2m +4m +6m band antenna vertical version

Inleiding

In februari dit jaar had ik reeds een dualband vertical gemaakt voor 4 en 6 meter.
Deze heb ik nu uitgebreid met de 2 meter band.
Dit door toevoeging van een staafje 4mm dik aluminium op 4,3 cm van de
6 meter dipool.
De resultaten zijn goed te noemen en hij is simpel te maken. Op alle banden is de swr ok.

Uitvoering

Het ontwerp is gebaseerd op de DK7ZB triband antenne.
Benodigd is:

-- 5 buisjes 6mm diam. 1.00 m lang
-- 3 buisjes 8mm diam. 1.00 m lang.
-- 50 cm rvs 3mm diam. draadstang
-- 30 cm rvs 4mm diam. draadstang
-- 2 rvs bouten en moeren 4mm diam., 12mm lang
-- 1 rvs bout en moer 4mm diam., 25mm lang
-- stukje snijplank (bijv. ikea)
-- wat moertjes en vleugelmoeren.
-- 1 meter pvc electrabuis 16 mm diam.


Door wat te spelen met de onderlinge afstanden is de SWR op 2 en 4 meter < 1,2. Op 6 m ca. 1,5.

Het is een open sleeve principe. Proefondervindelijk bleek een extra stukje
van 6cm onderaan de 6 meter dipool een betere SWR op 6m te geven.
Het bovenste deel van de 'mast' beïnvloedt nl. de stralers.

De gain op 2m is zelfs nog 3,9 dBd. Dit komt doordat de brede 6 meter dipool als het ware meewerkt en deze is ook resonant op 2m. Dit is duidelijk merkbaar maar er zijn geen scherpe minima in het diagram.
De afstand van de mast tot de 6 meter dipool is 35cm.

Het is een lichtgewicht uitvoering. Het dragertje is van 15x15mm vierkant
buis.
De elementen zijn voor één meter van 8mm en uiteindes van 6mm alu buis.
Deze zitten in elkaar geklemd.
De elementen zijn op een nylon plankje bevestigd met 3mm rvs draadstang
U-tjes.
Het beste is trouwens het nylon plaatje uit één stuk te maken.
I.v.m. minimale windvang heb ik deze klein gelaten.
Ik heb ze overigens gemaakt van een snijplank van IKEA a € 1,49..
Voeding vindt plaats op de 6 meter open dipool via een mantelstroom-filter.
Het onderste pvc steun-buisje is belangrijk i.v.m. de steun, zodat de antenne niet doorzakt.

Alle plastic buisjes kunnen van electra PVC buis gemaakt worden.
(Zelf heb ik ook wat dunner materiaal gebruikt, zie foto's)

In de PVC buisje zijn gaten geboord zodat ze net goed klemmen.
Hierna vastgelijmd.

De antenne is niet zuiver rondstralend; met name op de 2 meter band is er
een maximum aan de zijde waar de elementen bevestigd zijn. Maar de verschillen per richting zijn maximaal zo'n 3 dB.

English:

Here are the details for the vertical for 2, 4 and 6 meter band.
It is based on the DK7ZB triband yagi antenna . But now only the
dipoles are used . The sizes differ of course somewhat.
It is also an open sleeve principle. Experimentally it came out that an extra piece of 10 cm tube
on the bottom of the 6 m dipole improved the SWR. (Compared with a horizontal version)
That's because the mast and coax cable are somewhat acting as a director.

This tri band appeared to be slightly better than an end fed half wave on 6 m.
The distance from the mast to the 4 meter dipole is 25cm .


I built a lightweight version .  But more stronger design also will work. The small 'boom' I made of 15x15mm square tube. However 20x20 mm: no problem of course.
The 6 m dipole is for one meter of 8 mm and the ends are of 6 mm tube. The 4 meter rod is for 40 cm of 8 mm and the ends of 6 mm tube.
These are clamped together . The 2 meter band rod is made of 4 mm massive aluminium.
But one can also feel free to create everything from 10 mm tube . That certainly will work if they are made about 1% shorter.
The elements are mounted on a board with nylon 3 mm stainless steel wire U- rods,

For minimum windload I left the boards small.
Here I have made ​​it from a 8 mm cutting board.
Feeding takes place on the 6 meter dipole by means of a shoke filter.
The lower PVC tube is important for support and made of 5/8 electricity pipe.
It is better to use gray pipe ( Hostalite )

This includes holes drilled 6mm and clamped over the elements.
The SWR on all bands is lower then 1.4.

The antenna is not purely omnidirectional ; in particular at 6 meters and 2 meters , there is
a maximum on the side where the elements are fixed . But the differences in each direction are maximum up to about 3 dB .

Alignment:

It's interesting how this antenna can be aligned. Best is about 2 m above the ground.
 In three steps:

First only mount the 6 m dipole and all plastic support tubes. Do not the drill the second holes in them before the 2 and 4 m dipoles are attached.
SWR on 6 m should be below 1.4 directly. Then start with positioning the 4 m dipole. 9 cm distance should be ok if it's made of 6 mm tube. Thicker will need more distance.
The further the distance the higher the impedance. The length is the 'tuning'. Check for best SWR.
If there is no position were the SWR is low then the rod is to long or to short. If for example the SWR can be made ok on 68 Mhz, that means that it has to be shortened and vice versa.
Drill holes in the support tubes on the right position and mount the rod by shifting it through the supports and in the middle.

After that, the same procedure has to be followed with the 2 m rod. 100 cm length should be ok for 4 mm tube. 99 cm for 6 mm.

Results:

The antenna is in use know (april 2014) for two years in still working well on all bands. I made several sporadic-E QSO's on 4 and 6 m.
 It is noteworthy that on 2 m the performance is still better then on the Diamond X50. This is because the wide 6 m dipole is almost resonant and picking up 2 meter energy also and the small 2 m dipole is only acting as a tuner and makes the SWR low.
Giving 3.5 dBd gain.
Here the antenna is mounted free turning from the wind-direction . If wind is strong it's acting as a banner.)
But by doing this it has survived several storms.)

Good luck if you want to built it too !





Plot 70 mhz

De SWR is ok


SWR Plot 50 mhz. In de praktijk was het iets beter .



SWR 70 mhz

Plot 50 mhz boven realground 10m

Realground: De antenne heeft een gain van 3,9 dBd in één richting en geen scherpe minima.

High gain yagi, 10,4 dBd, 5 elem. 145,2 Mhz

Inleiding:

Het idee was een 2 meter yagi te maken met hoge gain. Niet te groot en uitvoerbaar.
Het programma yagicad van VK3DIP blijkt goed te werken. Het kan ook matches, zoals de gamma-
match berekenen. Een condensator-loze gamma-match had mijn voorkeur en dit bleek
mogelijk omdat de straler-impedantie laag is.

Uitvoering:

Bij een drager van 2.40m bleek het mogelijk een 5 elements met 10,48 dBd te maken.
Dezelfde maten gaven in MMANA bijna hetzelfde resultaat dus het zou goed moeten werken.
In de uiteinde van de dipool heb ik m8 bouten aangebracht, die in- en uitgedraaid kunnen worden.
Dit om SWR af te regelen.
Het was te verwachten dat dit nauw zou luisteren. In de praktijk kwam ik wel op een iets andere,
grotere dipool-lengte dan de berekening. Maar goed, het werkt en daar gaat het om.
De gamma-match met 6mm staafje is ook iets langer dan berekend.
De directors zijn geisoleerd opgesteld en van 6mm alu- staf gemaakt.
De straler is van 10mm buis.

Hij is wel smalbandig. Eerst had ik hem horizontaal gemonteerd. Maar dan hoor je meestal
alleen wat bakens. Dus.. maar verticaal gemonteerd en dan is er meer te horen.

De repeater DB0VR (Nordhelle) op 173 km afstand is meestal S3. Op de rondstraler S0 tot S1.
Die afstand is hetzelfde als van hier tot 30km boven Schiermonnikoog !

Hetzelfde geldt voor repeater Dortmund. Alle repeaters (en ingang-stations !) zo'n
3 a 4 S punten sterker dan op de rondstraler.

Uit de diagrammen blijkt dat de SWR aan de eindes van de band snel oploopt. Dit klopte inderdaad in de praktijk. Op 145.100 mhz blijkt de SWR 1:1. Maar toch is hij wel goed te gebruiken ruwweg van 144.500 tot 145.800 mhz.

Testen van de aanpassing

De bevestging van 18 mm dikke snijplank- stukjes gemaakt.

De gamma-match zonder condensator. Bleek iets groter te moeten zijn dan berekend. Groot voordeel is dat bij regen de swr nauwelijks verandert.

Yagicad kan heel mooi de gamma-match maten berekenen. Zelf dient men diameter en gewenste 'Spacing' in te voeren.

De swr loopt snel op.

Element-lengtes e.d.

1/2 golf vertical met director voor 4 meter. 5,2 dBd.

Inleiding

De collineaire vertical hier eerder beschreven werkt goed. Een nadeel is, in bepaalde situaties,  dat hij rondstralend is en daarom behoorlijk wat qrm opvangt.
Als hier 's avonds de lantaarnpalen aangaan, dan neemt de achtergrond qrm toe met ca. 3 S-punten.
En dat vangt hij uit alle richtingen op.
Mijn idee was daarom een oude 1/2 golf vertical, die ik nog had staan, te voorzien van een director.

Uitvoering:

Na wat geteken in MMANA bleek een director van 1.98m op 40 cm afstand van de straler een vrije ruimte gain te geven van 5,2 dBd. Op 10m hoogte : 11,6 dBi . Dat is 3 dB meer dan de collineair.
Bewust geen reflector; deze zou op een grotere afstand van de straler moeten staan (ca. 60cm)
en ik wilde het geheel compact en licht houden.

Natuurlijk zou ik een 2 elements yagi of HB9CV aan een zijarm kunnen maken. Maar die zijarm is een extra constructie, en die wilde ik niet dus vandaar..

Voor de director bij de bouwmarkt een 6 mm en 8 mm alu -staaf gekocht, beiden van 1m.
Ze klemden wonderwel goed in elkaar. (is niet altijd zo)
In het bovenste segment (van 6mm dus) heb ik een stukje van 12cm, 4mm diameter massief aluminium gedrukt.
Nu konden de twee buizen van 1 meter ca. 10 cm in elkaar geschoven worden. Totale lengte moet 1.98 m zijn.

Nu moest de aanpassingsspoel opnieuw afgesteld worden. Deze werkt met een spoel met een tap naar de
connector. Het bleek dat er één winding meer nodig was aan de bovenkant van de spoel.
Iets uitrekken en de swr was 1.1 op 70.300 mhz. (spoelgegevens zie de foto hieronder)

De 1/2 golf straler bestaat verder uit 2 delen. Het onderste deel is 1.25 m lang en 15 mm diameter.
(dit is een oude skistok van de kringloopwinkel..)
Het bovenste deel is 1 meter lang en 12 mm diameter. Deze zit 5 cm in de onderste geschoven en met een slangenklem bevestigd. De totale lengte vanaf het voedingspunt is dus 2.20 m.

De bevestiging van de director is met elektrapijp. De bovenste is van 5/8; de onderste met 3/4 inch pijp. Zorg ervoor de gaten precies zo te boren dat het goed klemt. En dat de gaten evenwijdig lopen.
Beginnen met een kleiner gat en steeds groter boren. Geregeld controleren of het goed zit.
Bij definitieve opstelling kan eventueel de zaak vastgelijmd worden.

Resultaten:

Inmiddels staat hij op de dak en voldoet goed. Ik heb iets meer S-waarde dan bij de collineair. Hij heeft een behoorlijke V/A verhouding, zeker zo hoog als in het diagram staat. De Voor-Zij verhouding is zeker 25 dB.

De oude situatie: Roestige beugel, deze wordt vervangen,

De aanpassingsspoel bestaat uit 8 windingen van 1mm verzilverd draad. Afgetakt op de 2e winding vanaf de koude kant.
Spoeldiameter: 8 mm mm.
Boven zit een BNC connector. Hierin is de straler met een stukje zilverdraad aangesloten. Ik heb één winding losgesoldeerd. na wat uitrekken was de SWR goed.

De bovenste buis zit op ca. 80 cm van boven bevestigd.

De

Bovenste regel waardes 10m boven real ground, hieronder de vrije ruimte waardes. Er staat een hoge impedantie omdat ik geen rekening heb gehouden met de aanpassing. 

Diagram voor 10 m boven real ground (droog)

vrij ruimte diagram 

2 Elements moxon voor 4 meter

Inleiding

De 3 elements yagi van 7,45 dBd werkt prima. Het enige minpunt is de lage V/A
verhouding van ca. 12 a 15dB. Hierdoor heb ik nogal wat achtergrond qrm uit de richting noord van een bedrijfspand, en bij stations uit de richting zuid hier toch last van.

Uitvoering:

Daarom eens een moxon gemaakt, 2 elements. Maten gewoon 'volgens het boekje' en gebogen met een buigijzer.
En inderdaad:  de qrm is weg (!) als ik naar zuid sta. Stations uit die richting komen beter door.
In delen van de band is de qrm teruggelopen van S6 naar S1.
De gain is wel merkbaar iets minder dan met de yagi, maar goed daar is mee te leven.
In MMANA heb ik hem ontworpen met als doel een zo hoog mogelijke V/A verhouding.
Het programma geeft 46 dB bij 70.250 Mhz. Dit is wellicht in de praktijk iets minder
maar ben er tevreden over. Het nylon-plankje bij de dipool heb ik later breder (24 cm) bij 8 cm lang gemaakt. Zie foto met de kat.
De voorwaartse gain is 3,8 dBd.

Hier wat foto's en diagrammen.

Mantelstroom filter met rg58. M4 bouten. Ook zit er een moer tussen de buis en het plaatje.
Anders gaan de elementen iets omhoog staan.

U-tjes zijn van RVS m3 draadstang. Later heb ik ze iets afgezaagd.

Het buigen van de tweede bocht van de reflector moet nauwkeurig gedaan worden.

Isolatie van een passende ballpoint..

Bevestiging van de reflector met ikea nylon plank. U-tje van m3 rvs.

Plaatje is in vorm gedrukt door een stukje 10mm buis resp. de drager te verwarmen boven een gasvlam.

V/A verhouding + gain dBi

SWR kromme.

Collinear vertical antenna 4 meter band (70mhz)

Inleiding:

Omdat een enkele halve golf vertical eigenlijk vrij klein is, was mijn idee eens een collineair te bouwen voor 4 meter. Voor wat meer gain én de 'gemiddelde hoogte' te verbeteren. Er zijn tenslotte ook genoeg 10 meterband verticals van ca. 5 meter lang.

Uitvoering:

Vandaag dan deze antenne in de mast gezet.
Het is een 2x 0.55 golflengte geworden.
Bewust heb ik 0.55 gekozen; 0,5 geeft minder gain en een langere vertragingslus; 2x 5/8 zou beduidend langer worden en de extra gain is slechts 0,4 dB.
Er zijn twee delen van 2.35 m en daartussen 1.40 m VD-draad voor
de 'vertragingslus'. Heb een verkortingsfactor toegepast van 0,9.
Het is een lichtgewicht uitvoering; Het topsegment is van 4 mm massief aluminium
en onderaan is de buis 15 mm dik. Het zijn 6 segmenten. 4-6-8-10-12,5-15mm.
De bevestiging in het midden is met elektra-pijp van 16 mm.
De vrije ruimte gain is 2,3 dBd en op 10m hoogte boven 'real ground' 8.74 dBi.

De antenne werkt ook nog redelijk op 10m en 15m. De opstraalhoek is laag.Wel is dan een antenne-tuner nodig en een niet te lange coax-kabel. Op 6m is de opstraalhoek hoog, ca. 39 graden.
Zie de diagrammen onderaan dit bericht.

English:

Today I put a homebrew collinear vertical for 4 meters on the roof.
It's a 2x 0.55 wavelength design.
I've deliberately chosen 0.55; 0.5 gives less gain and needs a longer delayloop; 2x 5/8 would be significantly longer and the extra gain would only be 0.4 dB.
There are two parts of 2.35 m and a delayloop of 1.40 m made of 2,5 mm2 electrical-wire.
I 've applied a velocity factor of 0.9.
 It is a lightweight version; The top segment is thin; made of 4 mm solid aluminium.
 At the bottom the tube is 15 mm thick. The 6 segments are 4-6-8-10-12,5-15 mm.
 The mounting in the middle is with 5/8 electricity-pipe.
The antenna has a high impedance fed. The lowest parts are acting as a small capacitor against ground. Because of that the tuning coil and capacitor behave as a pi-filter.
The aluminium mounting is made of a 6 to 30cm plate  Bent in a U-form . The lower part with the SO-239 is 6 to 6cm The upper part is 4 to 6 cm.
The vertical part is 20 cm long.  

 The free space gain is 2.3 dBd and at 10m height above real ground it's 8.74 dBi, according mmana.

The results are good. With this antenna I was heard 124 km away from me.
This OM used a half-wave vertical at 20 m high.
The average height of the collinear is about 2 meters higher, compared with a single 1/2 wave, so this will also play a part.

The antenna also works reasonable on 10 and 15m. The angle is low. For these bands  an antenna tuner is required. And there will be some loss depending on the feeder. On 6m there is a high angle, about 39 degrees. I also found out that it doesn't work well on this band.

See the diagrams below this post.
If you have any questions, ask me. Or if you have built one, I'm interested in the results.

Bewerkingen ongedaan maken

De antenne heeft een mooi plat diagram. Diagram 10 m above real (dry) ground.

Diagram for free space.

plot van de stromen.
plot of currents.

Plot 28mhz above real ground.

Plot 21 mhz  (above real ground)

Plot 50mhz (above real ground)

Lichtgewicht verticale antenne voor de 4 en 6 meter band

Dit zijn de details voor de vertical voor 4 en 6 meter.
Het is gebaseerd op de DK7ZB triband antenne. Maar nu zijn alleen de
2 dipolen voor 4 en 6m gebruikt.
Het is een open sleeve principe. Proefondervindelijk bleek een extra stukje
van 6cm onderaan de 6 meter dipool een betere SWR op 6m te geven, ook op 2 meter werkt hij
nog wel redelijk.
Deze dualband bleek op 4 meter beter dan een eindgevoede halve golf.
De afstand van de mast tot de 4 meter dipool is 25cm.

Het is een lichtgewicht uitvoering. Het dragertje is van 15x15mm vierkant
buis.
De elementen zijn voor één meter van 8mm en uiteindes van 6mm alu buis.
Deze zitten in elkaar geklemd.
Maar men kan ook gerust alles van 10 mm buis maken. Dat zal zeker werken.
De elementen zijn op een nylon plankje bevestigd met 3mm rvs draadstang
U-tjes.
Het beste is trouwens het nylon plaatje uit één stuk te maken.
I.v.m. minimale windvang heb ik deze klein gelaten.
Hier heb ik deze het gemaakt van een snijplank van  Ikea a € 1,49.
Voeding vindt plaats op de 6 meter open dipool via een mantelstroom-filter.
Het onderste pvc buisje is belangrijk i.v.m. de steun en van elektrapijp
gemaakt. Beter is grijze pijp (Hostaliet) te gebruiken.
De 2 rode steuntjes zijn 9mm plastic van een oude viltstift of een 'katten-speel stokje'.
Hierin zijn gaten geboord van 6mm en geklemd over de elementen.
De SWR is op alle banden &<; 1.5.

De antenne is niet zuiver rondstralend; met name op 6 meter en 2 meter is er
een maximum aan de zijde waar de elementen bevestigd zijn. Maar de verschillen per richting zijn maximaal zo'n 3 dB.