EFHW antena

Vse o antenah, teorija in praksa.

EFHW antena

OdgovorNapisal/-a PrimozL » 24 Jul 2021, 18:03

Glede na dobre začetne rezultate sem se odločil, da predstavim End-Fed Half-Wave (EFHW) anteno za kratkovalovna (KV) frekvenčna področja. S to anteno mi je v kratkem času uspelo s QRP radijsko postajo s 5W izhodne moči v 7 MHz področju vzpostaviti zveze z večino evropskih držav, od EA8 do GM, R2, RA3 in podobno. Antena je predvsem uporabna tam, kjer ni na voljo veliko prostora. Tako je tudi pri meni. Če bi želel postaviti polvalni dipol za 40 m področje, bi se moral namreč precej bolj potruditi.

V teorijo delovanja te antene se nisem preveč spuščal. Bistvo je, da je napajana v točki, kjer je tok skoraj nič, a napetost zelo visoka. Tako je tudi priključna impedanca te točke visoka, v razredu kΩ. Zato je za napajanje antene potreben transformator z razmerjem ovojev 1:7 do 1:9 oz. z impedančnim razmerjem 1:49 do 1:81. Na Youtubu je veliko videov, kako pravilno naviti transformator za EFHW anteno, ki mu pravijo tudi UnUn. Seveda je mogoče celo anteno ali samo UnUn transformator tudi kupiti. Paziti je potrebno le, da je uporabljen ferit primeren za izhodno moč radijske postaje. Sam sem uporabil en obroček FT140-43, kar naj bi bilo dovolj za moči do 30, mogoče celo 50W. Za standardno izhodno moč radijske postaje 100 W je bolj primerno uporabiti en ali dva obročka FT240-43. Različni viri navajajo različne velikosti in število obročkov za npr. moč 100W, a najboljši preizkus je, koliko se feritni obročki zaradi izgub segrejejo. Zadnje čase je slišati novice o slabih ponaredkih feritnih obročkov z velikimi izgubami, zato svetujem previdnost pri nakupu. Za kompenzacijo raznih pojavov v transformatoju je povsem na vhod dodan še kondenzator 100 pF. Ta kondenzator mora biti izdelan za dovolj visoko delovno napetost, sam sem uporabil 500-voltne. Marsikdo veže v serijo dva 220 pF kondenzatorja.
Ne glede na to, ali je UnUn transformator izdelan v samogradnji ali kupljen, je pametno pomeriti njegovo delovanje pred vgradnjo. Ta meritev je zelo preprosta. Z merilnikom odbojnosti (VNA, spektralnim analizatorjem s sledilnim izvorom in zunanjim merilnim mostičem, antenna analyzerjem, …) pomerimo vhodno odbojnost (prilagoditev, SWR), ko je izhod zaključen s transformirano impedanco, za ovojno razmerje 1:7 je to 49 x 50 Ω = 2450 Ω.

Druga značilnost antene je, da se njeno dolžino na nižjih frekvenčnih področjih podaljša s tuljavo. Tuljavnik mi je kolega postružil iz okrogle Koterm palice premera 20 mm. Povedal mi je, da je Koterm precej tečen material za struženje, ker je relativno mehak in se zvija, zahteva pa tudi zelo ostro rezilo. Uporabil sem lakirano žico 0.85 mm, kar sem pač uspel na hitro dobiti. Na začetku sem navil nekaj ovojev več in jih potem počasi odvijal, da sem dosegel zahtevano induktivnost 34 μH. Vsakih 10 ovojev sem utrdil z močnim lepilnim trakom. Ta induktivnost je že tako visoka, da se jo lahko dokaj točno pomeri z merilnikom induktivnosti ali kako drugače, npr. z resonančno metodo. Na koncu sem na tuljavo nataknil še termoskrčno cevko. Pred tem sem za boljše tesnenje na oba konca dal še toplotno lepilo, ki se ob gretju cevke zopet stopi in ustrezno razporedi. Tako za priključitev lakirane žice, kot za priključitev antenske žice, sem uporabil kabelske čeveljčke.

Tretja značilnost te antene je, da se lahko njena električna protiutež (counterpoise) izvede na različne načine. Prvi je kratka (2m oz. 4m) dolga žica iz ozemljenega priključka UnUn transformatorja. Tako imam trenutno izvedeno tudi jaz. Ta kos žice prosto visi od transformatorja proti zemlji. Nekateri pa stvari še poenostavijo in za protiutež uporabijo kar plašč priključnega koaksialnega kabla. Ker pa ne želimo, da tok teče po oklopu prav do radijske postaje, se v določeni točki montira feritne obročke oz. naredi dušilko, ki prepreči (zmanjša) tok po plašču od te točke naprej.

Pri izdelavi antene sem se zgledoval po tej povezavi (kratka izvedenka). Za začetek nisem uporabil namenske žice za antene, ampak kar izolirano instalacijsko žico 2.5 mm2. Vse konce žice sem zaščitil ali zaprl s termoskrčno cevko, da sem preprečil dostop vlage in počasno oksidacijo bakra. Izolatorja sta iz kmetijstva, namenjena električnemu pastirju, škripec pa je iz lokalne železnine, prav tako plastične vrvice. Na škripcu piše, da je za najvišjo obremenitev 250 kg, a je antena že z 12 kg protiuteži dovolj napeta in sem utež na koncu zmanjšal na približno 8 kg. Ker je drugi konec antene pripet na drevo, v naših krajih ne moremo kar zanemariti delovanja burje, ki bi v primeru fiksne pritrditve zelo kmalu utrgala anteno. Zato sem se odločil za uporabo škripca in uteži. Lepota te izvedbe je tudi, da sem pri uglaševanju samo odstranil utež in anteno spustil k tlem. Za pritrditev škripca na drevo sem uporabil dva ovoja širokega plastičnega traku. Na ta način se zmanjša pritisk na površino in prepreči, da bi se žica ali vrvica zažrli v vejo med rastjo.

Anteno je potrebno po postavitvi tudi uglasiti. Potrudil sem se čimbolj točno odrezati in priključiti daljši kos žice, ki določa resonanco v 14 in 28 MHz področju. Zgleda, da sem bil uspešen. Te dolžine nisem spreminjal. Zelo pomembno je, da anteno najprej uglasimo na višjih frekvenčnih področjih in na koncu na najnižjem. Krajši konec žice (skupaj s tuljavo) določa resonanco v 7 MHz področju. Ta resonanca je precej ozka, bistveno ožja od resonanc na 14 ali 28 MHz, kot je videti iz priloženih slik. Krajši kos žice sem v začetku rezal po 15 cm, bližje resonanci pa po 5 cm. Skupaj sem jo moral skrajšati kar za 40 cm. To je posledica nizke montažne višine, kar še najbolj vpliva na najnižje frekvenčno področje.

Za preizkus transformatorja in za uglasitev antene sem uporabil Red Pitayo z VNA aplikacijo ter zunanjim merilnim mostičem.

Antene prej nisem poznal, predstavil mi jo je Aleksander S54S, pomagal pa mi je tudi z nasveti za uglasitev, za kar se mu najlepše zahvaljujem.
Priponke
Postavitev_antene.jpg
Postavitev antene
EFHW_counterpoise_no_tune_40m.png
Neuglašena antena
EFHW_tuned_RES_40_20m.png
Uglašena antena, resonanci v 40 in 20 m področju
EFHW_counterpoise-2m_tuned_final.png
Uglašena antena, zoom
EFHW_UnUn.jpg
Izvedba UnUn transformatorja
Tuljava_34_uH.jpg
Izvedba tuljave 34 uH
EFHW_tuned_RES_40m_zoom_Smith.png
Uglašena antena, Smithov diagram
PrimozL
 
Prispevkov: 358
Pridružen: 19 Jan 2015, 02:49
Kraj: Okolica Vipave
Zahvalil se je: 69 krat
Prejel zahvalo: 144 krat
Uporabnika povabil: VolkD
Število neizkoriščenih povabil: 31

Re: EFHW antena

OdgovorNapisal/-a s59ma » 25 Jul 2021, 01:17

Kakšno leto in pol nazaj sem naredil (in doma postavil) Endfeed polvalovno anteno (EFHW) dolžine 41m v "L" konfiguraciji (12m poševno navzgor proti hruški, ostanek vodoravno proti drevesom v gozdu). Takšne dolžine sem izbral zato, ker omogoča delo od 80m navzgor, dodatno pa mi je bilo zanimivo, ker je to ravno četrt lambda za 160m. Izšlo se mi je tudi s potrebnim prostorom ;-)

Trafo sem navil po napotkih, ki jih je na www in YT veliko (nekatera so tudi zavajujoča, zato je treba pregledati več gradiva in uporabljati ZKP). Navil sem ga v razmerju ovojev 2:14 (=1:7, kar da transformacijo 7^2 oziroma 49x), zato je bila izhodna impedanca 2450E.

Antena je imela zelo dober SWR na 40m, na 80 pa je bil SWR slabši (približno 1.7 v resonanci). Kljub temu je delovala dobro, kar dokazuje LOG s "kar nekaj" JA, VE, W, V31 in T6A (vse na 80m). Ne najboljši SWR sem reševal s tjunerjem na postaji, a veliko raje imam anteno, ki je že v osnovi pravilno prilagojena.

Čisto slučajno sem na YT našel VK filmček o EFHW anteni, kjer čisto na kratko omenijo, da je impedanca EFHW na nižjih frekvencah višja (!). Odprl sem škatlo s transformatorjem in provizorično dovil nekaj navojev; to ni bilo težko, ker imam napajalno točko (=trafo) samo 30cm od tal. Naredil sem hitre meritve prilagoditve, vsakič odrezal en navoj in ponovil meritve z drugačnim razmerjem. Zanimivo, trditev drži - tudi na 80m se da priti do idealne prilagoditve! Se pa tako podre (prej dobra) prilagoditev na 40m :-(

S poskusi sem ugotovil, da dobim najboljši SWR:
- za 40m pri razmerju navojev 2:13 (=42.25x, Z=2112E),
- za 80m pri razmerju navojev 2:18 (=81x, Z=4050E).

Na škatli sem naredil novo luknjo, v katero sem privil vijak za odcep na sekundarju. Dodatno sem dovil še pet navojev in jih priključil na prvotni izhod. Z metuljčkom se da izbrati izvod, ki je najbolj primeren za frekvenčno področje (80 / 40m); seveda antena deluje tudi na "napačnem" izvodu, le da SWR ni več najboljši. Antensko žico lahko priključim tudi na drug RF kabel - za delo na 160m. Da bi to preklapljal z "običajnim" relejem, raje ne razmišljam, ker so pri EFHW napetosti zelo visoke in bi zagotovo prišlo do preboja med kontakti releja!!!

Antena je odlična na sprejemu (je zelo tiha), ker je kratkostična za enosmerni tok, zato nima nobenih težav s statično elektriko. Napajanje ima na koncu (pri meni je napajalna točka skoraj na tleh!), kar mi veliko bolj odgovarja kot dipol s sredinskim napajanjem (anteno vlečem stran od hiše). Možno jo je uporabljati na več obsegih (tudi na 160m).

Upam, da bo nasvet komu pomagal pri uglaševanju EFHW.

EFHW1.jpg


EFHW2.jpg
Na napakah se učimo (pametni se na tujih).
s59ma
 
Prispevkov: 493
Pridružen: 03 Mar 2015, 20:48
Kraj: Medvode
Zahvalil se je: 38 krat
Prejel zahvalo: 144 krat
Uporabnika povabil: mirkatmir
Število neizkoriščenih povabil: 14

Re: EFHW antena

OdgovorNapisal/-a PrimozL » 25 Jul 2021, 12:45

s59ma je napisal/-a:Trafo sem navil po napotkih, ki jih je na www in YT veliko

Lahko prosim še poveš, katere feritne obročke si uporabil in koliko (se ne vidi na sliki) ter s kolikšno močjo delaš?

Všeč mi je tvoja plastična škatlica za UnUn, ker ima debelejše stene kot moja. Kako dobro pa tesni, si kaj preveril? Jaz sem iz previdnosti naredil spodaj luknjico za odtekanje kondenza.

S številom ovojev transformatorja nisem eksperimentiral. Imaš občutek, da bi bil transformator z razmerjem 1:8 boljši kompromis za vsa frekvenčna območja kot 1:7?
PrimozL
 
Prispevkov: 358
Pridružen: 19 Jan 2015, 02:49
Kraj: Okolica Vipave
Zahvalil se je: 69 krat
Prejel zahvalo: 144 krat
Uporabnika povabil: VolkD
Število neizkoriščenih povabil: 31

Re: EFHW antena

OdgovorNapisal/-a s59ma » 25 Jul 2021, 16:49

Uporabil sem 2 toroida FT240 (več jih v času gradnje žal nisem imel, sicer bi uporabil tri). Zlepil sem ju skupaj s Cianofixom. Ne vem, ali sta 43 ali 61 (sta iz različnih virov - pobrana po predalih, HI). Ker jih nisem jaz nabavljal, žal ne morem biti prepričan, kateri so.

V videu https://www.youtube.com/watch?v=sty7RlXQoJI so opisani škatla ter toroidi. Škatla je odlična, zelo debelih sten in dobro tesni (po pokrovu ima penasto tesnilo), ima inox knipinge in "ušesa" za pritrditev (jaz imam privito na zidake, vmes so še 2cm visoki izolatorji). Nabavljena je bila v USA (uporabljajo jo za nadometne inštalacije), žal takšnih škatel pri nas še nisem srečal. Kljub dobremu tesnjenju sem spodaj desno zvrtal luknjico fi 2.5mm (jo lahko vidiš na zgornji fotografiji). Tudi konektor je "N", ker je vodotesen (za zunanjo montažo nikoli ne uporabljam PL259/SO239). Pod konektorjem in okoli vijakov sem pred privijanjem na tanko namazal s kvalitetnim silikonom.

Steve Ellington (avtor zgornjega videa) pravi, da so optimalna jedra 52 (teh sigurno nimam, bi pa naredil še en trafo in sem interesent za nabavo treh, če se jih bomo spravili kupiti skupaj). Jedra ne smejo biti v zasičenju, ker se sicer pregrevajo in posledično naraste SWR. Delam "barefoot" 100W, večinoma CW. Za načine dela, kjer je TX veliko časa na oddaji (digimodes, CW) je treba biti konzervativen, pri SSB ni tako hudo. Vsekakor je bolje narediti trafo z zajetnejšimi toroidi, da so izgube v jedru čim manjše in jedro ne pride v zasičenje. Miti o toroidih ("FT-240 je dovolj za kW moči") so v primeru EFHW popolnoma mimo!

Še to: moj EFHW trafo je montiran v neposredni bližini ozemljilnega valjanca in po najkrajši poti (<10cm) dobro povezan na ozemljitev. Na ozemljilno točko je pripetih še okoli 10 vkopanih radialov (po dva l/4 za 160, 80 in 40m, ostali so malo krajši), RF kabel pa je speljan skozi dva zajetna toroida (bistveno večja od FT-240), in to toliko navojev, kolikor jih je šlo skozi (okoli 7). S tem sem poskušal minimizirati sevanje kabla, zato sem raje poskrbel za dobro (DC in RF) zemljo. Dodatni razlog je uporaba iste antene tudi za 160m....

Ne vem, poskusi z različnim številom ovojev. Trafota za prvi test **NI** potrebno odvijati (lahko naviješ ovoj/dva v NASPROTNI smeri, pa bo navojev manj, ali v pravi smeri, da jih bo več)! Meni se je prilagajanje razmerja transformacije zelo izplačalo (na obeh bandih imam zdaj v resonanci minimalen SWR/idealno prilagojeno anteno)!
Na napakah se učimo (pametni se na tujih).
s59ma
 
Prispevkov: 493
Pridružen: 03 Mar 2015, 20:48
Kraj: Medvode
Zahvalil se je: 38 krat
Prejel zahvalo: 144 krat
Uporabnika povabil: mirkatmir
Število neizkoriščenih povabil: 14

Re: EFHW antena

OdgovorNapisal/-a s59ma » 07 Avg 2021, 10:47

Na napakah se učimo (pametni se na tujih).
s59ma
 
Prispevkov: 493
Pridružen: 03 Mar 2015, 20:48
Kraj: Medvode
Zahvalil se je: 38 krat
Prejel zahvalo: 144 krat
Uporabnika povabil: mirkatmir
Število neizkoriščenih povabil: 14

Re: EFHW antena

OdgovorNapisal/-a PrimozL » 13 Avg 2021, 22:45

Pred kratkim sem po naključju naletel na članek o EFHW anteni tudi v CQ ZRS 2/2014 (stran 47), avtor S55Z.
Lepo sta prikazana razporeditev tokov za posamezna frekvenčna področja in simuliran sevalni diagram. Dodanih je tudi nekaj koristnih napotkov za izdelavo in postavitev.
PrimozL
 
Prispevkov: 358
Pridružen: 19 Jan 2015, 02:49
Kraj: Okolica Vipave
Zahvalil se je: 69 krat
Prejel zahvalo: 144 krat
Uporabnika povabil: VolkD
Število neizkoriščenih povabil: 31


Vrni se na Antene

Kdo je na strani

Po forumu brska: 0 registriranih uporabnikov in 1 gost