Experiment met toploaded antennes





Samenvatting:
Met dit experiment probeer ik te bepalen wat de beste topload
voor een 5 meter lange vertical op 40m is.
2 sprieten van 1.25 meter blijken het beste te zijn.
De antenne is dan 8 db slechter dan een full size inverted V op
11 meter hoogte.
Helaas is het sterkteverschil niet contant door de tijd.
Maar als je bij veel ontvangende stations kijkt kun je toch wel
een aardig idee krijgen van de verschillen tussen de beide antennes.
Als ik alles uitmiddel kom ik voor de beste topload op 8 db uit.


Bedoeling:
Op 472 KHz worden vaak verticals met een topload gebruikt.
Het leek me leuk om daar eens wat mee te experimenteren.
Ik ging dit doen op 40 meter omdat de antennes dan erg handzaam zijn.
Ik nam een vertical van 5 meter lengte. Dat is veel te kort voor 40m.
Ik maakte steeds een topload bestaande uit een horizontale spriet die
in het midden met de top van de antenne verbonden werd.
De lengte van de topload ging ik steeds veranderen en zo uitzoeken
welke lengte het beste werkte.

Test setup:
ik gebruikte 2 identieke whisper zenders en 2 antennes.
De zenders bestonden uit een raspberry pi met daarachter een 100 mWatt
eindtrapje. ( ontworpen door Jan pa0jvu)
1 zender werd via 100 meter coax verbonden met een full size inverted V
waarvan het centrum op 11 meter hoogte zat.
De andere zender werd zonder voedingslijn via een tuner aan de
vertical gehangen.
Om straling van lange draden te vermijden werkte deze zender op een accu.
Ik ging nu steeds de lengte van de topload spriet veranderen en meten wat
het verschil tussen de inverted V en de vertical zou zijn.
Omdat ik met Whisper werkte kreeg ik veel in db's geijkte
rapporten uit geheel Europa.

De antenne bestaat uit een 8 meter lange vishengel met 5 meter anderhalf
kwadraat installatie draad erlangs gespannen. De bovenste 3 meter kunnen
worden gebruikt om lange topload sprieten mee te tuien.

De zender ligt op een plastic plaat omdat het gras nogal nat was.
Ik gebruikte geen set draden als aardvlak maar liet een aarddraad
direct naast de zender in de sloot liggen.
Je ziet een zwarte accu die met de raspberry pi gekoppeld is.
De raspberry pi gaat naar het printje van de 100 mWatt eindtrap.
De eindtrap gaat naar de tuner bestaande uit een L en een variabele C.
De uitgang van de tuner wordt direct aan de vertical gekoppeld.
Dus geen voedingslijn, die de metingen zou kunnen beinvloeden.
Bovenin de foto zie je een koperen kastje met een veldsterkte meter erin.
Hiermee kan ik de tuner afregelen.

De metingen:
Ik koos een zekere lengte voor de topload en liet beide whisper zenders
een paar uur zenden en verzamelde dan de Whisper rapporten van de
diverse stations.
Van elk station maakte ik een grafiek waarop de sterktes van beide
zenders tegelijk te zien waren.
Hierdoor kon ik het verschil tussen de antennes in db's zien.

Hierboven zo een grafiek. Het whisper ontvangsstation was pa0rwt.
Pa0rwt zit op 5 km afstand. We kijken dan dus naar de grondgolf.
Dit gaf de meest nauwkeurige metingen.
voor stations op grotere afstand zijn de metingen door QSB minder
gemakkelijk af te lezen.

Op de bovenstaande grafiek zijn de gele stippen weer van de
referentie antenne ( Inverted V). De rode stippen aan de linkerkant zijn van
de 5 m. vertical zonder topload en de rode stippen aan de
rechterkant zijn van de vertical met een topload.
M.b.v. een wiskundige truuk ( lineaire regressie) is nog
goed te bepalen wat het verschil tussen de gele en rode stippen is.
Als een station in de maximum stralings lob van de inverted V lag bleken
de waarden goed overeen te komen met de waarden van de grondgolf.
Dus gebruikte ik de grondgolf metingen maar verder.


Hierboven zie je de grafiek die het verband weergeeft tussen de lengte van
de topload ( horizontaal) en het verschil in ontvangst rapport
van pa0rwt geijkt in db's. ( verticaal)

Uit deze metingen blijkt dat een topload van 2.5 meter
het beste werkt.
deze topload bestaat dus uit 2 horizontale sprieten van 1.25 m

Een vertikale straler van 5 meter met een topload van 2 maal
1.25 meter is dus maar 6 db zwakker dan een full size inverted V
op 11 meter hoogte.

Waarom een topload groter dan 3 meter ineens een enorme verzwakking
geeft is mij een raadsel.


Wat ook nog opvalt is dat het sterkte verschil bij de diverse ontvangststations
niet constant is. Soms is het verschil een uurtje 11 db om dan een tijdje later
8 db te zijn.
Ik kan hier geen verklaring voor geven. Hierdoor is het echte verschil tussen
de inverted V en de vertical met topload niet zouexact te bepalen.
Als ik een grafiek maak van de sterkte verschillen van gelijktijdige ontvangst
wordt het probleem duidelijk gedemonsteerd.
Zie de grafiek hieronder van de ontvangst bij dk8ft.
De sterkte verschillen zijn hier als staafjes weergegeven en de onderkant van de
staafjes is op 0 db gezet.

Je ziet dat het verschil tussen de 2 antennes links ( 20 db ) duidelijk veel groter is
dan rechts( 10 db ).
Maar, als je deze grafieken voor veel ontvangende stations maakt, kun je toch wel
een aardig idee krijgen van het verschil tussen de beide antennes.
En dat is het leuke van Whisper; Er zijn altijd veel ontvangende stations waarvan
je de ontvangst rapporten kunt gebruiken.
Zo kom ik op 40m. voor een 5 meter lange vertical met 2 maal 1.25 m topload en een full
size inverted V met het midden op 11 m. hoogtge, op een verschil van 8 db uit.