Dubbele telescoop dipool

Hier een beschrijving van een dubbele telescoop antenne dipool.
In tegenstelling tot de bekende rabbit-ears is deze steviger en heeft een BNC-plug.
Ingeschoven is de antenne 35 cm dus gaat makkelijk in een tas of rugzak.
Maar er zijn natuurlijk korte en lange versies te koop.
Bereik is 70 t/m 440 Mhz als hij uitgeschoven min. 2.06m is.
Op zowel 70 als 145 Mhz was de beste SWR 1,2 : 1. Bij 70 Mhz met 2x 1.04m.
Bij 145 Mhz met 2x 49 cm.
Omdat de dipool uitgeschoven hele dunne uiteinden heeft, is het dan een zgn. gesegmenteerde dipool.
Dit betekent dat de resonantie-lengte ca. 5% langer moet zijn dan met met de standaardformule: 141/F zou verwachten. Dit komt dus in de buurt van een echte halve golflengte.

Dit is de vijfde dipool, die ik gemaakt heb:




Complete dipool. Het beste werkt de uitvoering met
10 mm diameter onderaan en een m3 tapgat.
Dunne antennes zijn minder sterk.




Om doorschieten te voorkomen iets in de 5/8 elektrabuis doen.

Deze lus solderen en afknippen



Nu met moer naar het midden schuiven.

Zorg voor een BNC-plug van de juiste maat.



Boor een schuin m3 gat. Doe een stukje isolatie in de buis om kortsluiting te voorkomen.

Nog iets aanduwen of trekken .



Complete dipool. Over de antennes heb ik nog stukjes 10/12 mm
kunststof PE waterleidingbuis geschoven om de zaak te fixeren.
Als dit heel moeilijk gaat, kan men het beste de buisjes in lengte-richting 1x doorsnijden.

Het kan wat geduld kosten voordat de moer pakt en aan te draaien is..
Zorg voor een goed passende moer.

VHF lineair voor 50 en 70 Mhz met PL519

Uit interesse wat een PL519 nog bij 50 en 70 Mhz doet, heb ik een compacte PA gebouwd. Op 70 mhz blijkt de buis het nog onverwacht goed te doen! Het rendement is wel iets minder dan op 50 Mhz.

Een output van 75 Watt werd bereikt bij 305 volt Va - 320 mA. Dit in geaarde kathodeschakeling. Ca. 65 watt is wel de limiet voor normaal gebruik; de interne topaansluiting gaat anders gloeien en kan smelten bij deze relatief hoge frequentie.
Ik heb ook nog even 145 Mhz geprobeerd maar dat werkt echt niet meer... Versterking ca. 2x en een heel slecht rendement.

50 Mhz schema. Tussen haakjes de 70 Mhz waardes
Voor 70 Mhz is de schakeling verbeterd. Zie verderop.

Begonnen werd met de ingangsaanpassing. Hier bleek een op-transformatie met kleine afstem-C van 20pF en serie-tegenfase-kring goed te werken. De rooster ingangscapaciteit van ca. 22pf vormt één zijde van deze kring. Een var.C van 100 pf de andere zijde. E.e.a. ontworpen m.b.v. een Smith-chart programma.
Handig is dat nu op de 100 pf trimmer een tegenfase-signaal aanwezig dat gebruikt wordt voor de neutrodynisatie.
Dit laatste is noodzakelijk om oscillaties te voorkomen. Hierdoor is er ook totaal geen beïnvloeding van het uitgangscircuit op de ingang. Het afstellen van deze Cn  komt niet eens zo heel precies.
Het is wel belangrijk trimmers van de juiste afmeting te gebruiken. Klein aan de ingang en iets
groter aan de uitgang.

70 Mhz tankkring uitleg.Hiermee is de Q lager
dan met een pi filter schakeling. en zijn er minder verliezen.

De bedrading is verder zo kort mogelijk gehouden.

70 Mhz schema berekend met een Smith chart. De anode afstem C vervalt; De C ak-capaciteit van ca. 25 pf geeft reeds  een Q van 5,  Daarom het is beter hieraan niets parallel te schakelen. Dit zou de Q nog hoger maken.  C ak fungeert nu als één zijde van de afstemkring. Dit zorgt voor een lagere Q en HF blind -stroom in de spoel

De output is ca. 10 % hoger dan een pi-filter schakeling.

Uitvoering:

De PA heb ik op een oud chassis uit de junkbox opgebouwd met
een frontplaat van enkelzijdige printplaat.
Alles is zo makkelijk bereikbaar met de soldeerbout.
De trimmers staan ongeveer op één lijn.
De neutrodynisatie-C past mooi tussen de ingangs- en uitgangstrimmer.

Afregeling:

Wees voorzichtig met de hoge spanningen, raak nooit iets in de PA aan terwijl hoogspanning is aangesloten.
Begin met de ingangskring af te regelen op 50 of 70 Mhz. (sluit alleen de gloei-spanning aan). Meet de neg. roosterspanning, die ontstaat door de sturing. Deze dient bij 5 watt in tussen de -100 en -150 volt te zijn.
Meet de ingangs-swr. Deze zal 1,5 of minder zijn. Op 70 Mhz is iets meer sturing nodig; 6 a 8 watt.
De 100 pf C kan het beste ca.3/4 ingedraaid staan. (Bij een kleine waarde wordt de zaak erg selectief en is neutrodynisatie lastig.)
Neutrodynisatie: regel het vermogen wat door de buis heenslipt eerst op maximum af met de
2 uitgangstrimmers. Dit bedroeg op 50 Mhz ca. 1 watt en op 70 Mhz ca. 2 watt.
Nu moet dit met Cn minimaal gemaakt worden (minder dan 0,1 Watt).

Nu kunnen de andere spanningen aangesloten worden:
Vg1 ca. -100 volt aanleggen. Va : ca. 300 volt.
Vg2 heb ik regelbaar, wat heel handig bleek omdat daarmee ook een vermogensregeling en een soort stroombegrenzing ontstaat.
Begin met bijv. 100 volt Vg2. Regel de tune C van 40 pF af op minimale Ia. Zoek het beste compromis tussen output en Ia.
De tune C kan het beste tussen 5 en 15 pf ingedraaid staan.
De pi-filter spoel moet de juiste waarde hebben.
Op 50 / 70 Mhz moeten de vermogens haalbaar zijn welke onderaan
zijn vermeld.
Voor 70 Mhz moeten beide spoelen verkleind worden en is de optimale schakeling anders dan op 50 Mhz. Zie schema's.
Indien de PA aan de antenne wordt gekoppeld, dient er wel een low-pass filter gebruikt te worden waarmee de harmonischen minstens 60 dB worden onderdrukt.

Resultaten:

Op een relatief lage Va spanning is al een behoorlijk vermogen te produceren !
Het rendement is bij nauwkeurige afregeling ca. 75 %.
Ik heb ook even 600 Volt Va geprobeerd maar dit vind ik eigenlijk al te hoog; het rendement wordt slechter, althans op 70 Mhz. Op 50 Mhz valt het wel mee en kreeg ik er zo 120 Watt uit.
Als er bij 600 V niet goed getuned is, gaat de buis al snel te veel dissiperen; daarom heb
ik de voorkeur voor 300 a 400 volt als Va. Verder moet bij 600 V altijd de extra C van 82 pF bijgechakeld worden.
Met 10 mA ruststroom bleek SSB goed verstaanbaar.


De volgende resultaten werden bereikt: (klasse C)

50 Mhz, 5 watt in:

P-uit-      Va-   Ia-          Vg2-      Ig2

50 W-    314V-195mA- 142V-10mA
70 W-    311V-285mA- 186V-18mA
100 W-  306V-410mA- 225V-25mA

100W -   605V-210mA-150V -15mA
120W-    602V-235mA-190V -37mA



70Mhz, 7 Watt in:

50W-  312V-238 mA-   155V-15mA
75W-  309V-320mA-    200V-25mA
100W- 301V-430mA-   225V-25mA

Schema voor 50 Mhz. Tussen haakjes de 70 Mhz waardes.
Voor 70 Mhz later verbeterd, zie verderop.



De ingangsaanpassing 50 Mhz

Uitgangscircuit op 70 Mhz. Rechts het low pass filter schema
vlg. OZ2M

Ingekorte spoel bij 70 Mhz. Neutrodynisatie kan ook met een ring
van RG213 mantel gedaan worden. Voordeel is dat er geen enkele
verbinding met hoogspanning is. Door schuiven kan precies de
juiste capaciteit gevonden worden.

Detail uitgang 70 Mhz.

test op 70 Mhz. Het blikje is het low-pass filter.

De uiteindelijke spoel voor 50 Mhz.

50 Mhz configuratie.

In order to find out what a PL519 tube will do at 50 and 70 MHz, I have built a compact PA. At 70 MHz the tube turns out to work unexpectedly good! The efficiency is only slightly less than on 50 MHz.

An output of 75 watts was realised at 305 volts Va - 320 mA. This with a grounded cathode circuit.

I even tried  145 Mhz but that really does not work anymore ... Gain approximately 2 times and low efficiency.

I started with the input matching circuit. This with a transformation with small tuning C of 20pF and series-phasing circuit. The grid input capacitance of about 22pF forms one side of this circuit. A 100 pf var.C  the other side.  Designed with the aid of a Smith chart program.

Conveniently, now on the trimmer of 100 pf an opposite-phase signal is present which is used for the neutralization.

The latter is necessary to prevent oscillations. Because of this, there is also hardly any influencing of the output circuit on the input. Adjusting this Cn doesn't come very precisely.

The wiring is kept as short as possible.


Performance:


The PA was built on an old chassis from the junk box with
a front of single-sided printed circuit board.
The tube is easily accessible. The trimmers are approximately in one line.
The neutralization-C fits well between the input and output trimmers.


Adjustment:Be careful with the high voltages!Start with adjusting the input circuit at 50 MHz. (Only apply the heater voltage). Measure the neg. grid voltage, which is caused by the driving power. With 5 watts  input it has to be between  -100 and -150 volts. Measure the input SWR. This will be 1.5 or less. At 70 MHz you'll need 6 to 8 watts driving power.The 100 pf C is in best position when about 75% is used. (With a small value it is very selective and neutralization is tricky.)

If the PA is coupled to the antenna, you'll have to use a low-pass filter.


Results:

At a relatively low voltage Va I already got 100 watts output power!
The efficiency can be approximately 75% if properly adjusted.

I also tried 600 Volt Va but that's rather high; the efficiency is worse, at least on 70 Mhz. 50 Mhz is not so bad and I easily got 120 watts output.

If the PA isn't tuned well to 600 V, the tube will easily dissipate too much; therefore 
300 to 400 volt Va I prefer. In addition, on 600 V the extra C of 82 pF has to be used.

With 10 mA of bias current SSB appeared well understood.


The following results were achieved: 

50 Mhz, 5 watt input:

P-out-      Va-   Ia-          Vg2-      Ig2

50 W-    314V-195mA- 142V-10mA
70 W-    311V-285mA- 186V-18mA
100 W-  306V-410mA- 225V-25mA

100W -   605V-210mA-150V -15mA
120W-    602V-235mA-190V -37mA



70Mhz, 7 Watt input:

50W-  312V-238 mA-   155V-15mA
75W-  309V-320mA-    200V-25mA

50 watt PA voor 70 Mhz (4 meter band) met BLY90

Inleiding

Voor mobiel gebruik is een PA op 12 volt handig. Een BLY90 is hier heel geschikt voor.

Deze heeft een gain van ca. 12 dB op 70 Mhz, dus bijvoorbeeld 4 watt van een portofoon is

voldoende als sturing.

De schakeling is klasse B, dus alleen geschikt voor FM. Het geheel zal ik in drie delen beschrijven;

De PA zelf, het low-pass filter en de antenne-relais.

Ik heb kant en klare prints gebruikt. Dat werkt goed.

Schakeling:

De ingang wordt in twee stappen van 50 naar ca. 2 ohm omgezet. De drie C's dichtbij de basis zitten 

om de 5 mm op een stukje draad van 1 cm gesoldeerd. Hiermee gaat de impedantie van ca. 8 ohm naar 2 ohm. De plaats van de C's kan nauw luisteren, een paar mm maakt al verschil.

De uitgang gaat in drie stappen naar 50 ohm. Eerst met een hairpin van 30mm en C van 220pf, dan een spoel van 2 wdg en 100pf variabel. Dan 3 wdg spoel en 60 pf variabel.

Dit is berekend met een smith-chart.

Low pass filter:

Het is een standaard schema. Ik heb wel een sper gemaakt op de 2e harmonische. De Q is kleiner dan 1, hierdoor worden de spoelen nauwelijks warm en is de demping laag. Ook kan volstaan worden met 'standaard' 500 volt C-tjes . De eilanden op de print zijn ook ca. 5 pf dus deze tellen mee in de waardes.

Antennerelais

Hier heb ik normale print relaistjes gebruikt van 10 amp. Een BC549 + OA81 bleek voldoende om een goedwerkende HF-vox te maken. De opstelling met printplaat van de BNC connectors heb ik aangepast aan de maten van de 2 relais. Hierdoor is er maar weinig bedrading nodig.

Resultaten

De PA werkt leuk. Hij trekt ca. 4,5 amp bij 14 volt. De output is dan 50 watt.

Dus het rendement is ok.

Low pass filter

Relais-schakeling

Opbouw rondom de BLY90

Rechts het low pass filter

Relais schakeling met toegevoegde printplaat

5/8 GP voor 70 Mhz (4 meter band)

Beschrijving:

Hier een lichtgewicht 5/8 GP voor 70 Mhz. De straler is totaal 2.60 m lang vanaf de bovenzijde van de mastbevestiging.en bestaat uit 5 secties.

Elke buis moet minimaal 60 cm lang zijn, behalve de onderste van 12.5 mm. Die moet minimaal 80 cm zijn.  

Gemiddeld is het benutte gedeelte 52 cm per sectie. Maar dit hoeft niet precies zo te zijn.

Aanpassing vindt plaats met een afgetakte spoel van totaal 7,5 wdg gewikkeld op een 10mm boor.

De aftakking zit op de 2e winding vanaf massa.

I.v.m. tijdgebrek heb ik de spoel nog niet in de waterdichte doos kunnen plaatsen. Dit is natuurlijk wel beter wanneer het regent.

De resultaten zijn goed. Net iets beter dan een halve golf. De bandbreedte bij SWR < 1,5 is ca. 6 Mhz.

De foto's spreken voor zich.

Dual band 1/2 wave vertical antenna for 50 and 70 Mhz band with trap

Inleiding:

Om eens een lichte dualband trap vertical te maken voor 50 én 70 Mhz, heb ik het volgende ontworpen.

De voordelen zijn o.a.:

* geen lange radialen nodig

* slechts één straler, die efficiënt wordt benut.

* weinig windvang en licht van gewicht.

* voeding via één kabel.

Achtergrond van het ontwerp:

Tot nu gebruikte ik een vertical met twee paralelle stralers en een zijarm. Dit werkte maar had meer windvang en deze had geen rond diagram. Het idee was iets lichters te bouwen, gebaseerd op het hi-endfed principe. Dus hoogohmig voedingspunt en geen radialen, althans geen lange.

Verloop van de design:

Eerst werd een 1/2 golf vertical voor 70 Mhz gemaakt en aangepast. Hierbij bleek 1.85 m de hoogste impedantie te geven. Slechts een serie-spoel van ca. 530 nH bleek voldoende voor SWR 1:1. Dit komt omdat de bevestiging van het onderste 12 cm van de straler een stukje transmissielijn vormt van ca. 100 ohm. Dit komt neer op een parallel-capaciteit van ca. 6 pf. Dit vormt samen met de spoel een impedantie-trafo van 50 naar ca. 700 ohm.

Hetzelfde werd gedaan op 50 Mhz; hierbij bleek 2.70 m de beste waarde. De spoel moest echter iets groter zijn, ca. 580 nH. Én er bleek een C van straler naar massa nodig van ca. 5 pf.

De antenne heeft een trap met een C van 9 pf. Deze moet op 70 mhz een sperkring vormen. De parallel C bestaat uit 9 cm RG-213.

Deze kring vormt op 50 mhz een verlengspoel. Daarom moet het stukje hierboven kleiner zijn dan bij de normale halve golf. 50 cm bleek de beste waarde.

De antenne heeft een aanpassing die op beide banden een goede SWR geeft.

Op beide banden is de voeding hoogohmig, ca. 700 ohm; echter niet helemaal gelijk zeker niet qua imaginaire component.

Na wat gepuzzel met een Smith-chart programma en daarna een los antenne-tunertje werd de juiste aanpassing gevonden. Twee spoelen en een serie C van 39 pf.

Ik heb verder twee radialen van 100 cm staaldraad gebruikt. Dit om mantelstromen te elimineren en toch altijd enig tegenwicht te hebben.

Constructie details:

Voor de bevestiging heb ik een aluminium plaatje van 2 mm dik en 5 x 25 cm gebruikt. Hierin moeten eerst de gaten van ca. 16 mm voor de straler en de SO-239 of de aansluitdoos geboord worden. En de m3 gaatjes voor boutjes.

Hierna moet deze haaks worden gebogen zodat het onderste deel 5x5 cm wordt.
Het bovenste deel kan 4x5 cm worden.

De straler loopt door een hostaliet buis van 5/8 (= ca. 16 mm) en 30 cm lang. Aan de bovenkant is deze waterdicht afgesloten met een stukje krimpkous.
Onderaan is de straler met een U-klemmetje bevestigd op een stukje nylon van 1 cm dik. Ook voor de mastbevestiging zijn m4 U-klemmetjes gebruikt.

De antenne kan op een dunne mast geplaatst worden. Bij mij is het bovenste mast-deel slechts 16 mm x 70 cm. Deze staat weer in 20 mm buis en deze weer in 25 mm buis.

Dus een soort telescopische mast.

Resultaten:

De antenne werkt prima ! Op 1,5 m boven de grond werd de aanpassing afgesteld op 1:1 op beide banden.

In de mast geplaatst bleek de SWR op zowel 50 als 70 mhz 1,2 te zijn.

De antenne blijkt ook breedbandig te zijn. Dit was te verwachten want er treden geen hoge Q 's op in de aanpassing. Van ca. 40 Mhz tot 52 Mhz werkt de aanpassing goed en ook van ca. 65 tot 73 mhz is dit het geval. Uiteindelijk heb ik de aanpassing in een dichte behuizing gemaakt.

First test with open air coils. The matching circuit is the most critical part of the antenna.
But one time adjusted, it works even in rain when using the right housing.

Grote spoel: 8 wdg op 11 mm boor gewikkeld; Kleine spoel: 9 wdg op 7 mm boor gewikkeld. C is 39 pf.

 links de 6+4 m vertical.

Dual band matching circuit

First version with PVC small tubes.

Detail van de constructie. De straler loopt voor de eerste 12 cm lengte op een afstand van 1 cm van het plaatje. Dit is belangrijk want dit is een een capaciteit van ca. 6 pf. Ofwel een stukje transmissielijn van ca. 100 ohm.

Trap wounded on a 12 mm PE waterpipe tube. De capacitor of 9 pF consists of 9 cm RG-213 cable.
One can also apply a standard capacitor, but then is has to be a min. 1 Kv type. On 70 Mhz it's the top of the antenna so high voltage appears.

Testing another match with big coil-diameters in open air

Checking swr on 6 and 4 m

Tuning the dual band match in Alum box

Waterproof housing. PVC tube still to be extended ..

Improvement against rain with extended PVC tube. Now swr remains ok.
Also the distance between the feedpoint bolt and U-clamp (=earth) is enlarged

First test. Small 50 V capacitor exploded..

English:

Dual band half wave trap vertical antenna for 50 and 70 Mhz

Introduction:

To build a lightweight  dualband trap vertical for 50 and 70 Mhz, I made the following design.

Benefits are :

* No long radials needed

* Only one radiator, which is utilized efficiently.

* Little windage and lightweight.

* Feeding via a single cable.

Background of the design:

Until now I used a vertical with two parallel elements and a side arm. This worked but had more windload and it didn’t have a circular radiation pattern. The idea was to build something lighter, based on the hi-endfed principle. So high impedance feed point and no radials, at least not long ones.

Development of the design :

First, a half wave vertical for 70 Mhz was built and tested. I found out that 1.85 m gave the highest impedance.  Only one series-coil of approximately 530 nH proved sufficient for SWR 1: 1. This was because the  lower 12 cm of the radiator, equals a piece of transmission line of approximately 100 ohms. This equates to a parallel capacity of about 6 pf. This, together with the coil forms an impedance transformer from 50 to about 700 ohms.

The same was done at 50 MHz; here 2.70 m proved to be  the best length. The coil had to be slightly larger, approximately 580 nH. And there was an extra C  to ground needed of  about 5 pf.

The antenna has a trap with a C of 9 pf. This forms  an LC parallel circuit on 70 mhz . Parallel C consists of 9 cm RG-213.

The trap acts as  an extension coil on 50 mhz. Therefore, the top part must be shorter  than in the a normal half-wave. 50 cm proved to be the best value.

The antenna has a matching circuit that gives good SWR on both bands.

On both bands  the feedpoint has  a high impedance,  about 700 ohms;  But not exactly the same, certainly not in terms of imaginary component.

After some triels with a Smith chart program and then a separate antenna ATU the right adjustment was found. Two coils and the series C of 39 pf.

I’ve also have applied two radials of 100 cm steel  wire . Just to make sure counterpoise and to avoid common-mode currents  on the cable.

Constructional details:

For the attachment  I’ve used a small aluminium plate of 2 mm thick and 5 x 25 cm. First there  must  be drilled some holes. One of approximately 16 mm for the radiator and the SO-239 or the terminal box and m3 /m4 holes for the bolts.

After this, it must be bent 90 degrees so that the lower part is 5x5 cm. Perpendicular .

The upper part can be 4x5 cm.

The radiator goes through a hostalite  5/8 tube  (= approx. 16 mm Ø) and 30 cm long. At the bottom of the radiator it is attached with a U-clamp.

The lower part is attached on a piece of 1 cm thick nylon. Also for the mast fixing  m4 U-clamps are  used.

The antenna can be placed on a thin mast. In my case, the top mast section is only 16 mm x 70 cm. This is again in a 20 mm tube and this one in a 25 mm tube. So a kind of telescopic mast.

Results:

The antenna works fine! 1.5 m above the ground alignment was adjusted to SWR 1: 1 in both bands.

Placed in the mast the SWR appeared to be 1.2 on both bands .

The antenna also appears to be wide band .This was expected because there isn’t a  high Q  in the matching circuit. From about 47 Mhz till 52 Mhz it is working properly, and also between 65 to 73 MHz. Later I made ​​a variation with large diameter coils and fewer turns. As a result, the effect of rain is reduced on the swr.  Later I added a waterproof housing with was another improvement.