Prywatny serwis poświęcony krótkofalarstwu

Antena odwrócone L na 40m

Szczegóły

Odsłony: 30414

Na grupie dyskusyjnej SP7PKI pojawił się temat anteny ogrodowej G7FEK, która tak na prawdę jest podwójną anteną na dwa podstawowe pasma 80 i 40m. Zidentyfikowałem to jako podwójna Right Angle Marconi Antenna.

Zanim zacząłem przycinać druty i kombinować w terenie z ograniczeniami, wykonywałem szereg symulacji na Mmana-Gal. Spodobała mi się charakterystyka na częstotliwościach podstawowych. Dawało mi to pogląd, czy warto w projekt brnąć dalej, czy nie nadaje się to dla mnie w istniejących warunkach.

Opis normalnej pojedynczej Right Angle Marconi Antenna, na rysunku niżej.

Right Angle Marconi Antenna

Dzięki symulacjom w MMANA-GAL poznałem zależności impedancji i charakterystyki od proporcji wymiarów tej anteny.

Schemat anteny w symulacjach MMANA-GAL

Symulacja dla MMANA-GAL - pobierz plik

W końcu zasymulowałem parametry które mnie interesowały, jednak impedancja była bardzo wrażliwa na jakość przeciwwagi i uziemienia. Postanowiłem zasilać antenę przez autotransformator dla lepszego dopasowania impedancji, oraz dla odprowadzania ładunków elektrostatycznych przez cewkę.

Układ dopasowujący

Na pierścionku ferrytowym nawinąłem 13 zwojów drutu 1,5mm². Odczepy na 5, 7, 9, 11 zwoju. Doprowadzenie z fidera na 9 zwoju.

Pominę przekształcenia wzorów dla transformacji impedancji* w przekładnikach napięciowych i prądowych w.cz., a do praktycznych zastosowań można przyjąć wzór:

gdzie:
		- impedancja wejścia
		- impedancja wyjścia
		- ilość zwojów wyjścia
		- ilość zwojów wejścia

Wzór jest poprawny z założeniem dla reaktancji "X" bliskiej "zera", czyli w pobliżu rezonansu obciążenia w tym wypadku anteny.

Jeśli podłączono 50Ω na 9 zwoju:

Na łączówkę wyprowadziłem wszystkie odczepy dla łatwiejszego przepinania w warunkach "polowych".

Z tak przygotowanym osprzętem przystąpiłem do prób.

Dla uproszczenia opisów nazwę tą antenę "Inv L40m".

Jako przeciwwagę postanowiłem wykorzystać siatkę ogrodzeniową. Przeciwwagę przylutowałem.

Wymiary anteny wyliczone w symulacji trzeba było do dostrojenia zmniejszyć. Finalne wymiary: odcinek pionowy 6,5m, odcinek poziomy 3,7m.

Pierwsze wrażenia z pracy anteny: Nie zauważyłem dużych różnic w odsłuchu w porównaniu do dipol-inverter V.

Ze zmianą temperatury i wilgotności w nocy SWR znacznie się popsuł i stwierdziłem przesunięcie się rezonansu więc do dalszych prób musiałem włączyć skrzynkę antenową.

Jak się później okazało, połączenie z siatką było wadliwe. Lut nie połączył się z drutem ogrodzenia. Pod wpływem wilgoci nastąpiła zmiana przewodności połączenia przeciwwagi z siatką.

W następnych dniach SWR wrócił do ideału. Ze zdziwieniem i miłym zaskoczeniem otrzymuję bardzo dobre raporty od stacji europejskich oraz z za Atlantyku. Wygląda na to, że antena Inv L40m jest skuteczniejsza w nadawaniu niż dipol czy inverter V do którego porównuję.

Dzięki współpracy i uprzejmości kolegów Piotrka SP8VJV (36km) i Zbyszka SQ8OAU (43km) przeprowadziłem próbę porównawczą z inverterem V. Jeden z kolegów słyszał mnie zaledwie śladowo, natomiast po przełączeniu na Inv L40m byłem odbierany przez obydwu kolegów lepiej niż śladowo - u jednego sygnał S3. W tych łącznościach za blisko było na falę odbitą, a fala przyziemna była silnie tłumiona. Inv L40m wypromieniowało więcej energii pod niskim kątem, więc mimo tłumienia przez teren - brak bezpośredniej widzialności optycznej - korespondenci odebrali relację. Ta próba potwierdza że antena Inv L40m wypromieniowuje więcej energii pod niskim kątem, a zatem są mniejsze straty energii lecącej w kosmos, a przecież o to nam chodzi.

Niestabilność SWR i rezonansu za często się powtarza wraz ze zmianami wilgotności. Postanowiłem zmienić nieco usytuowanie i mocowanie anteny.

Do dalszych prób z Inv L40m postanowiłem wykorzystać przestrzeń pozostającą między deltą v15m a ścianą budynku - miejsca było na tyle - ryzykując odkształceniem charakterystyki obu anten. W tym celu, dla swobodnego opuszczania i podnoszenia każdej z anten z osobna, umieściłem bloczek pod okapem dachu i przeciągnąłem zdublowane - niezależne odciągi przez punkty zaczepienia z obu stron.

Dodatkowy bloczek podczepienia anten od strony budynku

Przeciwwagę tym razem połączyłem solidnym lutem do siatki i dodatkowo uziemiłem.

Puszka z dopasowaniem ta sama. Wypróbowałem tym razem podłączenie wibratora anteny do wszystkich odczepów po kolei. Ostatecznie najlepsze dopasowanie wypadło na odczepie z 11 zwoju czyli 75Ω. Na symulacjach wyliczona impedancja była bliższa 30Ω. Przypuszczałem że niezgodność symulacji z praktyką wynika z niewłaściwego parametru przewodnictwa gruntu w danych wejściowych.

Nauczony doświadczeniem z pierwszych prób tej anteny zamiast obcinać, skróciłem w inny sposób, oczywiście powstała tu przypadkowa indukcyjność i pojemność z ogrodzeniem.

Tak zestrojoną antenę, wypróbowałem z pomocą kolegi Krzysztofa SQ8NGV dystans około 30km więc łączność na fali bezpośredniej, azymut 52^o co wypada po skosie przez budynek. Porównanie z anteną dipol-inverter V dało wynik na korzyść Inv L40m. Odbierany byłem o +2 S więcej, słyszałem o 1 S silniej.

Dalsze próby wykazały, że w antenie Inv. L40m indukuje się większe napięcie odbieranego pola. Przy radiach z szerokim wejściem jakim jest np. użytkowany przeze mnie FT-897 czasem tłumik dla sygnału wejściowego okazuje się za słaby i dochodzi do nieprzyjemnego zjawiska zlewania się odbieranej stacji z tłem szumów i zakłóceń. Takie radia po prostu mają dla silnych sygnałów za małą selektywność.

Antena przy tej próbie i drugiej instalacji ma bardziej stabilne parametry. Rezonans pływa zaledwie śladowo, a nie jak miało to miejsce w pierwszej próbie o cały 1 MHz. Nie wiem czy te parę centymetrów drutu wetkniętego w ziemię potrafiło tak ustabilizować parametry anteny, czy solidne przylutowanie do siatki poprawiło stabilność, lub czy siatka w tym odcinku lepiej nie przewodzi.

Antenę po zestrojeniu używam w całym paśmie 40m z pominięciem skrzynki antenowej. W całym paśmie SWR<1,2.

*   *   *

Po okresie suchym w którym zaczęło brakować wody w studniach nadszedł okres opadów, grunt zawilgotniał i antena się rozstroiła, a SWR wzrósł >1,5.

Przełączyłem antenę pod odczep na 9 zwoju cewki czyli na dopasowanie 50Ω. SWR poprawił się lecz zauważyłem, że rezonans leży poniżej pasma. Postanowiłem odciąć nadmiar (zakładkę) i dostroić antenę. Odciąłem 58cm drutu. Aktualne wymiary anteny - odcinek pionowy 5,92m, odcinek poziomy 3,7m. Rezonans wyszedł na ok. 7,12MHz wartością 1,1, lecz na 7,0MHz miał wartość około 1,3.

Dwa dni później przy mrozie i szronie na ziemi rezonans odjechał w górę pasma na ok. 7,18MHz przy SWR =1,2. Na początku pasma 7,0MHz SWR=1,5.

Zauważyłem ponadto porównując z anteną podwójny Inv.V na 80 i 40m, że przy  odbiorze sygnałów stacji europejskich, rosyjskich i japońskich siła sygnałów na Inv.L jest nieco (1S) większa, ale szumy tła - dynamika w stosunku do szumów - jest gorsza niż na Inv.V. o około 3 - 4 S.

Wymaga to dalszych prób i obserwacji przy zmieniających się warunkach propagacyjnych.

Podsumowanie:

Antena w moim wykonaniu, może ze względu na kiepską przeciwwagę, ma wysoki poziom szumów i zakłóceń, jednak przy dowoływaniu się jest skuteczniejsza niż inverted V. Jeśli nie ma możliwości postawienia GP, antena ta jest dobrym rozwiązaniem.