Forum Krótkofalarskie PKI

Jeszcze jedna ciekawostka. Porównanie strat wprowadzanych przez dach i przez cewkę 78 uH dla dwóch anten: poziomej nad 18m ziemią i inv V 4m nad dachem.

Założyłem dobroć tej cewki 290, tj. R strat ok. 6 Ohm. Tyle mniej więcej wynikało z kalkulatora.



Rysunek powyższy pokazuje rozkład prądu w przypadku anteny nad dachem. Dwa czerwone zaś kółka zwracają uwagę na straty w cewce (26 W) i straty całościowe (ok. 78 W), ale bez uwzględnienia strat w ziemi. Czyli w dachu i drucie anteny wytraca się ok. 52 W.

Tymczasem antena pozioma 18m nad ziemią wykazuje: 10W strat w cewce i 12W "structure losses". Te 2 W różnicy to pewnie straty w drucie anteny.

Te moje interpretacje "structure losses" proszę traktować krytycznie. Nie wchodziłem w głęboko tę tematykę, więc pozostaje margines niepewności.

W oparciu o twój model, pozwoliłem sobie zrobic wariant z klasycznym zasilaniem (w sensie NEC-a)
Mój model wygląda tak:
________________________

CM
CE
GW 1 100 0 -9.68 15.5 0 -0.05 18 1.e-3
GW 2 198 0 0.05 18 0 19.64 15.5 1.e-3
GW 3 1 0 -0.05 18 0 0.05 18 1e-3
GE -1
LD 5 0 0 0 58000000
LD 0 1 31 31 6 78.0e-6
GN 2 0 0 0 4 0.003
EK
EX 0 3 50% 0 1 0 0
FR 0 0 0 0 3.6 0
EN
______________________________

Zagęściłem siatkę próbek częstotliwości i antena ma ostry rezonans w pobliżu 3.55MHz z SWR bliskim 1:1



Na 40-tce antena zamienia się w dipol pełnofalowy z typową dla niego bardzo dużą impedancją promieniowania
Niestety, nie da się jej obniżyć w prosty sposób, antena jest więc nie przydatna na tym pasmie w takiej konfiguracji.
Wyniki pomiarów pokazujące relatywnie niski SWR w tym pasmie, trzeba traktować jako efekt strat w transformatorze i kablu.

Na obrazku wykres zmian impedancji (swr nie niesie żadnej istotnej informacji)



Widać gdzie jest rezonans - ok.7.25MHz, mieści się w paśmie, ale co z tego??
................

"Opuściłem" antenę, tak żeby konce były 1,5m nad ziemią i żeby sobie nie zawracać głowy żebrami w żelbecie, dla uproszczenia wstawiłem w parametrach gruntu S=10, eps=1 (w zasadzie przy takich parametrach "grunt" to blacha stalowa)

Oto co dostałem:



i analogicznie dla pasma 40m Zant=f(f)



Jakie wnioski?, Moze lepiej przenieść cewkę na dłuższe ramię, tak aby antena pracowała jak dipol półfalowy w paśmie 7MHz i w trochę dziwnej konfiguracji jako OCFD (dipol niesymatryczny) na 80-tce. Cewkę trzeba bedzie pewnie przeliczyć. Może bardziej właściwy bedzie równoległy obwód rezonansowy jak w W3DZZ odcinający koniec anteny na 40-tce? Takie moje spekulacje po północy

Ryszard

sp9fys pisze:



Widać gdzie jest rezonans - ok.7.25MHz, mieści się w paśmie, ale co z tego??

Ryszard, rezonans na 7,25 MHz jest to tzw. rezonans półfalowy (gwałtowny spadek X od dużych dodatnich do dużych ujemnych wartości i towarzyszący temu wzrost R do kilku kOhm).

Zwróć jednak uwagę,że "korzystne" są rezonanse ćwierćfalowe, takie jak ten z 5,9 MHz; tam X przechodzi przez 0 łagodnie a wartość R wynosi ok.300 Ohm (na drugim Twoim wykresie, bo na wykresie czwartym, anteny opuszczonej, R~=40 Ohm). To takie rezonanse trzeba starać się jakoś zaprosić, przeciągnąć do pasma 7-7,2 MHz

Czyli: skrócić długie ramię anteny do rozmiarów ramienia drugiego, krótkiego, zaopatrzeć je w cewkę wydłużającą dla pasma 80 mm (identyczną jak w krótszym ramieniu). Uzyskamy antenę symetryczną. Podregulowac wszystko tak, by minima SWR trafiały w środek pasma 80 i 40m. I.... pozamiatane.

Późno już jest, jutro rano przeczytam to com napisał. Nawet jeśli coś nie tak napisałem, to zdecydowanie perspektywa dla tej anteny jest. Świetlana przyszłość też.

Robi się wariant anteny znany pod nazwą Morgain. Ale czy o to chodzi "inwestorowi"??...

R.

sp9fys pisze:

Robi się wariant anteny znany pod nazwą Morgain. Ale czy o to chodzi "inwestorowi"??...

Może rzeczywistość jest bardziej kolorowa niż wychodzi nam z modelarstwa. I może Józef nie ma powodów, by cokolwiek zmieniać. Jeśli jednak chciałby zmian, to te modele coś podpowiedzą.

Oprócz wspomnianych wyżej propozycji zmian ja bym dodał jeszcze podniesienie anteny wyżej nad dach, dla zmniejszenia strat.

SP2BPD pisze:

takie rezonanse trzeba starać się jakoś zaprosić, przeciągnąć do pasma 7-7,2 MHz

Rano pobrałem sobie wykres produkcji Ryszarda i naniosłem na nim zielonym kolorem proponowaną strategię postępowania z anteną. Trzeba by ją skracać fizycznie tak, by pożądany, niskoomowy ćwierćfalowy rezonans z 5,9 MHz znalazł się w paśmie 40m. Równocześnie trzeba by wydłużać ją elektrycznie przy pomocy indukcyjności, coby nie stracić rezonansu z 3,5 MHz.

Poniżej rysunek:

Dzięki za trud, tak spróbuję zrobić, choć kto wie czy nie dopiero wiosną. Przerazająca jest tez ta strata mocy, czy zmiana baluna 4:1 na 1:1 te straty zmniejszy ?
Acha, aktualne swr po skrzynce która jest w FT-450 wygląda tak:
3,5 1,1 (!)zgodne z wykresem
7 2,5
10 4,0
14 1,7
21 3,0
28 2.0

sp3efg pisze:

czy zmiana baluna 4:1 na 1:1 te straty zmniejszy ?

Józefie,

Skoro masz czas do wiosny, to pomyśl może o jakiejś innej antenie. Zestrojenie takiej zmodyfikowanej FD3 nie będzie proste. Zresztą najpierw trzeba by ją jakoś na nowo zaprojektować.

Czy warto ją ratować balunem 1:1?

Przy tak dużej impedancji anteny jaką masz na 7 MHz jest bardzo prawdopodobne, że znaczna część promieniowania (i odbioru) odbywa się obecnie poprzez zewnętrzną powierzchnię oplotu koncentryka*

I stąd w miarę niski SWR, z którym skrzynka Twojego FT-450 jakoś sobie radzi. Gdy zastosujesz balun zmniejszy się udział koncentryka w promieniowaniu, będziesz miał sprawę z samą bardzo niedopasowaną anteną. Nie wiadomo, co jest lepsze.

Może powieś kilka dipoli / inverted V zasilanych jednym kablem. Postaraj się dać izolator środkowy możliwie jak najwyżej. To będzie łatwiej zestroić niż to co masz teraz.

Ewentualnie, jeśli chcesz pozostać przy cewkach, to tu: http://www.sp-qrp.pl/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid=35 jest sprawdzony projekt Andrzeja SP9DFH. Zresztą Andrzej wypowiadał się w tym temacie na drugiej stronie, wpis: 2015-11-03 22:41:04.



[Edit:
* Jeśli koncentryk jest podłączony ekranem do dłuższego ramienia anteny, którego długość dla 7 MHz wynosi λ/2 to prawdopodobieństwo zamienia się w pewność.]

SP2BPD uważnie słuchając kalkulatora "zapodaje" w swoim poście z 2015-11-12 19:29:51 :

"Dla pasma 20m reaktancja wnoszona przez taką realną cewkę odpowiada cewce idealnej o indukcyjności prawie 500 uH !!!" - ta realna cewka to 78 uH przy częstotliwości pasma 20 m czyli ok. 14 MHz posiada tu swoją wartość reaktancji ale tylko dla tej częstotliwości natomiast indukcyjność 500uH dla częstotliwości 14 MHz posiada reaktancje ponad 6 razy większą - czyli przedstawiasz tu bzdury totalne.

"A powyżej 15 MHz reaktancja jej staje się ujemna, a więc staje się ona jakby kondensatorem." - następne bzdury - wspomniana cewka nadal jest cewką 78uH ale powyżej 15 MHz wartość reaktancji jej rośnie a nie staje się ujemna jakby była kondensatorem - totalna bzdura - cewka to cewka a kondensator to kondensator - kłaniają się obwody RLC przy prądzie zmiennym. Ta jak gdyby "ujemność" to dotyczy określonego kawałka przewodnika robiącego za antenę z wpiętą cewką jak tu podano 78 uH i to coś określone żeby pracowało w rezonansie na danej częstotliwości reaktancje muszą być kompensowane.

"Przy małym nawet odchyleniu od wymiarów, liczby zwojów wszystko pływa i kołysze się, jak to z równoległym rezonansem własnym." - przy zmianie parametrów ceki zmienia się jej indukcyjność i nic tu nie pływa i nie kołysze się - chyba że cewkę stanowią przemieszczające się zwoje i nie ma znaczenia czy ta cewka pracuje z kondensatorem połączonym z nią równolegle czy szeregowo - rezonans prądów lub napięć.

Cewka:





Indukcyjność "efektywna" dla 14 MHz (nieco poniżej rezonansu własnego):





Indukcyjność "efektywna" i reaktancja dla 17 MHz, a więc powyżej rezonansu własnego:





Rektancja ujemna. Odpowiada pojemności 0,8 pF.

Do nawinięcia cewki o średnicy 3 cm i 103 zwojach potrzeba prawie 10 metrów drutu. Nie da się takiej cewki traktować jako elementu skupionego, dyskretnego. 10 metrów to pół dł. fali na 14 MHz! Wchodzą zjawiska falowe i stąd cały ambaras.

sp5wpg pisze:

nic tu nie pływa i nie kołysze się

To takie poetyckie sformułowania

Proponuję w ww. kalkulatorze przyjrzeć się reaktancji dla częstotliwości 14.727 MHz, dla następujących danych wejściowych:

D=30mm
N=103
d=1mm

dla dwóch wartości l: 105 i 106 mm.


Przy l= 105 mm otrzymujemy kolosalną ujemną reaktancję:

X=-1209 MOhm


A teraz zawiał wiatr, siadł ptak i l zwiększyło sie o 1 mm, do wartości l=106 mm, X staje się dodatnie i wynosi:

X=+1 MOhm.

Piotr podpowiem...użyj programu Coil32. Bardzo precyzyjne daje wyniki obliczeń.
http://coil32.net/
http://coil32.net/download.html

PS dla "bobusiów": też jest darmowy i dla was oczywiście nic warty....

sq9oub pisze:

użyj programu Coil32.

Dzięki, spróbowałem wersję online: http://coil32.net/online-calculators/one-layer-coil-calculator.html

Problem polega na tym, że Coil32 i podobne jemu kalkulatory nie uwzględniają zjawisk falowych. O ile rozumiem w danych wejściowych nie mają nawet pytania o częstotliwość.

Tymczasem to narzędzie ON4AA http://hamwaves.com/antennas/inductance.html uwzględnia zjawiska falowe, co jest wytłumaczone w dość długim tekście, z wieloma przypisami, znajdującym się pod interfacem kalkulatora.


Załóżmy, że chcemy eksperymentalnie zweryfikować wyniki z obu ww kalkulatorów.

1/ na niskich częstotliwościach powinny one prognozować takie same parametry cewki, tę samą indukcyjność. I przyrząd pokaże to, co wcześniej pokazały oba kalkulatory.

2/ pomiary wykonane na częstotliwościach wyższych będę odbiegać mocno od prognozy coil32, natomiast bliskie będą przepowiedni z kalkulatora pana ON4AA.
W szczególności gdy przekroczymy częstotliwość rezonansu własnego cewki, zobaczymy na przyrządzie pomiarowym reaktancję ujemną i pojemność zamiast spodziewanej indukcyjności.

Nie korzystałem z prog..online... tylko korzystam z zainstalowanego.
O ile rozumiem w danych wejściowych nie mają nawet pytania o częstotliwość.
Przyjrzyj się:


Nie nalegam każdy korzysta z narzędzi który uważa.
Uruchamiam go z pod MmanaGal...

Jarek, ok, dzięki, skusiłeś mnie, pobieram, zainstaluję, ciekawy jestem porównania z ON4AA ...

Jarek,

przyjrzałem się, Coil32 ostrzega, gdy częstotliwość pracy staje się większa od 0,7 częst. rezonansu własnego cewki.

A w Help piszą http://coil32.net/theory/self-capacitance.html:

"Cewki rzadko wykorzystuje się na częstotliwościach zbliżonych do rezonansu własnego lub powyżej. Jednak, jeśli się tak stanie ... obliczenia cewki lepiej przeprowadzic w symulatorach uzględniająych zjawiska elektromagnetyzmu" (tłumaczenie luzackie)

Czyli np. w kalkulatorze http://hamwaves.com/antennas/inductance.html.

Spokój, radość, sprawa wyjaśniona.

SP2BPD:
"Do nawinięcia cewki o średnicy 3 cm i 103 zwojach potrzeba prawie 10 metrów drutu. Nie da się takiej cewki traktować jako elementu skupionego, dyskretnego. 10 metrów to pół dł. fali na 14 MHz! Wchodzą zjawiska falowe i stąd cały ambaras." - i znowu "PUDŁO" - no tak zjawiska falowe a i owszem ale nie w tym zakresie częstotliwości przy w/w cewce. Falowy charakter zjawisk występuje w obwodach o długościach porównywalnych z długością fali jak to ma miejsce w liniach dwuprzewodowych o znacznych długościach. Podobne zjawiska występują w obwodach o niewielkiej długości i przy częstotliwościach znacznie przewyższających rozpatrywane tu częstotliwości fal krótkich czyli do 30 MHz i w tym zakresie
częstotliwości te 10 metrów drutu zwinięte w cewkę o długości ok 0,1 m nie wykazuje zjawisk falowych i cewka ta jest tu jako element skupiony. Kiedyś cewki obliczałem za pomocą nomogramów a sprawdzałem ich indukcyjność metodą rezonansową a jak chciałem wykonać antenę do mobila to pojemność "bata" podłączałem do tego obwodu kontrolującego indukcyjność i byłem w stanie z dość duża dokładnością określić tą pojemność.

Wymieniona cewka o parametrach D=30 mm N=103 zw d=1 mm - indukcyjność wyszła mi ok 81,14 uH a reaktancja przy częstotliwości 14727000 Hz czyli pulsacja razy L w Henrach wyszło na szybko Xl=7491 omów.

sp5wpg pisze:

znowu "PUDŁO" - no tak zjawiska falowe a i owszem ale nie w tym zakresie częstotliwości przy w/w cewce. Falowy charakter zjawisk występuje w obwodach o długościach porównywalnych z długością fali jak to ma miejsce w liniach dwuprzewodowych o znacznych długościach.

może jednak nie "PUDŁO", może nie ???


Więcej w artykułach, przypisach pod kalkulatorem http://hamwaves.com/antennas/inductance.html. Tam m.in.:

The inductor calculator presented on this page is unique in that it employs the n=0 sheath helix waveguide mode to determine the inductance of a coil...

Czyli drut tworzący cewkę traktowany jest jako linia transmisyjna jednoprzewodowa, w spiralę ukształtowana.

The inductor calculator presented on this page is unique in that it employs the n=0 sheath helix waveguide mode to determine the inductance of a coil...

Czyli drut tworzący cewkę traktowany jest jako linia transmisyjna jednoprzewodowa, w spiralę ukształtowana. To "oczywista oczywistość".
Co do programów nie wszystkie są idealne. Czy to free czy za dutki... Ale zawsze dają wiedzę przy prawidłowym korzystaniu.