SPDT or a DPDT relay, as long as coil and contact voltages and currents are OK. R5 is also a bleeding resistor, and is also non-critical. R6 should be a beefy 50 ohm rf resistor. Normally, and in theory there is no power on it, but if the antenna is not tuned absolutely perfectly (so 100% of the time :) ), some of the power will be lost to this resistor. If the antenna wires break, a significant portion of your 100W can go here, so better size this to at least 10W (mine is build for 20W just to err on the safe side). C5 and C6 should be quality hihg voltage RF capacitors, such as silvered mica or good plastic foil (WIMA for example). T1 and T2 are common mode chokes, should be wound with 50 ohm coax, and have sufficient choking resistance. A solution can be seen on balun.jpg (attached).

L3, C6 and C5 are critical. Ideally you should use an oscilloscope to check the phase shift and balance. A much time-consuming solution would be to use a whimpy little resistor for R6, dummy loads for the antenna, and check R6 for heating (or smoke :) ), while adjusting the turns & spacing on L3.

Circuit 1 should be placed close to the radio, and plugged into a 11-15V power supply, the appropriate connectors hooked up to the radio's tx/rx antenna port so it's between the radio and the antenna (like any other bias tee). It can be switched by hand, using the DPDT switch. There is also a "key" input that sould be connected to the radio's key/ptt out port.

Circuit 1 is basically a bias tee, that has two controls: the radio's PTT and the manual DPDT switch. It in essence operates like an XOR gate: the DPDT switch decides wether it's sending the power to circuit 2 when the PTT is pressed, or when it's released.

This is necessary for two CP stations in QSO because during NVIS propagation the reflected wave changes direction, right circular polarized waves become left CP and vica versa. If a station is receiving in RHCP, the other must transmit in LHCP, or the signals will be greatly attenuated. (The attenuation depends on the propagation and the antennas, during experiments ~20dB attenuation could often be observed.)

If both wish to transmit LEFT handed, both should receive RIGHT handed, so they MUST switch directions on receive and transmit. Circuit 1 does this. You can transmit RIGHT and receive LEFT of course. The other station must do the same of course.

This looks kinda complicated compared to conventional "antenna systems" (I mean wires thrown up trees :) ), so better be some advantages right? :) There are. Any wave entering the ionosphere from below produces two CP waves, an "ordinary" (O) and "extraordinary" (X). These waves propagate somewhat differently. When NVIS is just kicking in or going away, often only the X waves are reflected back to earth.

Transmitting RHCP and listening to LHCP uses the "O" path, otherwise it's the "X" path.

If someone is using linear polarization (LP), much of their energy is lost: first the O wave will go to space, and second, the X wave being circularly polarized, the other (LP) station will lose about 3db again. Listening to LP stations with CP antennas at the "happy hour" (when there is only X propagation) gives an instant 3db plus. Not much, but it's there.

If the other station is also CP, it can transmit so you only use the X path, when it's the only one available, avoiding the X/O splitting loss and polarity mismatch loss entirely. One should expect about 6dB improvement. Still not much, but sometimes it makes a difference.

What happens when both X and O paths are viable? Well, they often have different properties in terms of attenuation and fading, so two CP stations can choose freely which path to use, and often actually makes sense to change paths. This can also be useful with CP-LP QSOs.

Distant QRM could arrive as either the X or the O wave, and therefore could be greatly attenuated by switching to the opposite path. (I did this indeed in practice. Only once, but still. :) )

Noise levels can be different on the two paths, this is something we experienced during the experiments.

So wrapping it up:

- CP stations can receive LP stations better during certain conditions (a minority of the time, but still).

- CP stations can reach other CP stations just plain better.

- Sometimes distant QRM can be attenuated.

- If both X and O paths are viable, the best one can be chosen.

References:

- https://www.agentschaptelecom.nl/sites/default/files/2015_-_witvliet_-_measuring_characteristic_wave_isolation_-_ieee_apm.pdf
- http://www.pa3ect.eu/start/thoughts-on-nvis-circular-polarization-by-pa3ect/

Attachments:

"rajz-antenna.jpg" is a sketch that shows the sizes of one arm.

"rajz-aramkorok.jpg" is a sketch showing the switching and hybrid circuits.

"balun.jpg" is a photo of one of the output baluns. It's 15 turns of RG-174u on two FT82-43.

"hybrid_inductor.jpg" is a photo of the inductor used in the hybrid. It's 15 turns of twisted enameled wire on a single T94-6 core.

A HG5QMA-féle ATU elnyerte a végleges formáját és a teljes dokumentáció a letölthető L-match fájlban olvasható.

Hogyan készítsünk házilag folyamatosan változtatható induktivitást az antennahangoló egységbe. HG5QMA munkája:

Nem új dolog, én most építettem meg. Magyarországon nem nagyon terjedt el ismereteim szerint, bár tudom, hogy sokan ismerik a netről.

Három sávra készült el: 21-28-50MHz-re, s ávonként külön koax táplálással, RG58 tipusú kábellel.
Forgatom és forgatni kell. Elég jó irányhatása van.Bővebb információ és számoló program:

Az egész antenna kb. 5kg súlyú. A pecabotok hossza 5 méter körül van.
A huzalok legnagyobb befoglaló mérete 190x520cm. Lakótelepi háztetőkre elfogadható méret.
DK7ZB oldalán is jó leírás található.