VERLIEZEN BIJ (MIS) AANPASSING IN VOEDINGSLIJNEN

Transcriptie

1 VERLIEZEN BIJ (MIS) AANPASSING IN VOEDINGSLIJNEN We kennen verschillende soorten voedingslijnen tussen ontvanger/zender en antenne. We zullen ons beperken tot coaxkabel en symmetrische lijn. Ook hierin zijn div. varianten maar ook nu zullen we ons beperken tot 50 Ohm coax RG213 / RG58 en symmetrische openlijn van 450 / 600 Ohm. Bij het aansluiten van een antenne op een transportlijn, of het nu een open lijn of een coaxkabel is, ontstaan er verliezen. Voor het transport van de energie van zender naar de antenne of van de antenne naar de ontvanger, maak niet uit er ontstaan verliezen. Deze kunnen we onderverdelen in 2 items. 1 e Verliezen bij correcte afsluiting van de voedingslijn. 2 e Extra verliezen die ontstaan indien de voedingslijn met een andere impedantie wordt afgesloten (bv. de antenne). 1 e De verliezen bij correcte afsluiting van een coaxkabel zijn weergegeven in een grafiek welke in div. boeken is te vinden. Uitgaande van 30 MHz heeft RG213 per 100 meter een demping van 3.7dB en RG58 9dB. Nou is 100 meter wel veel, de meesten gebruiken zo ongeveer 15 meter kabel.

2 Bij 15 meter RG 213 is de demping (15/100)*3.7 = 0.56dB 30 MHz 4 MHz RG db 0.2 db RG db 0.5 db Hier uit blijkt dat RG58 bruikbaar is tot 30 MHz mits de antenne goed is aangepast en niet al te grote lengtes worden gebruikt. Is die antenne wel zo goed aangepast? Laten we eens een simpele dipool voor 80 meter nemen 2 x 20 meter op 15 meter hoogte welke we optimaliseren in het midden van de band (3650 khz.)

3 Zo te zien is de SWR onder in de band bijna 4 en boven in de band iets boven de 3. Als we die antenne aansluiten met een openlijn van 600 Ohm is de SWR zelfs 1:12! We blijven even bij die coaxkabel. Die hogere SWR dan 1 (laten we zeggen gemiddeld 3) geeft een extra demping. Die extra demping kunnen we in onderstaande grafiek aflezen. Bij onze RG213 hadden we 0.56 db gevonden en bij RG db. Deze waarden zetten we op de onderste lijn (zie stippellijnen) en gaan naar boven tot de SWR 3 lijn, daarna kunnen we links of rechts de extra demping aflezen. In ons voorbeeld geeft dat de volgende waarden.

4 Totale demping bij 15 meter kabel en een SWR van 3 30 MHz 4 MHz RG db 0.20 db Extra 0.38 db 0.17 db Totaal 0.94 db 0.37 db RG db 0.50 db Extra 0.75 db 0.35 db Totaal 2.10 db 0.85 db Wat heeft dat allemaal voor gevolg voor het afgegeven vermogen aan de antenne? 30 MHz 4 MHz RG Watt 90 Watt RG58 62 Watt 84 Watt 62 Watt is 2 db minder dan het toegevoerde vermogen. Het verschil op de S-meter is minder dan ½ S-punt. Dat is op de HF banden niet of nauwelijks merkbaar. Anders wordt het als je een dipool voor 20 meter wilt gebruiken voor de 17 meterband. Kijk dan krijg je dit als resultaat:

5 Een SWR van 35 geeft in ons voorbeeld een extra demping van 7 db zodat de totale demping 8.35 db wordt. Dan blijft er nog maar 15 Watt over voor de antenne. De verliezen in de tuner, om deze grote misaanpassing te compenseren, zijn in dit voorbeeld buiten beschouwing gelaten. Bij gebruik van de automatische tuner in de trx kan zelfs de zender beschadiging oplopen. We gaan nog even terug naar onze dipool van 2x20 meter voor de 80 meter band en bekijken die in het analyseprogramma.

6 U ziet een prima antenne voor Europees verkeer, goed aangepast voor 50 Ohm, straalt rondom en recht omhoog. Hierdoor minder geschikt voor DX. Als we deze antenne in deze uitvoering willen gebruiken voor de andere banden, krijgen we het volgende beeld.

7 Als u deze hoge SWR s bekijkt, zal het duidelijk zijn dat op deze manier het werken op de andere banden niet mogelijk is en als u het toch probeert is schade aan de tuner en tranceiver niet uitgesloten. Terwijl u het doel voorbij schiet omdat (bijna) alle energie wordt gereflecteerd.

8 De Openlijn In de lectuur is weinig te vinden over verliezen van een openlijn meestal 600 Ohm. Na wat speuren heb ik toch wat gegevens gevonden en ook over de 450 Ohm Drake lijn weet je wel die bruine lijn met die vierkante gaten erin. E.e.a. heb ik in de navolgende grafiek getekend. Zoals uit deze grafiek blijkt, heeft de openlijn per 100 meter op 30 MHz slechts 0.3 db demping. Dat is t.o.v. RG213 een factor 12 beter. Bij gebruik van zo n 15 meter leiding is dat een te verwaarlozen getal. (0.05 db) Bij gebruik van die bruine kunststoflijn met die vierkante gaten zgn. Drake-lijn is dit 0.08 db. Ook bij een hoge SWR zijn de transportverliezen van een openlijn van ondergeschikt belang, blijkt hieruit. We kijken weer even naar die dipool van 2x20 meter. Deze gaan we aansluiten met een openlijn van 600 Ohm

9 De SWR is nu al een stuk beter, alleen op 80 meter nog boven de 10. Niet dat dit angstaanjagend is maar als geen 600 maar 450 Ohm lijn gebruiken zien we het volgende Kijk nu is de SWR op alle banden beneden de 10. Niet dat dát noodzakelijk is maar het staat wat netter.

10 Uit de grafiek voor de openlijn en de extra verliezen bij een SWR anders dan 1 blijkt, dat het niet afleesbaar is zo gering het is. Daardoor kunnen we het als verwaarloosbaar aannemen. Dat betekent dat alle energie in de antenne terecht komt. Omdat onze huidige tranceivers bijna allemaal een 50 Ohm asymmetrische uitgang hebben, zal er een tuner nodig zijn om die aan te passen aan de openlijn. Afhankelijk van de frequentie en de lengte van de openlijn kan die impedantie variëren tussen de 50 en 4000 Ohm in het onderhavige geval. Een dipool met kippe(n)-ladder als voedingslijn, is dus een aantrekkelijke manier om multi-band operationeel te zijn. Zodra die de afmetingen krijgt van 2 x 15.5 meter en 10.2 meter openlijn krijgt hij de magische naam G5RV. Waarom is onduidelijk, 't is gewoon een dipool. Deze (G5RV) beweerde dat onder aan die openlijn van 450 Ohm een coaxkabel van 75 Ohm aangesloten kon worden en dat dit prima aanpaste op 20 meter en de antenne nog gain had ook.

11 Zoals te zien 3 halve golven, op 20 meter dus is er sprake van een paar db gain. Deze antenne met in het voedingspunt een stroom maximum. Of er nu een tuner onder aan die voedingslijn is geïnstalleerd of een coaxkabel, daar verandert de impedantie boven bij de antenne niet door. Laten we eens kijken hoe dat er uit ziet.

12 Op 20 meter is de impedantie ongeveer 100 Ohm. De openlijn is 10.2 meter lang en dat is een ½ golf op 20 meter, dus onder aan de lijn hebben we ook een impedantie van ongeveer 100 Ohm. Sluiten we daar een coaxkabel van 75 Ohm aan, dan onstaat er een SWR van 1.3, nou dat is te accepteren. Dat had G5RV goed gezien. Maar op 10 meter hebben we een impedantie van 2400 Ohm en aangezien dat de voedingslijn nu een hele golf is, betekent dit dat onder aan de lijn ook ongeveer 2400 Ohm is. Dat resulteert in een SWR van 32 met die 75 Ohm coaxkabel. Da s minder fraai. Advies: Openlijn aansluiten op een symmetrische tuner voor multiband gebruik en het G5RV principe met de coaxkabel vergeten. Ook voor DX is dit een leuke antenne, met vooral op de hogere banden een leuk stralings patroon. Kijk maar eens op bv. 12 meter: 24,9 MHz.

13 Bijna rondstralend en met een lage opstralingshoek zodat met een beperkt aantal hops ge-dx(t) kan worden. Tevens heeft hij nog een gain van 3.5 dbd. Dit alles met de G5RV en een symmetrische tuner. Nu zijn er die de symmetrische openlijn niet naar de shack kunnen binnenvoeren of die geen goede tuner hebben. Die zetten onder aan de openlijn een balun 1:4 en voeren de coaxkabel naar de shack en sluiten die aan op de TRX met automatische tuner.

14

15 Zoals u ziet zijn er bij die balun ook pittige SWR s zodat daar ook nog al wat verliezen in optreden. Zo n balun moet natuurlijk een lucht balun (nee geen ballon) zijn. Ferriet zou in verzadiging kunnen raken. Dus wat krijgen we nu. De energie komt uit de zender, (via een tuner waarvan de verliezen nu even niet zijn meegerekend), komt bij die balun en botst tegen een flinke SWR aan zodat er nogal wat gereflecteerd wordt. Daardoor ontstaan er verliezen in het stuk kabel van de TRX naar de balun (uitgaande van 10 meter RG213) en in de balun zelf die ook is opgebouwd met (2 stukken van 5 meter RG58) coaxkabel. Beslist noodzakelijk is om onder die balun een mantelstroom trafo te monteren. Ook nog een bij de uitgang van de zender kan zeker geen kwaad. De energie die overblijft gaat via de openlijn naar de antenne. Dit alles in getallen geeft het volgende beeld. 30 MHz 4 MHz RG213 verlies 1.9 db 0.85 db RG58 balun verlies 6.0 db 1.0 db Totaal 6.9 db 1.85 db Blijft voor antenne 20 Watt 66 Watt De conclusie moge duidelijk zijn Deze configuratie is een slechte omdat er twee keer een behoorlijke misaanpassing plaats vindt. Vooral bij de hogere frequenties gaat dat behoorlijk meewegen. Maar ja als je niet anders kunt, is dát de prijs die je ervoor moet betalen. Nou ja vermogen moet inleveren. Aan de andere kant ook niet dramatiseren omdat je signaal op 10 meter maar een dikke S-punt minder is. Je kan toch wel dansen al is het niet met de bruid! Daan, PAØFNB