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Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona

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  • #16
    Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona

    I motivi del basso rendimento di un'antenna sono principalmente le perdite resistive e le perdite per assorbimento da strutture vicine e per assorbimento di terra (nel caso di elementi orizzontali).
    Un'antenna corta non è poco efficiente perché corta ma perché, abbassandosi molto l'impedenza, le perdite resistive diventano addirittura superiori all'impedenza: se un'antenna ha 5 ohm di resistenza d'irradiazione e le perdite sono 50 ohm, avremo un bel ROS di 1,1 (impedenza 55 ohm) ma l'efficienza sarà del 10%, ovvero -20 dB.
    Se la nostra antenna è un monopolo collegato a terra, bisognerà sommare alle perdite anche la resistenza di terra.
    Le perdite resistive dell'antenna sono dovute soprattutto agli elementi di carico: se il nostro dipolo corto necessita di due bobine che abbiano una reattanza di 1000 ohm e le facciamo con un Q di 40, ogni bobina avrà un perdita resistiva di 1000 ohm / 40 = 25 ohm e la nostra antenna avrà quindi 25 + 25 ohm = 50 ohm di perdite resistive.
    Per limitare il più possibile le perdite degli elementi di carico, bisogna usare cappelli capacitivi e/o bobine con il Q più alto possibile.
    Per le perdite di assorbimento, bisogna allontarci il più possibile dagli oggetti assorbenti e da terra, e cercare di limitare il più possibile l'irradiazione dei cappelli capacitivi, quali sono anche i radiali delle verticali con piano di terra elevato, le quali non sono altro che dipoli verticali.
    Perché non ci sia irradiazione, in tutti gli elementi (radiali), deve scorrere la stessa corrente e ciò si ottiene in due modi: o regolando la lunghezza di ogni radiale mentre si misura la corrente con un TA (trasformatore ameperometrico o sensore di corrente che dir si voglia), oppure utilizzando dei radiali non risonanti, ovvero con lunghezza elettrica diversa da multipli di quarti d'onda, come ci insegna Moxon nel suo ottimo libro "HF antennas for all location".
    L'antenna che avevo progettato per Marco CLB, e che lui ha poi realizzato e ottimizzato, è proprio un dipolo verticale, con cappello capacitivo in basso da 2 x 4 m che non irradia, cappello capacitivo in alto per cercare di diminuire un po' la reattanza capacitiva da compensare con le bobine (minore è la reattanza e minori sono le perdite a parità di Q delle bobine).
    Poi, le bobine sono state calcolate in modo da avere il punto di alimentazione il più possibile coincidente con il ventre di corrente, in modo da non avere troppo sbilanciamento.
    L'unico inconveniente di un'antenna corta a cui non è facile rimediare è la banda passante molto stretta, a meno di realizzare sistemi regolabili di adattamento che ne permettano la "sintonia".
    73 de Guido, ik2bcp

    P.S. Bisogna quindi insospettirsi se un'antenna corta, che dovrebbe avere un'impedenza di 5 o 10 ohm, prima di aggiungere sistemi di adattamento presenta un ROS di 1 invece di 10 o 5, vuol dire che da qualche parte abbiamo 40-45 ohm di perdite...
    Ultima modifica di ik2bcp; 14-11-15, 11:27.

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    • #17
      Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona

      Originariamente inviato da ik2bcp Visualizza il messaggio
      ...

      P.S. Bisogna quindi insospettirsi se un'antenna corta, che dovrebbe avere un'impedenza di 5 o 10 ohm, prima di aggiungere sistemi di adattamento presenta un ROS di 1 invece di 10 o 5, vuol dire che da qualche parte abbiamo 40-45 ohm di perdite...
      Ciao Guido,

      grazie per le ulteriori delucidazioni.
      Infatti mi sono insospettito ed ho smontato il sistema di accordo che avevo montato in precedenza misurando R, jX e |Z| su tutta la banda dei 40m e dei 30m.
      Gli unici conduttori collegati erano lo stilo verticale e la T orizzontale posizionata a circa 1.5 m dal pavimento del tetto.
      Le misure, come si vede dalla tabella, sono in linea (spero) con quando hai previsto: sulla banda dei 40 la R è di circa 11 Ohm mentre sui 30m è di circa 18 Ohm. Sono un po' insospettito dal fatto che i valori di R ed X sono praticamente costanti su tutta la banda dei 40.
      Inoltre, in attesa di ricevere il rame argentato da 2mm, ho misurato il Q della bobina che avevo precedentmente realizzato. Ho rispolverato il piccolo banco di prova che mi avevi consigliato di realizzare qualche anno fa' (sei sempre tu il colpevole ).
      Il risultato è pessimo per una bobina di 5.157 uH. Ho trovato un R-perdita di 16.6 Ohm per un Q calcolato a 7.025MHz di circa 14,2.
      Quindi è da rifare ex-novo anche l'intero sistema di accordo.

      A tal proposito mi sono procurato un misuratore di corrente ed ora vorrei mettere a punto il metodo di prova. Se ho capito bene:

      1- realizzo due bobine che dovrò tarare in modo da ottenere la risonanza (cercando di ottenere un Q migliore). Credo che in questa prima fase realizzare l'airpin non sia necessario.
      2- collego l'antenna al trasmettitore e verifico con il misuratore di corrente che il carico sia bilanciato.
      3-Se non lo è devo cambiare i valori delle L, presumo aggiungendo da una parte e togliendo dall'altra.
      4- quindi ripeto il passi 1, 2 e 3 fino a quando non ottengo carico bilanciato e risonanza
      5- realizzo l'airpin.

      Ciao e grazie ancora
      73' Enzo
      File allegati
      Iscritto alla sezione ARI di LECCE www.arilecce.it

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      • #18
        Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona

        Originariamente inviato da iw7dmh Visualizza il messaggio
        Ciao Guido,

        grazie per le ulteriori delucidazioni.
        Infatti mi sono insospettito ed ho smontato il sistema di accordo che avevo montato in precedenza misurando R, jX e |Z| su tutta la banda dei 40m e dei 30m.
        Gli unici conduttori collegati erano lo stilo verticale e la T orizzontale posizionata a circa 1.5 m dal pavimento del tetto.
        Le misure, come si vede dalla tabella, sono in linea (spero) con quando hai previsto: sulla banda dei 40 la R è di circa 11 Ohm mentre sui 30m è di circa 18 Ohm. Sono un po' insospettito dal fatto che i valori di R ed X sono praticamente costanti su tutta la banda dei 40.
        Inoltre, in attesa di ricevere il rame argentato da 2mm, ho misurato il Q della bobina che avevo precedentmente realizzato. Ho rispolverato il piccolo banco di prova che mi avevi consigliato di realizzare qualche anno fa' (sei sempre tu il colpevole ).
        Il risultato è pessimo per una bobina di 5.157 uH. Ho trovato un R-perdita di 16.6 Ohm per un Q calcolato a 7.025MHz di circa 14,2.
        Quindi è da rifare ex-novo anche l'intero sistema di accordo.

        A tal proposito mi sono procurato un misuratore di corrente ed ora vorrei mettere a punto il metodo di prova. Se ho capito bene:

        1- realizzo due bobine che dovrò tarare in modo da ottenere la risonanza (cercando di ottenere un Q migliore). Credo che in questa prima fase realizzare l'airpin non sia necessario.
        2- collego l'antenna al trasmettitore e verifico con il misuratore di corrente che il carico sia bilanciato.
        3-Se non lo è devo cambiare i valori delle L, presumo aggiungendo da una parte e togliendo dall'altra.
        4- quindi ripeto il passi 1, 2 e 3 fino a quando non ottengo carico bilanciato e risonanza
        5- realizzo l'airpin.

        Ciao e grazie ancora
        73' Enzo
        Ciao Enzo,
        mi fa molto piacere che la cosa ti appassioni.
        Misurare il bilanciamento della corrente su distanze così corte e con dimensioni così asimmetriche è molto problematico e dubito che tu possa avere dei dati attendibili.
        Quello che avevo fatto io era stato di simulare con Eznec (tu usa pure il software di simulazione che vuoi) partendo da un dipolo verticale fullsize nello spazio libero, portato in risonanza (Xs = 0) alla frequenza desiderata.
        Prima avevo sostituito il semidipolo superiore con lo stilo usato, e calcolato l'induttanza necessaria a riportare in risonanza il semidipolo superiore caricato ed il semidipolo inferiore full size.
        Poi ho sostituito il semidipolo inferiore con il cappello capacitivo (i due radiali) e calcolato l'induttanza necessaria a riportare in risonanza il semidipolo superiore caricato ed il semidipolo inferiore anch'esso caricato.
        Infine, sono passato dal "free space" al "real ground" ad un paio di metri da terra ed ho ritoccato l'induttanza inferiore per riportare nuovamente la risonanza (Xs = 0) alla frequenza voluta.
        Dopo la simulazione, la realizzi in pratica, ci colleghi l'analizzatore tramite un balun in corrente (con il MiniVNA Pro Bluetooth non servirebbe...) e ritocchi l'induttanza inferiore per l'ultimo ritocco della risonanza.
        A questo punto, misuri l'impedenza, calcoli l'Hairpin e ti segni la reattanza equivalente del condensatore che dovresti avere in serie.
        Ritocchi nuovamente l'induttanza inferiore fino a leggere la Xs dell'impedenza pari alla reattanza calcolata, dopodiché ci attacchi l'Hairpin e lo allarghi/stringi per avere il minimo ROS.
        In questo modo, non sei certamente sicuro di essere perfettamente bilanciato, anzi, teoricamente, agendo solo sull'induttanza inferiore per avere la reattanza capacitiva necessaria, l'hai un po' sbilanciata, ma credo che lo sbilanciamento sia minimo ed un onesto balun in corrente farà tranquillamente il suo dovere.
        Riguardo alle tue misure, che la parte resistiva dell'impedenza abbia una minima variazione è plausibile, che anche la variazione della reattanza sia minima è una cosa un po' strana: che analizzatore stai utilizzando?
        73 e buon lavoro/divertimento de Guido, ik2bcp

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        • #19
          Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona

          Originariamente inviato da ik2bcp Visualizza il messaggio
          ...
          Riguardo alle tue misure, che la parte resistiva dell'impedenza abbia una minima variazione è plausibile, che anche la variazione della reattanza sia minima è una cosa un po' strana: che analizzatore stai utilizzando?
          73 e buon lavoro/divertimento de Guido, ik2bcp
          ...
          Sto usando il RigExpert AA-54. Per collegarlo al dipolo uso 30 cm di rg58: da un lato ho il PL e dall'altro una Y con due pinzette da laboratorio.
          Vediamo nel fine settimana di fare qualcos'altro.

          Grazie e 73'
          Enzo
          Iscritto alla sezione ARI di LECCE www.arilecce.it

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          • #20
            Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona

            Originariamente inviato da iw7dmh Visualizza il messaggio
            Sto usando il RigExpert AA-54. Per collegarlo al dipolo uso 30 cm di rg58: da un lato ho il PL e dall'altro una Y con due pinzette da laboratorio.
            Vediamo nel fine settimana di fare qualcos'altro.

            Grazie e 73'
            Enzo
            Ciao Enzo, il RigExpert AA-54 è un buon strumento, quindi la misura dovrebbe essere reale.
            Diciamo che la reattanza da compensare è un po' meno di quella che ci si aspetterebbe, forse hai un accoppiamento con qualche cosa...
            A questo punto, fregatene di tutto, divertiti e fai le bobine per compensare la reattanza capcitiva, mantenendo una buona simmetria nel punto di alimentazione, mettigli l'Hairpin, provala e facci sapere come va
            73 de Guido, ik2bcp

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            • #21
              Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona

              Rieccomi.

              Stavolta l'uso di due bobine si è rivelato più efficace.
              Ho ridotto la X quasi a zero e la R è rimasta praticamente invariata. (questo dovrebbe essere un buon segno).
              Purtroppo ho terminato il rame argentato ed ho realizzato un airpin insufficiente per avere i 50 Ohm, (un po' più di 30), ma rispetto al problema iniziale ora la Z sale come dovrebbe. Il ros si è fermato ad 1,9.
              In attesa di altro rame argentato mi sto divertendo ad ascoltare in 30m Willis Island (accordando con un LD-100) e come si vede nella foto, il segnale arriva forte e chiaro. Che sia una vera antenna per DX!!! Magari insistendo un po' riesco anche a farmi sentire ... HI

              73' Enzo
              File allegati
              Ultima modifica di iw7dmh; 22-11-15, 16:25.
              Iscritto alla sezione ARI di LECCE www.arilecce.it

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              • #22
                Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona

                Originariamente inviato da iw7dmh Visualizza il messaggio
                Rieccomi.

                Stavolta l'uso di due bobine si è rivelato più efficace.
                Ho ridotto la X quasi a zero e la R è rimasta praticamente invariata. (questo dovrebbe essere un buon segno).
                Purtroppo ho terminato il rame argentato ed ho realizzato un airpin insufficiente per avere i 50 Ohm, (un po' più di 30), ma rispetto al problema iniziale ora la Z sale come dovrebbe. Il ros si è fermato ad 1,9.
                In attesa di altro rame argentato mi sto divertendo ad ascoltare in 30m Willis Island (accordando con un LD-100) e come si vede nella foto, il segnale arriva forte e chiaro. Che sia una vera antenna per DX!!! Magari insistendo un po' riesco anche a farmi sentire ... HI

                73' Enzo
                Ottimo Enzo!
                Magari le due bobine era meglio fossero un pochino più distanti, per non avere accoppiamento, ma va bene lo stesso.
                Buoni DX!
                73 de Guido, ik2bcp

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                • #23
                  Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona - SOLVED

                  Finalmente l'antenna è terminata!
                  Con il nuovo rame argentato ho realizzato il famigerato airpin e mi sono concesso il lusso di spostare la risonanza a 7.018 dove il ros è praticamente inesistente.
                  L'antenna ha una buona larghezza di banda, circa 70 KHz con Ros < 1.5 e circa 110KHz con ros < 2.
                  Ho fatto delle prove con alcuni jumper da laboratorio e l'antenna può essere configurata per la parte alta dei 40 e anche per i 30 metri, ma sarebbe necessario un buon sistema di commutazione (che non saprei realizzare).
                  Per quanto riguarda le performance, durante l'ultimo contest CQ WW, ho potuto ascoltare di tutto, dal Sud America agli USA, dalla Cina all'Australia, Sud Africa e tanto altro. E' molto più difficile farmi sentire con 100 watt, ma con un buon amplificatore dovrei riuscire a colmare anche questo gap.

                  Grazie a tutti e in particolar modo a Guido

                  73' Enzo
                  iw7dmh


                  P.S.: mi sono procurato un amperometro per controllare il bilanciamento delle correnti. Ho fatto un controllo con 100 watt, a valle del balun, e l'ago dello strumento rimane praticamente fermo. Devo forse ripetere la misurazione prima del balun, o posso ritenermi soddisfatto così com'è ora?
                  File allegati
                  Ultima modifica di iw7dmh; 07-12-15, 21:52.
                  Iscritto alla sezione ARI di LECCE www.arilecce.it

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                  • #24
                    Re: Dipolo verticale 40m - L'airpin non funziona - SOLVED

                    Originariamente inviato da iw7dmh Visualizza il messaggio
                    Finalmente l'antenna è terminata!
                    Con il nuovo rame argentato ho realizzato il famigerato airpin e mi sono concesso il lusso di spostare la risonanza a 7.018 dove il ros è praticamente inesistente.
                    L'antenna ha una buona larghezza di banda, circa 70 KHz con Ros < 1.5 e circa 110KHz con ros < 2.
                    Ho fatto delle prove con alcuni jumper da laboratorio e l'antenna può essere configurata per la parte alta dei 40 e anche per i 30 metri, ma sarebbe necessario un buon sistema di commutazione (che non saprei realizzare).
                    Per quanto riguarda le performance, durante l'ultimo contest CQ WW, ho potuto ascoltare di tutto, dal Sud America agli USA, dalla Cina all'Australia, Sud Africa e tanto altro. E' molto più difficile farmi sentire con 100 watt, ma con un buon amplificatore dovrei riuscire a colmare anche questo gap.

                    Grazie a tutti e in particolar modo a Guido

                    73' Enzo
                    iw7dmh


                    P.S.: mi sono procurato un amperometro per controllare il bilanciamento delle correnti. Ho fatto un controllo con 100 watt, a valle del balun, e l'ago dello strumento rimane praticamente fermo. Devo forse ripetere la misurazione prima del balun, o posso ritenermi soddisfatto così com'è ora?
                    Ottimo Enzo!
                    Son contento che funzioni bene e tu sia soddisfatto, ma sono più contento perché ci sei arrivato tu, provando, misurando e, soprattutto, capendo, senza voler a tutti i costi avere la pappa pronta.
                    Credo che provare e capire dia molta più soddisfazione della mera esecuzione con scopiazzatura
                    Misura la corrente tra balun e RTX, magari scorrendo per qualche metro sotto il balun, se riesci; se non leggi niente, vai tranquillo.
                    73 e complimenti ancora
                    Guido, ik2bcp

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