Transcript Bild 1

•
•
•
•
•
Bakgrund
”Tysk quad” på 80-talet i QTC
Artiklar på -40, -50-talet i QTC, QST, m fl
SM5CXF, Bo Hellström BHIAB, 1960-tal
Därefter väldigt tyst om balanserad
matning….länge. Koax tog över.
• Egna artiklar i QTC 2009 och alster från
”träelektroniklaboratoriet” skapade
uppmärksamhet
• Nära 5000 stegpinnar levererade sen
dess, dvs 2,5 km stege!
Matning av antenner
• Transportfråga. Transport av hf-energi från
kabels nedre ända till antennens matningspunkt
• Primärt handlar det om val av matarkabel
• Koaxialkabel eller balanserad ledare
• Vad avgör valet?
• Bra att känna till konsekvens av val oavsett om
väljer bästa eller näst bästa lösningen
• Impedans i matningspunkt viktig parameter
• ”Vi tittar”
Stegmatning och koaxialkabel
• Koaxialkabel 50 ohm…varför?
• Naturlag 1?
• Dipoler (resonanta) alltid 72 ohm i fri rymd
oavsett längd vilket blir ca 50 ohm i nära
marken?
• En teknisk standard som fastställdes på
1940-talet.
• Standard ej grundad på ”naturlag”?
Parledare/Balanserad matare
•
•
•
•
När ska man använda dem?
Alltid! (Nästan?)
Särskilt viktigt då följande råder:
Okända och varierande impedanser i
matningspunkten (gäller alla oss som
använder samma trådantenn på flera
band!).
• Vid långa HF-transporter/ Långa
matarkablar (mindre vanligt).
Hur gör man för att kolla mataren i
aktuell situation ?
• Simulera antennen för att ta fram
matningsimpedanserna på resp. band
med t ex MMANA eller EZNEC m fl.
• Kanske allra bäst…mäta direkt i
matningspunkten med ett VNAinstrument…trådlöst!
• Beräkna/simulera mataren med t ex
TLDetails. (smithdiagrammet).
• Jämföra olika matarlösningar.
MMANA-GAL
• Gratis program för simulering av antenner
TL-details
• Beräkningsprogram baserat på
Smithdiagrammet…gratis.
• Står för ”Transmisson Line Details”
• Finns på www.ac6la.com
• Det finns andra motsvarande program
Exempel: Min horisontella loop
• Rätvinklig triangel med matning i den räta
vinkeln. Höjd ca 12 m i fästpunkterna.
• Ungefärlig trådlängd ut från räta vinkeln ca
24 resp. 34 m. Diagonalen (hypotenusan)
blir då ca 42 m. eftersom omkretsen är
100 m FK1,5.
• Stegen ca 18 m och vinklad ca 90 grader
1 meter från intaget i fönsterkarmen
Sammanställning av framsimulerade matningsimpedanser av loop hos SM7CBS
:
Förluster i watt (av 100 watt) pga
Förluster i kabel
Frekvens R (resistiv del) Jx (reaktiv del) Z (impedans) SWR
Förluster högt SWR
Återstår nyttoeffekt till antennen
RG213 RG58 Stege RG213 RG58 stege RG213 RG58
Stege
3650
84
14,05
85
1,75
3
9
0,4
0,2
1
1,4
97
90
98,2
7150
84,3
-169
189
8,94
5
11
0,5
15
28
1,5
80
61
98
10120
360
-744,3
826,5
38,1
4
9
0,6
44
66
0,9
52
25
98,5
14150
282,6
-290,4
405
11,7
7
14
0,8
25
40
0,6
68
46
98,6
18120
314,2
15,33
314,6
6,3
8
17
0,9
19
26
0,1
73
57
99
21200
217,3
-277,9
352,8
11,6
6
16
0,9
24
43
0,9
70
41
98,2
24940
287,9
-169,2
334
7,79
7
19
1,2
18
34
0,4
75
47
98,4
28500
221,3
-174,2
281,6
7,26
8
20
1,1
17
32
0,7
75
58
98,2
Viktiga slutsatser
• Stegen överför 98 watt eller mer ( av 100 )
på alla band.
• Med koaxmatare når 60 till 25 watt
antennen på alla band utom 80 m där 90
watt når fram tack vare nära resonans
• Katastrof på 30 m pga högt swr. Bara 25
watt når antennen. På 15 m bara 40 watt.
• Lång koax blir ren konstantenn.
Dipol 80 m: 2 x 19,5 m. 12 m upp
•
•
•
•
•
•
•
•
3,65 mHz
RG213, 94w i ant, förlust 5 w i led. 1 w swr
RG58C, 86
12
2
Stege, 96
1
3
7,1 mHz
RG213 21 (swr 98,5) 4
76
RG58C, 10
7
83
Stege , 97
1
2
Oresonant doublet: 2 X13,5 m
• Konkret exempel på simulering görs på
här och nu? Om ni vill?
Hur kan stegen vara så mycket
bättre? Här är väl nåt skumt?
• Nästan helt okänslig för impedansskillnader mellen
matningspunktes impedans och stegens impedans
tack vare låga förluster i matare
• Den förlust som uppstår pga högt SWR kan man i
praktiskt bruk bortse från. Någon enstaka procent.
• Därmed perfekt för flerbandslösningar och vid behov
av långa matare, typ 50-100 meter
• Varför finns koax om den är så dålig?
• Koax bra på rätt plats…och rätt kvalitet
• Standardisering…förenkling. Också bra. Bygger på
resonanta 50 ohmssystem. Slipper matchning.
• Kommersiell radio ligger ju oftast fast frekvens…flyttar
sällan
• HF-tät….strålar ej. Enkelt att montera 50-ohms kabel
Matchning….anpassning
• I matningspunkt ingen matchning trots
högt swr…ändå låga förluster.
• Hur göra i nederänden av stegen?
• Ur matarens synpunkt helt ok med samma
resonemang
• Men ej ur sändarens! Högt swr stryper
sändaren eller i värsta fall skadar slutsteg.
• Matchning behövs dvs ”matchbox sökes”
Matchboxar
•
•
•
•
•
•
•
•
Kärt barn har många namn!
ATU Brittiskt ASTU
Transmatch
PI-filter,
Collinsfilter
T-match
Z-match
Och så vidare……
Matchboxens uppgift
• Tidigare för att skydda sändaren.
• Impedansomvandlare för att anpassa/matcha
impedansen i matarens nedre ända mot sändarens
utgångimpedans...vanligen/alltid 50 ohm
• Den kan ingenting göra för att förbättra själva mataren
eller antennen.
• Den hanterar enbart övergången mellan sändare och
matarens nedre ända
• Matchning sker i två steg: Dels neutralisera ev. reaktiv
komponent (Jx) så endast resistiv del återstår.
• Dels sköta hf-transformeringen till 50 ohm
• Förluster förekommer i all matchning. Jfr växellåda.
Balanserad matning + lite annat
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Vad är balans? Vad menas?
Definition: Då vektorsumman är noll! Mattebegrepp!
Förenklat kan man säga att då motriktad strålning på stegen tar ut varandra
råder balans
Dvs vid balans strålar inte stegen längre.
Vid obalans strålar den och blir en del av antennen. Risken för störningar
ökar.. både vid sändning och mottagning
MYT att stegen måste vara rak!
Koaxen obalanserad.
Strömmen går på insidan skärm och innerledare. Balans?
Reflektioner/obalansströmmar returneras på utsidan koaxskärm och
därmed uppstår strålning på skärmen.
Reflektioner pga SWR på insidan av koaxskärm! SWR uppträder alltså inte
på utsidan av koaxen.
Den ström vi upplever på utsidan är obalansströmmar t ex då man inte har
en balun i matningspunkten?
Tuner för balanserad matning
• The balanced balanced tuner AG6K på
www.somis.org
• På svenska ungefär dubbel LC-match
• S-match enligt PA0FRI också en typ av
dubbel LC-match…kanske? Osäkerhet
råder om hur den fungerar.
• PA0FRI säger ca 5% förlust i båda fallen
S-match enl. PA0FRI
Tveksamt
• En ”vanlig” tuner med 1:4 balun på utgången för
balanserad matning känns vanskligt pga:
• Primärt avsedd för omsättning 200 ohm till 50 ohm.
• Vad händer om den ska omsätta 4000 ohm till 1000
ohm?
• Lindningarna borde kanske dimensioneras om i sådant
fall?
• Risk för kärna blir överhettad (märks oftast inte) och
slutar fungera. Därefter ren störsändare!
• Begreppet bredbandstransformator avser
frekvensomfång? Även impedansomfång?
Sammanfattning
• Använder Du trådantenner som Du vill använda
på flera band så är balanserad matning det
självklara valet
• Bygg en balanserad matare av någon typ från t
ex mitt träelektroniklaboratorium!
• Enda köpepryl är vridkondensator!
• Spolarna gör du själv t ex med hjälp papp- eller
VP-rör, blompinnar och smältlim’
• Du kommer att bli överraskad över resultatet
• Kom ihåg att Du får motsvarande förbättring på
lyssning
Ide för klubbaktivitet
•
•
•
•
•
•
•
Kurser-utbildningar-träffar
Bygga stegmatare
Bygga matcboxar
Framförallt köra träffar omkring:
Simulering av antenner MMANA-GAL
Och matare; TLDetails eller liknande
Gruppuppgifter och hemuppgifter
Utbildningserfarenheter från
Kalmar.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tydliga inlärningsmål
Måste få ta tid
Börja på elementär nivå
Ex 80 m qrp CW-transceivern i Kalmar
Ytterligare byggaktiviteter jag ser:
S-match eller dubbel LC-match med all tillhörande växelströmslära
tar minst en termin.
Antennsimulering.
Smitch-digrammet med beräkningsvarianter.
VNA-analyser med tillhörande utbildningar
Osv……outtömligt
Klubbar kan använda varandras specialister
Nätkurser
Genomgångar av (bl a):
• - Hur gör man en snygg luftlindad spole?
- Att linda en balun
- Hur brett ska man ha mellan trådarna i en stege?
- Växelströmslära? Vad är reaktans? Impedans?
- Går det att lära sig sånt?( jag ska avslöja en hemlis....det tog
närmare 50 år för mig att fatta det! Du behöver alltså inte skämmas
för att Du inte har kläm på begreppen!) Det går att lära sig!
- Vad är resonans?
- Måste en antenn vara i resonans? Nähä! Varför inte?
- Varför måste man ibland förlänga /förkorta stegen/koaxen?
- Antennsimulering...MMANA
- Smithdiagrammet och dess räknemoduler/program
- Matchboxar… egentligen avstämnda hög-och/eller lågpassfilter
- Matchboxars verkningsgrad...eller…vad beror deras förluster på?
- Blir det högre förluster om impedansomsättningen är stor och/eller
om den reaktiva delen är förhållandevis stor?
- m m.
Inför nästa gång:
•
•
•
•
•
•
Vad behöver vi skaffa?
Kärnor?
Tråd? Ej isolerad. Hur lång?
Papper…tejp
Limpistol
Jag tycker alla ska göra en spole. Induktanser är
baselement i radiosammanhang.
• Mätövninger..t ex med nomogrammet dvs lite repetition
• Ett byggkit! En påse innehållande 2 borrade träplattor,
järnkärna, bananhylsor varav 2 borras för montering av
spole. Kostar en peng till klubben?
• Något mer?