zaterdag 6 juli 2019

Varactor tuned FM yagi 3 elements with open dipole



Om de in 2016 gebouwde yagi te verbeteren, besloot ik een open dipool te proberen. 

Een open dipool zou het voordeel moeten hebben van een lagere impedantie en, zoals ik hoopte, betere prestaties.

Omdat deze relatief breed is, neemt de impedantie toe.


Na simulaties in MMANA bleek dat twee keer 81 cm een ​​goede lengte zou zijn.

Ik heb tests gedaan maar het leek erop dat de laagste frequenties, 88 Mhz, niet binnen bereik waren.

Op 2 juli ontving ik een Italiaans VOR baken op 116,96 Mhz en kon zelfs de dipool worden afgesteld op 118 Mhz.

Hierop besloot ik de dipool te verlengen tot 2x 90 cm met een 8mm buis en dit was een goede keuze.

Dergelijke lengtes lijken misschien veel te lang, maar dat is niet het geval.

Deze open dipool heeft een impedantie van 104,4 ohm bij 88 Mhz en bij 266 ohm bij 108 Mhz + een inductief deel.

De varactors stemmen deze reactantie echter probleemloos weg.


Het toevoegen van een afgestemde reflector en director geeft een verlaging van 2 a 3 maal de dipoolimpedantie, dus dit zou een mooie aansluitwaarde moeten geven.

Een andere verbetering was het gebruik van een choke met 8 windingen RG316-kabel, in plaats van RG58.

Dit gaf een betere onderdrukking van verticale signalen.


De dipool heeft twee varactors voor de balans, maar dit is geen probleem. Uiteraard is de maximum capaciteit dan slechts de helft. Maar dat bleek geen probleem.


De resultaten zijn zeer positief.


Voor overige details zie op mijn blog van 2016.

English:

After considering improvements on the yagi built  in 2016 , I decided to try an open dipole. One could mention it a steerable yagi or ESPAR antenna. But they are mosttimes designed for microwave use.
An open dipole should have the advantage of a lower impedance and, as I hoped, a better performance. Because it is relativily wide, impedance increases.
After simulations in MMANA it appeared that two times 81 cm should be a good length.
I did tests but it seemed that the lowest frequencies, 88 Mhz, were not in reach.
On july 2nd I received an Italian VOR beacon on 116,96 Mhz and the dipole could even be tuned
to a maximum of 118 Mhz.
Because of this I decided to extend the dipole to 90 cm with some 8mm tube and this was a good choice.
Such lengths may seem much too long but this isn't the case.
The sole dipole shows an impedance of 104,4 ohm at 88 Mhz and at 266 ohm at 108 Mhz.
The varactors tune out the reactance without problems.

Adding a tuned reflector and director gives a reduction of 2 or 3 times the dipole impedance, so this should be a nice value.
An another improvement was using a choke with 8 turns of RG316 cable, instead of RG58.
This gave better suppression of vertical signals.

The dipole needs to have two varactors for balance but this isn't a problem. Of course the maximum
capacity is only half. But it wasn't a problem.

The results are very positive.

For other details see at my blog of 2016.


Principle schematic with BB640 varactors







All elements are made of 6 mm diameter tube. Tuning is done with 3x 100 k potmeters on 30 V dc.
The minus poles of varactors are connected to the boom, which is connected to the outer coax pole.



Tuning the dipole can be improved by placing a third varactor in series together with a coil of 250 nH to minus pool . Especially for highest frequencies it gives a larger signal.




                                                   Tuning unit for 4x 30 V DC .,              




                                     Circuit at reflector and directors.


                                       A distance of 0.15 wl gives a good F/B ratio.

                                                The power supply with current Limiting.

The power supply.