Endfed 80/40/20 versie III

Ook mijn zelfbouw endfed voor 80/40/20 was niet helemaal meer wat het zou moeten zijn en hing bovendien niet zoals ik wilde. Afgelopen weekend deze dus ook maar eens naar beneden gehaald. Met de RigExpert AA-54 had ik een nauwkeurige meting gedaan van 3000 kHz tot 14500 kHz en de resultaten geëxporteerd en in Excel geladen. De meter meet feitelijk niet meer dan de R (reële weerstand) en de X (imaginaire weerstand) bij een bepaalde frequentie. Ik heb inmiddels de lerarenopleiding wiskunde afgerond en begrijp inmiddels wat meer van complexe getallen en weet dus ook hoe je de absolute waarde van R + Xi moet berekenen en met de inverse tangens is ook het faseverschil te berekenen. Feitenlijk de hoek die de vector maakt wanneer je het complexe getal tekent in een assenstelsel met een Re en Im as. Ik heb altijd gedacht dat die absolute waarde, in de bijbehorende software wordt dat |Z| genoemd ook daadwerkelijk de impedantie was die de transceiver zag, maar het blijkt toch nog wel wat complexer te zijn dan dat. Gelukkig was op internet de formule te vinden waarmee je de SWR kunt berekenen op basis van R en X. Ook las ik op internet dat je eigenlijk geen faseverschil, wanneer X = 0 dan dan je dat ook niet, dat is blijkbaar de verklaring dat de antenne resonant is bij X = 0. Nou goed, moeilijke materie die mijn pet toch wat te boven gaat.

Analyse van de resultaten gaf wel aan dat er resonantie was bij 3.563 kHz. De R is daar 18 Ohm, de X bijna 0, |Z| is dan ook 18 Ohm en dat geeft een SWR van 1:2.8. Vreemdgenoeg vond ik ook resonantie op 4.817 MHz met een R van 6.3 (en X=0), een berekende SWR van 1:8. Geen idee waar dit vandaan komt, ik heb besloten om het domweg te negeren. Hieronder een lijstje waar de AA-54 resonantie (X=0) lijkt te zien:

3.563, R=18, SWR 1:2.8
4.817, R=6.3, SWR 1:8
6.335, R=214, SWR 1:4.3
6.795, R=36.3, SWR 1:1.4
9.015, R=7.3, SWR 1:6.8
10.717, R=231.3, SWR 1:4.6
12.223, R=28.1, SWR 1:1.8
12.925, R=71.4, SWR 1:1.4
13.971, R=19.1, SWR 1:2.6

Een heel vreemd lijstje. Ik vermoed dat de frequenties die dicht in de buurt van de 80m, 40m en 20m zitten, wel “echte” resonantie is. De andere frequenties zijn misschien vreemde harmonischen? Verder zitten er in de antenne twee traps, voor 20m en voor 40m, op lagere frequenties gaan die zich inductief gedragen en op hogere frequenties juist capaciteit, ik vermoed dat er zoiets speelt. Ik ga er maar even van uit dat de hoogste resonantie frequentie wel klopt, het ging om 10.15 meter draad aan de autotrafo gevolgd door een 20m trap die resoneert op 14.357 MHz (kon ik mooi even meten). Het stuk draad is dus te lang, en de impedantie is te laag. Op lagere frequenties gaat de spoel van die trap zich inductief gedragen en wordt de impedantie van de 40m trap, ong. 7 meter verderop steeds hoger, dat is wellicht een verklaring voor de gemeten resonanties op frequenties tussen 20m en 40m. Die 10.717 zal wel een 3e harmonische zijn van 3.563 trouwens. Die te lage impedantie, ook op 40m en 80m is trouwens wel verklaarbaar.

De autotrafo stamt nog uit de tijd dat ik een Acom 1011 eindtrap gebruikte. Voor mijn huidige setup met 100W een beetje overdreven. Om meer vermogen aan te kunnen, gebruikte ik twee FT240-43 toroids en een wikkelverhouding van 3:21 omdat ik destijds een optimum wilde bij 80 met mogelijkheid voor 40 en 160. De trafo is gewikkeld met dik enameled draad en had geen enkele  moeite met 400W, zelfs niet wanneer ik langere tijd achter de set zat zoals tijdens de PACC. Overigens heb ik nooit last gehad van RF in de shack, instraling, storing of andere ellende, discussies over al dan niet vereiste tegencapaciteit probeer daarom tegenwoordig maar gewoon te negeren. Het werkte prima.

IMG_20180131_130820025

Zoals u kunt zien, ben ik niet zo’n handige Harry. Het berekenen en experimenteren dat vind ik leuk, maar netjes gaatjes boren en afwerken van zo’n kastje, dat is niet aan mij besteed. Ik kan het niet, heb er ook niet de middelen (en het geduld) voor. Om die reden, het voelt wel een beetje als zwaktebod, heb ik besloten om een 1:49 autotrafo te bestellen bij http://www.communicationworld.nl, de 450W versie. Ik heb nog even gedacht aan het “bouwpakket” maar ik wil de trafo gewoon eens goed en netjes hebben, bovendien gun ik de eigenaar, Hans Dijkerman (PE1RNU), de omzet wel. Ik vind dat hij een mooie winkel heeft met veel bruikbare spulletjes voor redelijke prijzen, dat moeten we koesteren. De trafo zit in een prachtig IP57 Fibox kastje mét drukstabilisator, geen idee waar het voor is maar het klinkt in ieder geval goed. Een berichtje met wat vragen naar communicationworld werd ook vlot beantwoord door Hans, prima service! De 450W versie blijkt een 2:14 wikkelverhouding te hebben en is gewikkeld op een FT240-43 toroid met daar binnenin een FT140-43 toroid; slim! Het gaat mij niet zozeer om het vermogen, maar om het feit dat je voor een optimum op de lage banden, iets meer inductie nodig hebt voor de primaire wikkeling van het autotrafo, ik denk dat dit een mooi compromis is. De komende tijd zullen de meeste verbindingen toch op 40m en 80m gemaakt worden, ik dacht ook al een beetje vooruit aan de komende PACC contest.

Uit schuldgevoel (koopamateur) heb ik me wel voorgenomen om de traps eens wat netter te maken en ook voor de ophanging en het afstellen heb ik wel nieuwe ideeën. De oorspronkelijke 20m trap bestond uit 20 “vierkantige” windingen van 0.6 mm lakdraad op een Fritzel isolator met daarmee parallel twee Russische 10 pF 10kV C’s parallel (20 pF totaal dus). Met een loopje aan de RigExpert AA-54 meet ik resonantie 14.357 MHz. Tikje aan de hoge kant dus, maar ik las ooit eerder dat traps efficiënter zijn wanneer ze juist NIET resonant zijn in het werkgebied en een voldoende hoge impedantie hebben om te sperren wanneer er juist resonantie is iets boven of ander het werkgebied. Het artikel werd onderbouwd met allerlei metingen en zag er gedegen uit. Ook die materie gaat mijn pet te boven, ik heb maar besloten om het verhaal voor waarheid aan te nemen, je moet toch wat.

IMG_20180131_141844140

De 20m trap, laat ik gewoon zoals ie is, maar ik ga wel netjes gaatjes boren waar RVS M4 boutjes inkomen en zowel aan de spoel, als aan de antenne draad kabeloogjes maken (hiervoor was de antennedraad aan de spoel en parallel C’s gesoldeerd). Op die manier ben je toch wat flexibeler mocht je iets willen veranderen of vervangen. Ik heb het eerste stuk draad voor 20m ook al ingekort tot 10m lengte, dat is aan de korte kant maar ik wil aan de onderkant van de trap (met een draadoogje), nog een staartje naar beneden laten hangen. Wanneer ik dan moet afregelen op 20m, is het een kwestie van het staartje bijknippen i.p.v. steeds de “hoofddraad” aan te passen. Mijn LCR meter lijkt spoelen met een relatief lage zelfinductie niet bepaald nauwkeurig te meten, maar berekend zou de spoel trouwens een zelfinductie van ongeveer 6.1 uH moeten hebben (ik meet 7.8 uH).

IMG_20180131_103440667

 

De 40m trap was op soortgelijke wijze gemaakt, maar dan met ong. 40 windingen en drie ceramische 6 kV C’s van 68 pF in serie, ong. 23 pF dus. Een vuistregel voor een bruikbare trap is dat je als capaciteit in pF ongeveer de golflengte moet nemen. Ik heb bewust gekozen voor wat meer inductie en minder capaciteit omdat ik de totale lengte wilde beperken maar daar heb ik nu een ander plannetje voor. De spoel bestaat nu uit 26 windingen van iets dikker lakdraad (1mm dacht ik), ik meet met een lusje aan de AA-54 resonantie op 7.126 MHz, bij een capaciteit van 68 pF (ik meet 70) zou de spoel zo’n 7.1 uH moeten zijn (ik meet 12 hmmm). Die 40m trap gaat zich op lagere frequenties inductief gedragen, de inductie bij de oude trap was 21.8 uH, nu dus een stuk minder, totale inductie in de de antenne aan spoelen was op 80m ong. 28 uH en is nu dus nog maar 13 uH. Het is een beetje techniek van de kouwe grond, maar minder spoel en meer draad geeft vast meer bandbreedte en wat meer rendement lijkt me.

IMG_20180131_103526760

De antenne loopt vanaf een driepoot op het dak van mijn dakkapel (ong. 10m hoogte naar een boom achter in mijn tuin op ong. 27m afstand. In die boom, die staat wat lager dan het huis, heb ik op ong. 7m hoogte een katrolletje hangen. Voorheen, toen de antenne alleen een 40m trap had, moest de antenne draad door het katrolletje. Niet handig want dan moest ik met de ladder de boom in, draad door katrol, dan de isolator er aan. Met de huidige trap configuratie, is dat niet nodig, de isolator komt nu netjes voor de katrol. Nadeel; minder electrische lengte dus minder rendement én bandbreedte op 80m. Vroegere versies met aan het eind zelfs een soort V-constructie naar twee kanten weggespannen, werkten beter. Ook dat wilde ik eigenlijk weer. Ik heb besloten om aan de 40m trap ook een “staartje” te maken, maar ik wil ook minder inductie in de trap en meer fysieke lengte. Voor de nieuwe trap heb ik vier ceramische 6 kV 68 pF traps serie-parallel geschakeld, komt dus weer uit op 68 pF maar dan 12 kV, dat moet genoeg zijn voor 100W. Door de katrol in de boom komt alleen maar een stevig touw en vlak voor de boom monteer ik in het laatste stuk draad een isolator. Met de katrol trek ik, vrijwel horizontaal, het grootste deel van de antenne strak. Na de isolator komt nog een stuk draad (ik gok een meter of twee a drie) dat ik – ook weer als een soort staart – naar beneden laat hangen en “losjes” opspan vanaf de voet van de boom. De hoek van ong. 95 graden die de de antennedraad voorheen maakte door de katrol is te groot, als het hard waait en de boom begint wat te bewegen, dan komt er teveel kracht op en breekt de draad. Er staat met voorgaande principe geen spanning meer in die hoek, ik hoop dat de boel zo wat langer heel blijft. Ander voordeeltje is dat ik aan de vertikale “staart” ook nog een spoel van 200 uH kan knopen en nog een stukje draad om een beetje resonantie op 160m te krijgen. Dat is maar een bonusje, hoeft niet geweldig te werken maar is toch een leuke bijkomstigheid als het lukt maar eerst maar eens de boel goed krijgen op 20, 40 en 80.

Het is nu even wachten op de levering van Conrad (kabeloogjes) en communicationworld. Ik hoop de komende week de boel “af” te maken. Ik begin dan eerst met de 10m draadlengte voor resonantie op 20m en daarachter nog een 7m draad, de oude lengte tot de 40m trap. Dan eerst de boel netjes afregelen op 20m. Als dat gelukt is, maak ik de draad na de 20m trap wat korter en komt de 40m trap erbij met een staartje. Daarachter weer de oude lengte draad voor resonantie op 80m. Die lengte zal nu niet voldoende zijn, maar voor het afregelen van 40m is dat even niet van belang. De draad komt wel netjes uit tot voor de boom, dus daar komt dan een isolator. Wanneer 40m is afgeregeld, komt er aan de isolator voor de boom nog een staart voor resonantie op 80m. Wanneer dat allemaal lukt, dan wellicht aan die staart nog een dikke spoel van 200 uH met nog een stukje draad voor resonantie op 160m maar dat is voorlopig nog even toekomst muziek. Ik houd u op de hoogte.

 

Midland F-22 conversie naar 4m

Gisteren heb ik mijn Diamond V2000A van het dak gehaald. De ontvangst was nog prima, maar bij zenden op 2m en 70cm met meer dan 5W waarschuwde mijn FT-897D voor een hoge SWR (vreemd want ik dacht dat dat niet werkte op VHF/UHF). Voor de zekerheid nog even gemeten met de Diamond SX-200 en inderdaad, de SWR was dramatisch hoog op zowel 6m als op 2m en 70cm. Ik had al eens iets gelezen van Frits, PA0FRI, over het vervangen van C-tjes in zo’n witte stok en Frans, PE0F, was er van overtuigd dat ook in deze antenne de C’s wel defect zouden zijn. Ik dacht dat de witte huls verlijmd was met de metalen voet, maar het bleek dat het binnenwerk zeer eenvoudig te verwijderen was door een imbus boutje in de voet los te maken. De waarden van de C’s waren nog goed leesbaar, dus die gaan we maar eens vervangen. In het midden zaten ook nog drie blauwe 12 pF C-tjes in serie (4 pF dus), de vorige eigenaar had die blijkbaar al eens vervangen. 

Midland F-22A

 

Vandaag bedacht ik me dat ik nog zo’n witte stok had staan, een Midland F-22 monobander voor 2m van bijna 3m lang, ik meen voor een tientje of vijftien Euro gekocht op de DvdA. Ik had er ooit eens een spoel aangezet en een top van een hengel erop in de hoop dat het ook op HF zou werken (wist ik toen veel) maar dat werkte voor geen meter. Het is me inmidels wel duidelijk waarom dat niet werkte, in de voet zit een soort aanpassingsnetwerkje. Gaat mijn pet te boven, maar zal ongetwijfeld bedoeld zijn voor 145 MHz en niet voor HF> Hieronder een foto van de voet:

 

 

 

IMG_20180128_114514371

Al jaren had ik het idee om hier iets anders van te maken, en vandaag had ik een briljant idee; ik maak er een 3/4 golf stok voor 4m van! De antenne bestaat uit vier delen, de voet (zie hierboven), daarna een messing staaf van 1,2m, daarna een middenstuk van 30m met een luchtspoel en daarna nog een messing staaf van 1,25. Totale lengte ongeveer 2,75m, bijna 3/4 golf voor 4m! Wanneer ik de zelfinductie van het spoeltje in de voet berekende (9 wdg, 2,3cm, diameter 1cm) dan kwam ik uit op ong. 0.72 uH. Ik besloot om het spoeltje te laten zitten en gewoon in serie te zetten met de antenne:

IMG_20180128_115749605
Daarna de antenne maar eens gemodelleerd in MMANA-GAL en geloof het of niet, met de radiaaltjes van 50cm lang en een spoeltje van 0.72 uH in de voet was 2,75m perfect resonant op 70.200 MHz en de impedantie was ook nog eens heel dicht bij 50 Ohm. De “middenspoel” (berekend ong. 1 uH) had ik aanvankelijk wel meegemodelleerd maar gaf een te hoge impedantie, later bleek dat ik ‘m beter gewoon weg kon laten. Nou dat is te doen, even overbrugd met een stuk koperdraad:

IMG_20180128_114437491

Ik heb het geheel zo weer in de witte huls geschoven en op een aluminium pijp van ong. 1.5m tegen de schoorsteen aangezet. Helaas bleek de SWR niet goed, ong. 1:3. Mijn RigExpert Analyser loopt maar tot de 6m band dus meten ging helaas niet. De antenne leek hoog in de band wat beter dan laag in de band dus de electrische lengte was te kort. De tuner van de IC-7300 kon het echter wél aan dus toch maar eens roepen op 70.450 en waarempel, antwoord van Hans, PA0SWW, uit Arnhem. Hans zit horizontaal gepolariseerd dus optimaal was het niet, maar het ging. Na het QSO riep Gerard, PE1GYD ook nog even maar dat werkte helaas niet. Toevallig had ik in de “aluminiumhoek” nog 8mm buisjes liggen die, dat had ik van te voren al even getest, mooi over de originele RVS radiaaltjes heenschoven. Toch maar even proberen; een stukje van 50cm over één radiaal (richting West) geschoven en waarempel: een SWR van 1:1.5. Goed bezig! Weer het dak op en de andere radiaaltjes ook voorzien van een verlengstukje maar helaas, de SWR was 1:2. De twee extra radiaaltjes weer verwijderd, SWR met 10W was 1:1.5, bij wat meer vermogen liep de SWR wel op tot 1:2. Niet ideaal, maar wel beter dan ervoor. Nog maar even roepen op 70.450 en Jawel, Gerard PE1GYD kwam prompt retour, deze keer met een S7 en zeer goed verstaanbaar. Wonderlijk. Leuk QSO gevoerd.

Het spoeltje in de voet had ik nog even gemeten met mijn LC meter (met bijna lege batterij), de meting wees op veel minder dan 0.72 uH. Ik heb nog even zitten spelen met MMANA en ik vermoed dat het spoeltje inderdaad een lagere zelfinductie heeft. Uitgaande van 0.4 uH, vindt MMANA een resonantie ergens ver boven 70 MHz. De antenne moet dus langer. Even uitgeprobeerd: wanneer ik de straler nog 20cm langer maak, lijkt alles volgens MMANA weer in orde (met radiaaltjes van 50cm). Leuk klusje voor de volgende keer. Andere optie: toch de middenspoel in ere herstellen en gewoon maar eens kijken wat het doet. Ik laat de antenne voor nu gewoon even staan, WX condities zijn nog niet zo goed om steeds het dak op te gaan. Een leuke middag en sinds vandaag dus QRV op 4m!

IMG_20180128_152442439