Vertikal koaxialdipol för 14 MHz

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.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.