|
|
|
Masurarea impedantei antenelor
Dumitru Lesovici YO4MM
Putem fi multumiti daca regland o antena am obtinut RUS=1,5 sau mai putin, deci puterea reflecatata este 4% sau mai putin. Aceasta inseamna ca impedanta antenei este putin diferita de 50 ohmi si daca nu este la rezonanta, are si o componenta inductiva sau capacitiva.
Conectand coaxialul antenei la un masurator de impedante, in general se constata ca impedanta este mult diferita de 50 ohmi. Cauza este lungimea oarecare a cablului coaxial, care transforma impedanta antenei in alta valoare, in general neconvenabila pentru transceiver. Impedanta neconvenabila poate fi transformata in 50 de ohmi cu un transmatch.
Coaxialul nu transforma impedanta antenei daca are lungimea electrica λ/2 sau multiplu de λ/2. O astfel de lungime de coaxial trebuie folosita la reglajul antenei si chiar ulterior, in trafic.
Pentru un coaxial cu factor de scurtare k=0,66 lungimile n * λ/2 calculate pentru frecventele 14,05 - 21,05 MHz si 28,1 MHz se dau in tabel, in metri.
Daca antena este monoband, pentru portiunea de telegrafie se poate folosi lungimea din tabel care convine practic.
Pentru cele 3 benzi exista lungimea 14,09 m, care are 2*λ/2 in 14,05 MHz, 3*λ/2 in 21,05 MHz si 4*λ/2 in 28,1 MHz - care nu modifica impedanta antenei si lungimea 28,18 m, buna pentru cele 5 benzi si chiar 56,37 m.
Pentru portiunile de fonie ale celor 3 benzi, lungimea coaxialului poate fi 13,95 m sau 27,9 m sau 55,8 m.
Curentul "de exteriorul tresei" produce rezonante si radiatia nedorita a fiderului, plus deformarea diagramei de radiatia a antenelor, in special tip beam. De aceea coaxialul se conecteaza la antena prin intermediul unui balun, sau se dispune sub forma de colac cu diametrul de ~15 cm, 5-7 spire, chiar langa bornele antenei.
N.R. Manuscrisul original trimis de autor prin posta poate fi citit la aceasta adresa.
- Dumitru Lesovici YO4MM
-
Articol aparut la
15-3-2019
5447
Inapoi la inceputul articolului
|
| Comentarii (9) |
|
| Postat de Oproescu Gheorghe - Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2019-03-15 12:16:31 (ora Romaniei) | | | Este corect, o linie de alimentare in semiunda nu intra in ecuatia impedantelor, la capatul de jos al ei "se vede" doar impedanta antenei. Singura problama este legata de adaptarea intre o antena simetrica si o linia asimetrica, asta necesita un balun. De preferat un balun 1:1 deoarece, in acest caz, adaptorul de antena aflat la emitator va adapta iesirea acestuia (50 Ohm) direct la antena. Chiar daca antena este un dipol bine acordat, acesta va avea o componenta reactiva neglijabila dar componenta activa nu va avea valoarea teoretica de 75 Ohm (dipol deschis) decat daca ar fi la o distanta foarte mare fata de sol, functie de inaltimea sa rezistenta de alimentare va fi de la cativa Ohm pana la putin peste 90 Ohm, eset deci necesar un adaptor de antena. De exemplu, pentru 14.2 MHz un dipol lung de 10.019 m aflat la 3.8 m fata de sol va avea o rezistenta de alimentare de 48.7 Ohm, o reactanta de -0.14 Ohm si unghiuri de plecare pe foarte multe directii (aproape circulara in pan vertical), nu necesita adaptor de antena. Daca va avea o lungime de 10.306 m plasat la 8 m de sol va avea o rezistenta de radiatie de 88.6 Ohm, o reactanta de +0.23 Ohm si unghi de plecare de cca 35 grade fata de orizontala, este necesar adaptorul de antena. In aceste cazuri - si in oricare altele - linia de alimentare in semiunda usureaza adaptarea antenei, in caz contrar adaptorul emitatorului va adapta un ansamblu linie-antena, protejand doar etajul final, cu efecte energetice discutabile. 73! |
|
| Postat de Oproescu Gheorghe - Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2019-03-15 13:02:07 (ora Romaniei) | | Revin pentru o incercare. La https://www.filehosting.org/ este o gazda la care se pot incarca fisiere de orice fel si care pot fi apoi descarcate de diversi beneficiari. Precizarile acestei gazde arata ca se poate incarca si descarca un numar nelimitat de fisiere. Am incarcat si eu un fisier, pe care l-am putut descarca de proba de cateva ori, apoi descarcarea nu a mai functionat. La https://www.filehosting.org/file/details/787577/Antena%20dipol%20simetric.rar am incarcat o arhiva cu un soft care calculeaza anumite elemente la antenele de tip dipol simetric precum impedantele de radiatie si de alimentare (cu si fara efectul solului) precum si directiile de radiatie, din care am luat si datele din comentariul anterior. Cand se opteaza pentru impedanta de alimentare apare un buton care, daca este apasat, face minimizarea reactantei prin modificarea lungimii antenei. Ma intereseaza daca descarcarea functioneaza si la alte adrese de e-Mail. TNX, 73!
| |
Comentariu modificat de autor. |
|
|
| Postat de Marian - YO4HGX (yo4hgx) la 2019-03-16 21:42:08 (ora Romaniei) | | Analizoarele de antene moderne pot masura lungimea coaxialului si pot fi setate sa tina cont de aceasta la afisarea parametrilor. Pentru instrumente mai arhaice folosirea lungimilor de multipli de L/2 e o buna practica... insa strict pentru masuratori.
In practica, eu as fi mai atent la calitatea coaxialului in sine, care poate introduce pierderi mult mai mari decat dezadaptarile datorate lungimii coaxialului si/sau impedantei complexe specifice a antenei.
Spre exemplu pentru banda de 20m, la SWR1:1 100m de RG58 va produce o pierdere proprie de cca. 6dB (75%) iar o dezadaptare de SWR3:1 va mai adauga o pierdere de doar cca. 1dB (6%).
In aceleasi conditii de lungime de 100m si SWR1:1 un LMR400 are pierderi proprii de cca. 1.5dB (29%) iar o dezadaptare de SWR3:1 va ma adauga doar cca. 0.7dB (10%).
Cu alte cuvinte, daca distanta pana la antena noastra este sa zicem de 31.5m, lungirea cablului coaxial pana la valoarea "optima" de cca 56.4m este total nejustificata practic, mai ales daca se foloseste cablu de calitate inferioara.
In plus, cu cat cablul este mai lung cu atat SWR-ul se "amelioreaza". |
|
| Postat de Oproescu Gheorghe - Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2019-03-17 09:00:05 (ora Romaniei) | | Pentru cine nu are un analizor modern poate folosi aplicatia de la https://www.filehosting.org/file/details/787924/Calculare%20impedante%20la%20antene.rar
Masurand impedanta la capatul de jos al cablului cu orice fel de dispozitiv, oricat de vechi si introducand in aplicatie datele cerute de acesta se poate afla impedanta reala a antenei ca si cum ar fi fost masurata la bornele ei, lucru greu de facut la antenele pentru US aflate pe pozitia de lucru, stiut fiind ca aceasta impedanta depinde mult de inaltimea fata de sol si nu pot fi coborate pentru o masurare corecta. Acest lucru serveste la a face modificari ale lungimii antenei pentru ca ea sa fie acordata, adica sa nu mai prezinte reactanta.
Cat priveste regula multiplului intreg de semiunde pentru lungimea cablului, nu trebuie neglijata oricat de moderne ar fi analizoarele sau adaptoarele de antena. Cu aplicatia aratata mai sus se poate verifica si ce impedanta apare la partea de jos a cablului coaxial cand se cunoaste impedanta antenei si caracteristicile cablului. Astfel se poate vedea ca la o antena fara reactante (antena acordata), la capatul de jos al cablului coaxial apare si reactanta daca lungimea acestuia nu este multiplu intreg de semiunde, emitatorul debitand pe o sarcina complexa formata din antena si cablu care contine o componenta disipativa (care transforma energia primita de la emitator in energie de unda electromagnetica) si una reactiva (conservativa, energia de pe aceasta nu se transmite undei si se intoarce la emitator), care trebuie "oprita" din adaptor pentru a proteja etajul final. Ansambul cablu-antena se comporta ca un consumator din care radiaza si cablul, lucru cu atat mai evident cu cat nu exista nici adaptarea dintre cablu si antena, antena "trimite" unde inapoi in cablu. Daca lungimea cablului este multiplu de semiunde el iese din "ecuatia" emitator-cablu-antena ca si cum emitatorul, cu adaptorul sau, ar fi cuplate direct la antena. Asta elimina un mare neajuns, dezaptatarea dintre cablu si antena care nu se poate rezolva decat cu un adaptor pretentios si care adauga greutate la punctul de alimentare a antenei.
Daca la acesata cerinta, de multiplu de semiunde, se mai adauga si folosirea unui cablu coaxial de buna calitate, randamantul antenei poate fi imbunatatit cu mijloace mai putin costisitoare. Chiar daca LMR400 poate costa 1,6---2 Eur/m (https://www.anico.ro/anico_h1000_a_lmr_400_50_ohm_koax_kabel_462) este mai putin decat un adaptor montat intre antena si cablu, iar avantajele multiplului de semiunde se mentin si nu pot fi inlocuite de analizoarele moderne pentru antene sau de adaptoarele aflate langa sau in emitator. |
|
| Postat de Marian - YO4HGX (yo4hgx) la 2019-03-17 13:26:10 (ora Romaniei) | | Cartile despre antene de acum 20-30 ani contin multe... sa zicem "inexactitati". Nu am nici timpul nici dispozitia de a ma lasa antrenat in dispute teoretice sterile sau mituri urbane.
Pentru cei interesati de subiectul topicului, un interesant "studiu de caz" pe tema lungimii coaxialului si folosirii ATU poate fi lecturat la:
http://mirror.thelifeofkenneth.com/lib/electronics_archive/HowMuchCoaxialCable-aCaseStudy.pdf
Autor: L. B. Cebik W4LNR |
|
| Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2019-03-17 13:48:18 (ora Romaniei) | | Pentru a patrunde mai bine natura comentariilor lui YO4BKM si YO4HGX, sugerez celor cu profesii fara legatura cu fizica, electronica, electrotehnica, radiotehnica etc. si mai putine abilitati de calcul sa foloseasca unul din numeroasele calculatoare online pentru "coaxial cable loss". Ex. https://www.qsl.net/co8tw/Coax_Calculator.htm .
Poate mai mult ca in alte domenii ale radioamatorismului, preocuparile in materie de antene ar trebuie sa fie un exemplu de arta a compromisului. Fiecare metoda are avantaje si dezavantaje si consider ca fiecare trebuie sa-si i-a deciziile in mod specific si nu generalizant.
Folosirea cablurilor coaxiale in multipli intregi de λ/2 este o metoda excelenta dar are limitari: se potriveste doar la antenele monobanda. Datorita faptului ca pierderile totale depind de datele specifice ale coaxialului, lungimea specifica, frecventa de lucru si SWR-ul la bornele antenei (nu in shack), decizia trebuie luata dupa ce se cauta cu ajutorul calculatorului online punctul de la care care lungimea cablului in λ/2 poate produce mai multe pierderi decat beneficii.
In ceea ce priveste conditia ca reactanta in practica sa fie j0 Ω, slaba speranta chiar si acolo unde se folosesc condensatori sau bobine variabile de compensare/neutralizare a reactantelor.
Acolo unde pentru atenuarea curentilor de mod comun se folosesc 1-2 balunuri de tip "ugly balun", trebuie luat in considerare ca si acestea contin lungimi considerabile de coaxial (in special sub 14MHz).
Folosirea analizoarelor de antena a devenit in opinia mea cvasi-obligatorie si asta din cauza ca este singura metoda actuala care ne arata situatia atat a componentei rezistive R cat si a reactantelor. Conditia este ca analizorul sa fie capabil sa masoare impedanta complexa Z=R+/-jX Ω astfel ca analizoarele foarte ieftine care masoara doar |Z|, sunt lipsite de utilitate practica si constituie o investitie inutila (in opinia mea) in materie de antene.
Folosirea tunerelor in shack sau remote trebuie bine cantarita si de multe ori folosirea lor pentru SWR <1:2 este mai putin benefica. Un tuner incorect ales sau calculat, construit cu bobine hiper-economice, poate determina pierderi insemnate chiar daca transceiverul vede un SWR aproape de 1:1. Colegul nostru YO8CRZ abordeaza bine aceasta chestiune in ultimul volum al trilogiei "Radiotehnica teoretica si practica".
Inca un factor in acuratetea calculelor manuale sau prin softuri, este folosirea de date standard pentru cablurile coaxiale. Din pacate, aceste softuri lucreaza conform standardelor si/sau intelegerilor la nivel de industrie din urma cu cateva decenii. In ultimul deceniu, legaturile dintre cablurile coaxiale chinezesti ieftine si specificatiile Belden, Amphenol, MilStd etc. sunt destul de firave. Aceasta se vede prima oara la calculul lungimilor de coaxial in care este nevoie de factorul de velocitate. Am intalnit la sectiile de "Incoming Inspection" din industrie, nu putine cabluri chinezesti cu coeficientul de velocitate specificat de 0.66 si care de facto era oriunde intre 0.5-0.75.
O ultima remarca: sugerez tuturor colegilor sa evite utilizarea cablurilor din familia RG58 oricat ar fi de ieftine si usoare. Acestea sunt paguboase chiar si in HF si la lungimi care depasesc 5m si evident SWR care este altul decat 1:1. Este o economie prost inteleasa. Chiar si pentru masurarea SWR-ului si a impedantei complexe aproape de bornele antenei (4-6m) sugerez folosirea unui RG-213. Singura aplicatie rationala pentru RG58 este in interconectari de echipamente cu lungimi de 0.5-1.5m maximum. Sau in bobinarea unor socuri RF pe toruri de ferita.
Sa nu uitam ca aici discutam doar de eficienta electrica. In continuare trebuie abordata si eficienta de radiatie.
Legile fizicii nu s-au schimbat si nici ale matematicii insa capacitatea noastra de intelegere, informare si calcul a crescut uimitor.
@YO4BKM: Tavi, eu nu am reusit sa dau jos softul tau de pe filehosting. Banuiesc totusi ca este acelasi cu cel pe care mi l-ai trimis acum 2-3 ani.
73 de Morel 4X1AD ex.YO4BE
| |
Comentariu modificat de autor. |
|
|
| Postat de Oproescu Gheorghe - Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2019-03-17 17:27:14 (ora Romaniei) | | @Morel 4X1AD, este acelasi soft. Ti l-am mai expediat inca o data acum „pe direct”.
Am aratat ca doresc sa vad cum se pot descarca fisiere de pe filehosting si la alte adrese de e-mail. Cand descarc eu astfel de fisiere, dupa ce lansez link-ul la care se afla filehosting primesc la adresa de e-mail, scrisa de mine in chestionarul care se deschide cu aceasta ocazie, un alt link care trebuie deschis. La mine apare un inscris de forma
Download link for file Calculare impedante la antene.rar:
https://www.filehosting.org/file/details/787924/R1hwQAsGTDXrrgKW/Calculare%20impedante%20la%20antene.rar
This download link is valid only once. This file can't be reused after downloading !
Dupa ce l-am deschis, fisierul cerut se descarca automat in folderul „Downloads”.
De cateva ori acest link a aparut in folderul cu spam si nu este prima data cand primesc in acest folder si trimiteri bune. De aceea nu il sterg automat, ci numai dupa ce il consult.
Mai vin cu o completare la tema.
Un dipol simetric poate fi si multiband, el se poate alimenta nu numai pe fundamentala, ci si pe armonici impare, indiferent cat este lungimea cablului. Din pacate benzile noastre sunt in sir de armonici pare, cu exceptia celei de 21 MHz care este armonica impara numai fata de 7 MHz, fata de 3.5 MHz este armonica para. De exemplu, o antena dipol simetric pentru 7 MHz poate fi alimentata corect si pe 21 MHz folosind un cablu lung cat un multiplu intreg de semiunde din 7 MHz, cablul va cuprinde un multiplu triplu de semiunde in 21 Mz. Evident ca impedanta antenei va fi diferita cand lucreaza pe 7 Mhz sau pe 21 MHz, deosebirile trebuie rezolvate din adaptor. Dar un cablu lung cat un multilpu de semiunde iese din „ecuatia” impedantei totale (antena + cablu) si dispar reactantele nedisipative, adaptorul rezolva doar rezistentele active.
Dar, daca dipolul se alimenteaza asimetric, antena poate fi alimentata pe orice armonica, para sau impara, acest detaliu este folosit la antenele din categoria Windom. Personal am o antena dipol multiband alimentata asimetric, calculata si reglata in conditiile de la tara (teren partial plat, partial in panta) unde o am amplasata, reglajul mi-a luat aproape o spatamana. Deoarece dimensiunile difera mult de o antena Windom clasica o numesc dipol asimetric, pe care o alimentez cu un cablu lung de 27,8 m (semiunda in 3,5 MHz) si functioneaza foarte bine de la 3,5 MHz pana la 29 MHz iar in benzile WARC apar deosebiri pe care le pot ignora.
| |
Comentariu modificat de autor. |
|
|
| Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2019-03-17 20:36:40 (ora Romaniei) | | @YO4BKM: TNX. Problema cu fileshosting este ca nu ajung la mine link-urile de download-are (nici macar in Spam). Banuiesc ca este o problema intre fileshosting si providerul meu care-i sterge sau intarzie bulk-urile de mail. N-ar fi prima oara. Ti-am trimis cateva fisiere cu calculele/simulatia la cele doua dipoluri abordate de tine. In ceea ce priveste antena Windom cu toate variantele ei OCF multiband, eu nu o simpatizez prea mult din cauza caracteristicilor de radiatie extrem de fragmentate si a numeroaselor nuluri adanci care o fac potrivita mai mult pentru trafic ocazional.
@YO4HGX: pacat ca lectiile de la guru Cebik, W4RNL (SK) n-au ajuns la noi decat cu cateva decenii intarziere. Ar fi putut preveni promovarea unor mari cantitati de bazaconii in materie de antene care, necontrazise la timp, s-au transformat in miile de legende urbane care se incapataneaza sa supravietuiasca deceniu dupa deceniu promovate de catre diversi vraci-radio. Dar este inutil sa plangem dupa laptele varsat. Oricum, bine ai facut ca l-ai postat aici.
73 de Morel, 4X1AD ex.YO4BE
| |
Comentariu modificat de autor. |
|
|
| Postat de Calin Tenche - YO2LOG (yo2log) la 2019-04-01 18:07:52 (ora Romaniei) | | Buna ziua!
Eu folosesc fisierul Excel descarcat de aici:
http://www.m5bxb.com/coaxlengthcalc.htm
Functioneaza perfect. 73 de Calin YO2LOG |
|
