Lördagen den 18 juni anordnade Ham-Club Lundensis SK7CE Field Day å Linnebjer Naturområde nordost Lund.

Det är ett lättillgängligt område med flera bra stationsplatser, gläntot och höga antennträd.

Under tidigare portabelaktiviteter bl a på samma plats som igår har många olika kombinationer radio/antenn provats och utvärderats. Bäst har vanliga horisontella dipoler så högt upp som möjligt fungerat.

Denna gång var planen att prova hur Whaddon Radio Set MK VII mer känd som Paraset fungerade i fält och med typiska enkla antenner som användes av agenterna under andra världskriget för att skicka underättelseinformation från de ockuperade länderna till huvudkvarteret Bletchly Park.

Då på den tiden packades Paraset med tillhörande vibratoromformare och batterier i en liten brun resväska för att inte väcka för stor uppmärksamhet.

Som alternativ till resväska har jag byggt upp stationen kring två stycken US/NATO Ammo cans modell M2A1. Designen på dessa robusta plåtboxar är från 50-talet och används fortfarande runt om i världen. Boxarna har försetts med schablonmålad text.

Den vänstra boxen innehåller själva radiotransceivern Paraset, en tillbehörsbox med kristaller och några olika attiraljer samt antenn- och hisslinor. Även ett mindre jordspett, jordlina, papperslogg och pennor får plats här.

Den högra boxen innehåller ett 12 V ackumulatorbatteri,voltmeter, spänningsomvandlare från 12 V till +360 V anodspänning till rören samt en lågfrekvensförstärkare och högtalare för att slippa lyssna i 2000 ohm hörlurararna som användes i original till Paraset. Även en RF-styrd medhörningsoscillator ingår i systemet. Den gula sladden är pick up antenn för medhörningsoscillatorn.

Ett uttag för glöd, anodspänning och LF har monterats på batteriboxen och ansluts via en 1 m lång mjuk kabel till Paraset.

Paraset passar fint att förvara i ammunitionsboxen och det finns som sagt plats för div tillbehör och antennlinor m m. Sändaren är kristallstyrd med stålröret 6V6 och lämnar lite drygt 5 W på 7 MHz. Mottagaren har två 6SK7 rör. Ett som återkopplad detektor och ett som LF-förstärkare för att driva 2000 ohm hörtelefonerna. Längst ner till höger sitter knoppen till den inbyggda telegrafinyckeln som fungerar bra men inte känns som en äkta LM-nyckel från 1800-talet. Dock för ändamålet att sända korta meddelande är den fullt användbar. Vid transport förvaras rören i klämmorna på locket.

Avstämning av antennen sker med hjälp av två glödlampor. En lampa i anodkretsen i sändaren och en lampa i antennkretsen. De båda avstämningsrattarna ställs för maximal ljusstyrka i lampan för antennkretsen. Den andra lampan i anodkretsen lyser när oscillatorn svänger och även ljusstyrkan i den maximeras.

Som alla återkopplade mottagare så kan det vara lite trickigt att finna motstationerna. Frekvensen ändrar sig beroende på återkopplingsgraden. För maximal mottagarkänslighet ställs återkopplingen precis så att detektorn börja svänga men ytterst svagt. Känsligheten är då ungefär som vilken modern radio som helst och inställningen lämpar sig för att ta emot mycket svaga signaler.

När signalstyrkan ökar så tenderar mottagaren att bli överstyrd och återkopplingsgraden får ökas. Samtidigt sjunker mottagarens frekvens så det gäller att ha full koll på skruvandet. Indexstrecken på skalan är mest som referens och har ingen koppling till aktuell mottagarfrekvens. I originalutförandet täckte mottagaren 3,3 – 7,6 MHz på ett halvt varv på vridkondensatorn. Att finna sin motstation under sådana förutsättningar torde ha varit en prövning av tålamodet. Därför har försett min mottagare med bandspridning så att området 6,95 – 7,2 MHz täcks in på ett halvt varv på vridkondensatorn.

Utöver den nämnda frekvensändringen vid återkopplingspådrag (5-10 kHz) driver mottagaren en aning (5-10 kHz) de första 10-20 minuterna innan rören och chassiet värmts upp och beroende på omgivningstemperaturen. Så det är inte helt lätt att finna någon som svarar på ett CQ om denna nu inte är jättestark förstås.

Som “fuskhjälpmedel” använder jag denna lilla transistoroscillator som svänger på exakt samma frekvens som när kristallen sitter monterad i Paraset. Kristallen flyttas över till testoscillatorn och den röda knappen trycks ner. Signalen hörs lagom starkt i Paraset och det är en snabb enkel kontroll som säkerställer att mottagaren lyssnar på samma frekvens som sändarens kristall.

Ett annat bra hjälpmedel är denna Antenna Tuning Indicator av fabrikat Allgon som i all sin enkelhet bara innehåller ett känsligt visarinstrument, en diod och en potentiometer för känsligheten. En mindre modifiering har gjorts i pick up spolen för att 7 MHz skall indikeras. Instrumentet användes förr i tiden för att klippa till VHF mobilantenner och snäpps fast på antennsprötet nära antennfästet. Sen klipptes sprötet ner 1 cm i taget tills max utslag erhölls eller då utslaget precis började minska igen.

I mitt fall snäpps instrumentet med sin “tvättklämma” på antenntråden och det går lätt att justera sändare till max relativ uteffekt. Dock är lamporna tillräckliga och ger samma resultat.

Hela stationen uppkopplad. Som antennanslutning används en stor kristallhållare av samma typ som för kristallen. För att passa vanliga FT243 kristaller har jag gjort en adapter och samma sak för anslutning av antenn och jord. En adapter som försetts med två polskruvar.

I systemet ingår ett kort jordspett som behövs i det fall batteriboxen och Paraset står isolerat från marken på ett bord eller liknande. Jordningen hjälper till att stabilisera avstämningen men tycks inte påverka antennverkningsgraden alls. När Paraset står direkt på marken så räcker kopplingskapacitansen från plåthöljet till marken och jordspettet behöver inte användas.

Som nämndes inledningsvis så var tanken att prova enkla antenner och se hur Paraset fungerade under “svåra antennförutsättningar” De första två timmarna användes 9,7 m linan där ca 3 m hängdes snett upp i ett träd och resten ca 7 m horisontellt ca 2,5 m över marken. En verkligt usel antenn jämför med de möjligheter som fanns att sätta upp något bättre.

Senare under dagen förlängdes antennen med 12 m linan och hissades i den bortre änden upp till ca 6 m höjd. Sändarens mycket enkla antennkrets klarar olika antennlängder utan problem även om den inte är designad för maximal anpassning och verkningsgrad. Men med tanke på omständigheterna och användningsområdet under WWII är det en synnerligen elegant lösning. Skruva på rattarna till max ljusstyrka. Klart. Sänd meddelandet på överenskommen frekvens och tid. Packa ihop och lämna platsen fort.

Så kunde det nog ha sett ut i skogarna på 1940-talet också. Gårdagens övning resulterade i sex förbindelser med SM, DL och OZ.

Reverse Beacon Network visar några av eftermiddagens träffar. Med en bättre antenn så räcker 5 W med marginal för kontakter med hela Europa och även DX när bandet är någorlunda öppet.

Denna typ av antenn är inte ny och det finns många beskrivningar och varianter om man söker i litteraturen. Gemensamt för de flesta beskrivningarna är att man utelämnat viktig information och förenklat konstruktionen till den grad att antennen inte fungerar särskilt bra.

I grunden är det en mittmatad vertikal halvvågsdipol men där den nedre halvan av dipolen utgörs av matakabeln. Som isolator mellan den del av matarkabeln som ingår i antennen och resten av matarkabeln som är ansluten till radiostationen krävs någon typ av strömdrossel med så hög common mode dämpning som möjligt.

I de flesta konstruktionerna man finner på nätet har matarkabeln lindats som en spole med ca 5-6 varv. Impedansen i en sådan anordning blir inte särskilt hög och därför blir inte heller isolationen tillräcklig. Ett sätt att konstatera att isolationen är för låg är att SVF ändrar sig beroende på hur matarkabeln placeras eller om man drar med handen längs kabeln.

En annan sak som inte tas hänsyn till är att impedansen i en vertikal dipol placerad nära marken hamnar i häradet kring 100 ohm vilket betyder att SVF aldrig kan bli bättre än ca 2:1 mätt i matningspunkten mellan antennen och matarkabeln. Genom att klippa till matarkabelns längd kan man dock förbättra SVF som sändaren ser.

En antenn vilken som helst bör inte vara avhängig av matarkabelns längd och förläggning. Lösningen ligger i att förbättra anpassningen mellan antenn och matarkabel.

Så ser den färdiga antennen ut med de mått som beräknats enligt EZNEC och sedan verifierats i verkligheten. Eftersom både PVC-isoleringen på antenntråden och glasfiberspöt sänker våghastigheten så måste man ta hänsyn till detta vid konstruktionen.

Procedur för uppmätning av verklig matningsimpedans och injustering av dipolens längd:
En vertikal halvvågsdipol bestående av 0,75 mm2 vanlig PVC-isolerad mjuk installationsledning tejpades på ett 11 m långt glasfiberspö. Matarkabeln lämnade antennen horisontellt ca 10 m för att inte påverka. Matarkabeln som var ansluten till HP8753D Nätverksanalysator kalibrerades Open Short Load.

Avståndet mellan nedre delen av dipolen och marken varierades från 50 cm till ca 1 m. Antennentrådarnas längd justerades för resonans på 14,050 MHz. Uppmätt impedans hamnade i häradet 90-95 ohm resistivt. Trådlängden mättes upp med måttband och matades in i EZNEC som visade resonans på en betydligt högre frekvens beroende på att Er- och Tj- värdena för PVC-isoleringen och glasfiberspöt ännu inte lagts till.

Typiskt Er för PVC och glasfiber är ca 4 och det visade sig att med Er 4 och 1 mm tjocklek på isoleringen så visade EZNEC resonans med den trådlängden som klippts till och mätts in praktiskt.

Samma procedur gjordes med en vertikaldipol tillverkad av RG58 som har 5 mm diameter. Eftersom en ledare med större diameter ger lägre induktans så får man kompensera genom att göra ledaren ca 100 mm längre än den tunnare ledaren som först mättes upp. Impedansen vid resonans på 14,050 MHz mättes upp och hamnade i häradet 98-104 ohm lite beroende på hur matarkabeln svajade i vinden. Användning av Er 4 och Tj 4 gav resonans i EZNEC på 14,050 MHz med den trådlängden som klippts till och mätts in praktiskt.

En tredje provdipol tillverkades där den övre delen utgjordes av den tillklippta 0,75 mm2 tråden och den undre av koaxalkabeln. Dipolen matades som tidigare i mittpunkten och matarkabeln lämnade antennen horisontellt för att inte påverka. Impedansen uppmättes till 98 ohm resistivt vid 14,050 MHz.

Nästa steg i konstruktionen var att mata vertikaldipolen som avsett via den nedre dipolhalvan. Som isolator användes en strömdrossel bestående av 7 varv tunn koaxialkabel lindad på ett ferritrör. Drosseln är beskriven i ett annat inlägg här på bloggen. Sök på “Strömdrossel”.

Nätverksanalysatorn anslöts till strömdrosseln och det kunde konstateras att resonansfrekvensen låg ett par hundra kHz lågt som förväntat eftersom drosseln inte har så hög isolation som t ex en isolator av porslin. För att kompensera för drosselns påverkan kortades den undre dipolhalvan en aning tills resonansfrekvensen åter hamnade på 14,050 MHz. SVF visade strax under 2:1 som å ena sidan är användbart om man har en radio med inbyggd ATU men å andra sidan är onödigt högt.

För att anpassa 98 ohm till 50 ohm kan man använda en kvartvågstransformator av 70 ohms koaxialkabel. Närmaste standardkabel är RG59 som har 75 ohm. Eftersom man måste räkna med hastighetsfaktorn 0,66 så blir kabeln inte tillräckligt lång för att utgöra den nedre dipolhalvan. Därför skarvades en bit RG58 till.

Kvartvågstransformatorns med RG59 längd justerades in med hjälp av nätverksanalysatorn och förlängdes sedan med RG58 tills den totallängd som tidigare klippts till och visat resonans på 14,050 MHz. En ny antenn tillverkades och tejpades fast längs glasfiberspöt. Resonansen hamnade aningen högre upp på 14,1 MHz och SVF mättes till 1,2:1 vilket stämmer väl överens med tidigare simuleringar i EZNEC och praktiska mätningar.

Bästa anpassning mot 50 ohm erhölls med den undre dipolhalvan ca 90 cm över marken. Höjden är inte särskilt kritisk. Med resonans på 14,1 MHz håller sig SVF under 1,5:1 på hela 20 mb.