To bredbåndsantenner

Jeg får jævnligt forespørgsler fra amatører, primært om antenner og antenne-relaterede ting.  Ind imellem er der emner, der kunne tænkes  måske at have interesse for en større kreds. Sådan er det med et par antenner, som jeg har kigget lidt nærmere på.

T2FD- eller TFD- antennen

Denne antenne er ikke så kendt i OZ-land og generelt heller ikke brugt så meget af amatører. Til gengæld ses den brugt til  professionelle formål. Antennen blev vist oprindelig lavet til den amerikanske flåde. Den kan ses på taget af f.eks. ambassade-bygninger her og der. Og nødhjælpsorganisationer anvender den, hvor man skal HF-kommunikere fra Langtbortistan.

Et  ønske fra mange amatører er det om en antenne, der kan bruges på så mange HF-bånd som muligt uden større besvær, -- og som ikke fylder for meget.

Der har været utallige tiltag for at finde en sådan antenne; jeg kan nævne nogle få: G5RV, off-center-fed antenner, trap-antenner. Og som regel har det været sådan, at de har afstedkommet ret så mange diskussioner om deres anvendelighed.

Og myterne har været mange.

En amatør tænkte at ville bruge TFD-antennen som sin "ferie-antenne". Og det var Nok slet ikke noget dårligt valg!

T2FD står for "Tilted Terminated Foldet Dipole". Oprindelig mente man, at antennen skulle hænge skråt (deraf "tilted"), senere har man set, at den godt kan hænge vandret eller være knækket.  Derfor nu også navnet "Terminated Folded Dipole".

Her er en antenne, der klarer et frekvensforhold på 1:5 eller mere, d.v.s.  f.eks. alle amatørbåndene fra 40 meter og op og som samtidig kan klemmes til at virke (ikke særlig godt) også på 80 meter.

Det er jo egentlig ganske fantastisk! Nu er der én gang sådan, at intet her i livet fås gratis; man skal altid på én eller anden måde betale for det gode.  Også med denne antenne betaler man for nogle gode egenskaber. Bredbånds-egenskaberne kommer bl.a. via en ohmsk modstand, der fordøjer en del af sendeeffekten og i modtagesituationen lidt af det indkommende signal.

TFD-antennen ser sådan ud:

Det siges, at længden  skal være større end λ/3 , d.v.s. for 80 meter som laveste bånd skal vi op på en længde på 28-30 meter; for 40 meter vil 15-16 meter være nok.  Afstanden mellem de parallelle tråde siges at skulle være λ/100. Ingen af målene forekommer at være overvældende kritiske.

Belastningsmodstandens ohmske værdi (modstanden skal være induktions og kapacitetsfattig) hænger sammen med den tilsigtede fødepunktsimpedans; modstanden skal være lidt større end den valgte fødepunktsimpedans: 450Ω fødning og 500 Ω belastning (eller 300/390 eller 600/650).

Man kunne føde antennen med et 450Ω fladkabel eller man kan have en 450Ω-til-50Ω transformer og et koaxkabel. Bruger man en transformer, skal man huske, at denne skal dimensioneres ud fra sendeeffekt og forekommende stand-bølgeforhold.

Standbølgeforholdet: Ja, det man vil opleve, er et standbølgeforhold, der hen over det store frekvensområde nok vil ligge mellem 1:1,5 og 1:2,5. Ikke perfekt, men noget, som selv de simple tunere (line flatteners) kan klare!

Så er der modstanden i antennetoppen. Hvor meget spiser den nu? Man har set påstande gående på, at 1/3 af effekten  tabtes.  Der er lidt for meget ønsketænkning I dette udsagn. Jeg har kigget  på problematikken og regnet lidt. Det samme har bl.a. PA0SE og SM0AQW. Der er ganske god overensstemmelse mellem vore tre resultater. Tager jeg et gennemsnit af dem, bliver det til en virkningsgrad på 20-46 %. Altså forsvinder 54 til 80 % af sendeeffekten ud i den blå luft. 

Er det nu så galt? Det er i hvert fald prisen, vi må betale.  Udtrykt på en anden måde: Det koster mellem 3 og 7 dB, altså worst case under to S-grader i forhold til en god afstemt dipol. -- I modtagesituationen er tabet tilsvarende og uden betydning undtagen måske på 10 meter.

Det sidste spørgsmål, der må tages stilling til, er det med modstanden og dens effektmæssige størrelse. Ja, med en 100-Watt sender kan der altså worst case ryge 80 Watt. Kører vi normal CW eller SSB har vi ved sending en intermittensfaktor på lidt mindre end 50 % for CW og nok 20 % for SSB. Så er der også modtage-pauserne.  -- Så mon ikke udsagnet om 1/3  kunne være gældende for modstandens effektstørrelse?  --  Jeg brugte engang 32 stk. 1kΩ/2W kulfilmmodstande serie/parallel for at få 500Ω. De var anbragt ret frit omkring en plexiglasstang. 200 Watt var intet problem og jeg havde nok turdet gå højere, hvis nødvendigt.

Lad os lige rekapitulere:

TFD´s fordel:  Duelig over et 1:5 frekvensforhold med et brugbart standbølgeforhold.

Ulempen: Mellem halvdelen og fire femtedele af din sendeeffekt gavner kun de små fugle.

Alt i alt:  Måske slet ikke nogen dårlig løsning for den, der gerne vil prøve at bruge alle HF-bånd!

 

En modtageantenne til 20 meter.

Når man taler om retningsantenner til HF, er det mit indtryk, at fordelen ved en sådan én ofte viser sig under modtagning, man kan udelukke eller dæmpe ikke-ønskede og forstyrrende stationer.

Så egentlig kunne jeg godt forestille mig et dx-koncept, der hedder en rundstrålende og lavtstrålende sendeantenne samt en retningsantenne til modtagning.  Nå der så bliver sagt retningsantenne til modtagning, går ens tanker til f.eks. beverage-antenner, -- og så står alle de med de små villahaver af!

Men er det nu nødvendig med de mange tønder land eller kunne man klare sig med mindre?  På en amerikansk hjemmeside så  jeg beskrivelsen af antenner, som kaldtes "Flag and Pennant" (flag og vimpel). Ideen bag antennerne er ikke ny; jeg har bl.a. selv prøvet den på 2 meter og Rohde & Schwartz har brugt den  til noget pejlegrej.

Jeg skal ikke komme nærmere ind på teorien bag antennen, kun lige sige, at der er et slægtskab til beverage- og rhombeantenner. Der er tale om en aperiodisk modtageantenne; der er en trekantet eller firkantet sløjfe, hvor man modsat til-koblingspunktet har en belastningsmodstand.

Nu skulle den da prøves. Jeg valgte 20 meter som design-bånd ( antennen viste sig brugbar fra 40 til 10 meter). Størrelsen, der primært bestemtes af længden på tilgængelige trædele, blev en længde på 2,86 meter og en højde på 1,18 meter. Midt på de to lodrette sider var der på den ene en modstand på 950Ω (ukritisk kopieret fra den amerikanske beskrivelse) og på den anden side en transformer 950Ω-50Ω.

Antennen så således ud:

Så skulle der regnes lidt: EZNEC fortalte først, at der på 20 meter var et "gain" på - 18,75 dBi, ikke helt uventet. Retningskarakteristikken var horisontalt en kardioide med en 3-dB bredde på ca. 170° og et hul bagud på 28 dB. Den vertikale karakteristik havde et maksimum ved 32°.

De -18,75 dB fortalte, at nok ikke uden videre ville være signal nok til mine modtagere; der var to ting at gøre: Først skulle der kæles lidt for 950:50 transformeren. Og så skulle der en smule forstærkning til.

Jeg lavede lidt hurtigt en bredbåndsforstærker med en BFW16A med 50 mA kollektorstrøm, resistiv modkobling og et gain på ca. 17 dB. En bredbånds-antenne samler ganske mange signaler op; derfor skal der en forstærker til med gode storsignalegenskaber. Denne forstærker viste sig at være tilstrækkelig, men heller ikke mere. Det skulle måske hellere have været en  "loss-less feedback" (Norton-) forstærker, der har lidt bedre støj-egenskaber.

Hvad kan man så bruge en sådan antenne til?  Ja, mere end at hive en fjern station ind gælder det ikke sjældent om at lukke nogle uønskede signaler (eller måske noget støj) ude.  Nu kiggede jeg på antennen til de højere bånd; men når vi nu går mod et solpletminimum, kunne det måske være interessant at prøve en sådan antenne på f.eks. 80 meter. En retnings-modtageantenne til dette bånd med en længde på 8-10 meter lyder da ikke helt afskrækkende, vel?

Referencer:

Om TFD:

www.cebik.com/t2fd.html

www.nordicdx.com/antenna/wire/t2fd.html

Rothammels ANTENNENBUCH, 12. udgave, s. 265

Om modtagerantennen:

www.hard-core-dx.com/nordicdx/antenna/loop/flag_w7uv.html

Rothammels ANTENNENBUCH, 12. udgave, s 269

Copyright © 2000-2013. by Niels Rudberg.
Sidst opdateret: 31. august 2013 16:52:58 +0200.