• Bakgrund

• ”Tysk quad” på 80-talet i QTC

• Artiklar på -40, -50-talet i QTC, QST, m fl

• SM5CXF, Bo Hellström BHIAB, 1960-tal

• Därefter väldigt tyst om balanserad matning….länge. Koax tog över.

• Egna artiklar i QTC 2009 och alster från ”träelektroniklaboratoriet” skapade uppmärksamhet

• Nära 5000 stegpinnar levererade sen dess, dvs 2,5 km stege!

Matning av antenner

• Transportfråga. Transport av hf-energi från kabels nedre ända till antennens matningspunkt

• Primärt handlar det om val av matarkabel• Koaxialkabel eller balanserad ledare• Vad avgör valet?• Bra att känna till konsekvens av val oavsett om

väljer bästa eller näst bästa lösningen• Impedans i matningspunkt viktig parameter• ”Vi tittar”

Stegmatning och koaxialkabel

• Koaxialkabel 50 ohm…varför?

• Naturlag 1?

• Dipoler (resonanta) alltid 72 ohm i fri rymd oavsett längd vilket blir ca 50 ohm i nära marken?

• En teknisk standard som fastställdes på 1940-talet.

• Standard ej grundad på ”naturlag”?

Parledare/Balanserad matare

• När ska man använda dem?• Alltid! (Nästan?)• Särskilt viktigt då följande råder:• Okända och varierande impedanser i

matningspunkten (gäller alla oss som använder samma trådantenn på flera band!).

• Vid långa HF-transporter/ Långa matarkablar (mindre vanligt).

Hur gör man för att kolla mataren i aktuell situation ?

• Simulera antennen för att ta fram matningsimpedanserna på resp. band med t ex MMANA eller EZNEC m fl.

• Kanske allra bäst…mäta direkt i matningspunkten med ett VNA-instrument…trådlöst!

• Beräkna/simulera mataren med t ex TLDetails. (smithdiagrammet).

• Jämföra olika matarlösningar.

MMANA-GAL

• Gratis program för simulering av antenner

TL-details

• Beräkningsprogram baserat på Smithdiagrammet…gratis.

• Står för ”Transmisson Line Details”

• Finns på www.ac6la.com

• Det finns andra motsvarande program

Exempel: Min horisontella loop

• Rätvinklig triangel med matning i den räta vinkeln. Höjd ca 12 m i fästpunkterna.

• Ungefärlig trådlängd ut från räta vinkeln ca 24 resp. 34 m. Diagonalen (hypotenusan) blir då ca 42 m. eftersom omkretsen är 100 m FK1,5.

• Stegen ca 18 m och vinklad ca 90 grader 1 meter från intaget i fönsterkarmen

Sammanställning av framsimulerade matningsimpedanser av loop hos SM7CBS:

Förluster i watt (av 100 watt) pga

Förluster i kabel Förluster högt SWR Återstår nyttoeffekt till antennen

Frekvens R (resistiv del) Jx (reaktiv del) Z (impedans) SWR RG213 RG58 Stege RG213 RG58 stege RG213 RG58 Stege

3650 84 14,05 85 1,75 3 9 0,4 0,2 1 1,4 97 90 98,2

7150 84,3 -169 189 8,94 5 11 0,5 15 28 1,5 80 61 98

10120 360 -744,3 826,5 38,1 4 9 0,6 44 66 0,9 52 25 98,5

14150 282,6 -290,4 405 11,7 7 14 0,8 25 40 0,6 68 46 98,6

18120 314,2 15,33 314,6 6,3 8 17 0,9 19 26 0,1 73 57 99

21200 217,3 -277,9 352,8 11,6 6 16 0,9 24 43 0,9 70 41 98,2

24940 287,9 -169,2 334 7,79 7 19 1,2 18 34 0,4 75 47 98,4

28500 221,3 -174,2 281,6 7,26 8 20 1,1 17 32 0,7 75 58 98,2

Viktiga slutsatser

• Stegen överför 98 watt eller mer ( av 100 ) på alla band.

• Med koaxmatare når 60 till 25 watt antennen på alla band utom 80 m där 90 watt når fram tack vare nära resonans

• Katastrof på 30 m pga högt swr. Bara 25 watt når antennen. På 15 m bara 40 watt.

• Lång koax blir ren konstantenn.

Dipol 80 m: 2 x 19,5 m. 12 m upp

• 3,65 mHz• RG213, 94w i ant, förlust 5 w i led. 1 w swr• RG58C, 86 12 2 • Stege, 96 1 3• 7,1 mHz• RG213 21 (swr 98,5) 4 76• RG58C, 10 7 83• Stege , 97 1 2

Oresonant doublet: 2 X13,5 m

• Konkret exempel på simulering görs på här och nu? Om ni vill?

Hur kan stegen vara så mycket bättre? Här är väl nåt skumt?

• Nästan helt okänslig för impedansskillnader mellen matningspunktes impedans och stegens impedans tack vare låga förluster i matare

• Den förlust som uppstår pga högt SWR kan man i praktiskt bruk bortse från. Någon enstaka procent.

• Därmed perfekt för flerbandslösningar och vid behov av långa matare, typ 50-100 meter

• Varför finns koax om den är så dålig?• Koax bra på rätt plats…och rätt kvalitet• Standardisering…förenkling. Också bra. Bygger på

resonanta 50 ohmssystem. Slipper matchning.• Kommersiell radio ligger ju oftast fast frekvens…flyttar

sällan• HF-tät….strålar ej. Enkelt att montera 50-ohms kabel

Matchning….anpassning

• I matningspunkt ingen matchning trots högt swr…ändå låga förluster.

• Hur göra i nederänden av stegen?

• Ur matarens synpunkt helt ok med samma resonemang

• Men ej ur sändarens! Högt swr stryper sändaren eller i värsta fall skadar slutsteg.

• Matchning behövs dvs ”matchbox sökes”

Matchboxar

• Kärt barn har många namn!• ATU Brittiskt ASTU• Transmatch• PI-filter, • Collinsfilter• T-match• Z-match• Och så vidare……

Matchboxens uppgift

• Tidigare för att skydda sändaren.• Impedansomvandlare för att anpassa/matcha

impedansen i matarens nedre ända mot sändarens utgångimpedans...vanligen/alltid 50 ohm

• Den kan ingenting göra för att förbättra själva mataren eller antennen.

• Den hanterar enbart övergången mellan sändare och matarens nedre ända

• Matchning sker i två steg: Dels neutralisera ev. reaktiv komponent (Jx) så endast resistiv del återstår.

• Dels sköta hf-transformeringen till 50 ohm• Förluster förekommer i all matchning. Jfr växellåda.

Balanserad matning + lite annat• Vad är balans? Vad menas?• Definition: Då vektorsumman är noll! Mattebegrepp!• Förenklat kan man säga att då motriktad strålning på stegen tar ut varandra

råder balans• Dvs vid balans strålar inte stegen längre.• Vid obalans strålar den och blir en del av antennen. Risken för störningar

ökar.. både vid sändning och mottagning• MYT att stegen måste vara rak!• Koaxen obalanserad.• Strömmen går på insidan skärm och innerledare. Balans?• Reflektioner/obalansströmmar returneras på utsidan koaxskärm och därmed

uppstår strålning på skärmen.• Reflektioner pga SWR på insidan av koaxskärm! SWR uppträder alltså inte

på utsidan av koaxen.• Den ström vi upplever på utsidan är obalansströmmar t ex då man inte har

en balun i matningspunkten?

Tuner för balanserad matning

• The balanced balanced tuner AG6K på www.somis.org

• På svenska ungefär dubbel LC-match

• S-match enligt PA0FRI också en typ av dubbel LC-match…kanske? Osäkerhet råder om hur den fungerar.

• PA0FRI säger ca 5% förlust i båda fallen

S-match enl. PA0FRI

Tveksamt

• En ”vanlig” tuner med 1:4 balun på utgången för balanserad matning känns vanskligt pga:

• Primärt avsedd för omsättning 200 ohm till 50 ohm.• Vad händer om den ska omsätta 4000 ohm till 1000

ohm?• Lindningarna borde kanske dimensioneras om i sådant

fall?• Risk för kärna blir överhettad (märks oftast inte) och

slutar fungera. Därefter ren störsändare!• Begreppet bredbandstransformator avser

frekvensomfång? Även impedansomfång?

Sammanfattning

• Använder Du trådantenner som Du vill använda på flera band så är balanserad matning det självklara valet

• Bygg en balanserad matare av någon typ från t ex mitt träelektroniklaboratorium!

• Enda köpepryl är vridkondensator! • Spolarna gör du själv t ex med hjälp papp- eller

VP-rör, blompinnar och smältlim’• Du kommer att bli överraskad över resultatet• Kom ihåg att Du får motsvarande förbättring på

lyssning

Ide för klubbaktivitet

• Kurser-utbildningar-träffar

• Bygga stegmatare

• Bygga matcboxar

• Framförallt köra träffar omkring:

• Simulering av antenner MMANA-GAL

• Och matare; TLDetails eller liknande

• Gruppuppgifter och hemuppgifter

Utbildningserfarenheter från Kalmar.

• Tydliga inlärningsmål• Måste få ta tid• Börja på elementär nivå• Ex 80 m qrp CW-transceivern i Kalmar• Ytterligare byggaktiviteter jag ser:• S-match eller dubbel LC-match med all tillhörande växelströmslära

tar minst en termin.• Antennsimulering.• Smitch-digrammet med beräkningsvarianter.• VNA-analyser med tillhörande utbildningar• Osv……outtömligt• Klubbar kan använda varandras specialister• Nätkurser

Genomgångar av (bl a):• - Hur gör man en snygg luftlindad spole?

- Att linda en balun- Hur brett ska man ha mellan trådarna i en stege?- Växelströmslära? Vad är reaktans? Impedans? - Går det att lära sig sånt?( jag ska avslöja en hemlis....det tog närmare 50 år för mig att fatta det! Du behöver alltså inte skämmas för att Du inte har kläm på begreppen!) Det går att lära sig!- Vad är resonans?- Måste en antenn vara i resonans? Nähä! Varför inte?- Varför måste man ibland förlänga /förkorta stegen/koaxen?- Antennsimulering...MMANA- Smithdiagrammet och dess räknemoduler/program

- Matchboxar… egentligen avstämnda hög-och/eller lågpassfilter - Matchboxars verkningsgrad...eller…vad beror deras förluster på? - Blir det högre förluster om impedansomsättningen är stor och/eller

om den reaktiva delen är förhållandevis stor? - m m.

Inför nästa gång:

• Vad behöver vi skaffa?• Kärnor?• Tråd? Ej isolerad. Hur lång?• Papper…tejp• Limpistol• Jag tycker alla ska göra en spole. Induktanser är

baselement i radiosammanhang.• Mätövninger..t ex med nomogrammet dvs lite repetition• Ett byggkit! En påse innehållande 2 borrade träplattor,

järnkärna, bananhylsor varav 2 borras för montering av spole. Kostar en peng till klubben?

• Något mer?