GAMMA MATCH & DAB+ dipool

 Om een coaxkabel aan een symmetrische λ/2 dipool aan te passen, is de "gamma match" ϒ een populaire optie. De impedantie van een λ/2 dipool is in het midden minimum en aan de uiteinden maximum.

De afscherming van de coaxkabel wordt verbonden met het midden van de dipool. De middengeleider van de kabel verbinden we ergens tussen het midden en een uiteinde van de dipool.

De bedoeling is om op dat punt dezelfde impedantie te vinden als deze van de coaxkabel, meestal 50Ω. Een aftakking op de dipool zal inductief blijken en moet worden gecompenseerd door een capaciteit zodat we dicht tegen een zuivere resistieve 50Ω waarde zitten.

 Zoals zal blijken is een stevige mechanische constructie vereist om een stabiele werking van zulke aanpassing te bekomen en vooral om deze te behouden..


Dipool voor 70cm en een voor DAB+ ontvangst

Afregelen van een gamma match:

Om duidelijk te zien hoe een verandering van een afmeting invloed heeft op de eigenschappen van de antenne, vertrekken we van een afgeregeld exemplaar.

We gaan de capaciteit veranderen door het buisje (blauw) te verschuiven: B was 12,5mm bij een goede aanpassing. De capaciteit is <1pF/mm. We starten met B= 3mm, de capaciteit is dan maximaal en haar impedantie minimaal. Hierdoor is de inductieve component van de complexe impedantie niet gecompenseerd en we bevinden ons veel te hoog in het Smith diagram.

We verlagen de capaciteit door de draad (= installatie draad) uit het buisje te schuiven en we verschuiven op het Smith diagram naar links. We zien dat elke mm een duidelijk meetbare invloed heeft en bewijst hiermee dat dit mechanisch gedeelte van de Gamma aanpassing zeer stabiel moet uitgevoerd worden. De inzet van een trimmertje is hier dus eerder af te raden! Bij verder verschuiven dan het buisje en dus het verkleinen van de capaciteit, doet de invloed van haar reactantie verhogen en de verschuiving naar links verhogen. Bij steeds verder verkleinen van C draaien we in het Smith diagramma steeds verder over de constante reële 50Ω cirkel en bereiken we goede aanpassing als we de horizontale as snijden waar Zl en Zc elkaar opheffen.

 

Bij nog verder verschuiven duiken we in het onderste deel van het diagram en wordt de antenne capacitief.

 
Variabele Condensator

Nota: 

► de aftakking op de dipool blijft voor deze metingen vast geschroefd. Het regelbuisje voor de capaciteit kan verschoven worden door het losschroeven van haar klemgedeelte, vergeet niet alvorens te meten de schroef opnieuw aan te draaien.

► Door het buisje te verschuiven verandert eveneens afmeting D: uit metingen blijkt dat de invloed hiervan eerder klein is. Laat deze afmeting voldoende groot om er een dopje op te kunnen plaatsen.

Eventueel kan hieronder het verloop van deze afregeling op het Smith diagram per mm-stap bekeken worden. 

 










zowat 50Ohm resistief

Om makkelijk te regelen is dit demo model voorzien van een millimeter verdeling.

Als experiment schuiven we verder..











De impedantie wordt nu wel erg groot...

Om het reële deel te regelen:

Om dit aanschouwelijk te maken vertrekken we weer van een afgeregelde antenne. We proberen om niet te raken aan de capaciteit instelling en we verschuiven de klem op de dipool. Deze regeling is wat omslachtiger omdat, om de klem te verplaatsen op de dipool, we ook de klem van het blauwe buisje moeten lossen. We zullen dus na elke verplaatsing van de aftakking op de dipool, de juiste afstand van B opnieuw instellen. Een permanent blokkering systeem om het blauwe buisje op haar plaats te houden is geen goed idee: enige constructie daar in de buurt verandert de waarde van de C..

Door het verschuiven van de aftakking op de dipool veranderen de reële en de reactieve gedeelten van de impedantie allebei.

Eventueel kan ook deze afregeling stap voor stap bekeken worden:                



De impedantie is erg inductief..






Op deze stand hebben we een prima aanpassing..
We schuiven verder als experiment...





We schuiven verder naar het uiteinde van de dipool en de impedantie wordt steeds hoger...

Notas:

►Om te beginnen met regelen van een dipool van dit model, kan men als beginstand de klem op 35% à 40% van het midden plaatsen.  

►Wanneer na het afregelen deze afstand erg veel kleiner blijkt om een goede aanpassing te bekomen is men van verkeerde afmetingen begonnen. De bekomen aanpassing kan dan goed lijken, met een VSWR dicht bij 1, doch de Ohmse verliezen in de aanpassing zijn nu veel te hoog en er gaat nu echt teveel zendvermogen verloren.

►Wanneer de uiteinden van de buisjes met plastiek dopjes worden voorzien zullen deze de eigenschappen van de antenne iets veranderen. De invloed van deze dopjes hangt af van hun relatieve grootte en de plaats. De invloed ervan is niet erg groot maar we kunnen het beter ineens goed doen. Ze worden daarom best reeds geplaatst tijdens de metingen en niet nadien.

 

 


 Een stukje krimpkous tussen de connector en het condensator-regelbuisje verandert de regel-capaciteit en bleek de grootste invloed te hebben. Na de volledige afregeling kan men de krimpkous geheel krimpen. 



Zonder dopjes en krimpkous.

Met dopjes en krimpkous

Na bijregeling.

 

Grosso modo kunnen we horizontaal over het Schmidt diagram (**) bewegen door de aftakking op de dipool te verschuiven ( Rode pijl  afmeting A), de verticale verplaatsing door de condensator te regelen (Blauwe pijl afmeting B).


 

(**) Het Schmidt diagram wordt ook "verticaal" gebruikt, het is dan 90° gedraaid met R= 0 dus bovenaan.

►De asymmetrische opgestelde gamma aanpassing doet bij de dipool een elektrische verandering ondergaan: de stroomverdeling over de dipool wordt iets vervormd. Het stroom maximum bevindt zich niet meer in het midden, de dipool lijkt wat verschoven t.o.v. het midden en kijkt wat scheef rondom zijn lengte as.. maar dit hoeft geen echt probleem te zijn, vele antennes kijken wat scheef. Een gevouwen dipool is bij "long yagi's" wel de betere keuze.

►Allerlei "constructies" zijn mogelijk maar we houden het geheel wel stevig genoeg om een stabiele aanpassing te behouden.

►Gebruik krimpkous met lijm, deze dicht beter af, water in de condensator is rampzalig. 

►Haal van het stukje installatiedraad de isolatie weg, breng wat lijm aan op de koperdraad en schuif de isolatie daarna terug over de draad. Hierdoor vermijdt men dat de isolatie tijdens het regelen van de draad komt.

►Deze antenne is bedoeld als demo-model: een gamma aanpassing met Teflon onderdelen is elektrisch beter, is makkelijker te regelen en sluit beter af wanneer goed gemaakt. Bij zulke uitvoering beweegt het dielectricum niet zoals bij de eenvoudige montage met de installatie draad. Men kan nu ook slechts een gedeelte van de binnengeleider van de condensator voorzien van Teflon, het verdere uiteinde zonder Teflon in het buisje heeft dan een kleinere diëlektrische  constante (=1) zodat de regeling minder kritisch is. Het Teflon deel is dan de condensator, de lengte zonder Teflon is dan de trimmer. Zelf zulke condensator maken vraagt wel om geschikt gereedschap.

 




Deze dipool is een deel van een succesvolle 70cm Yagi, gemaakt voor de UBA Field Day 1997.

►Tijdens de metingen houden we ons en alle dingen op voldoende afstand van de antenne. Buiten is natuurlijk beter, maar dan liefst bij aangenaam weder..

►Zoals steeds: Geef de ganse antenne een laagje metaalvernis, inzonderheid waar inox schroeven en aluminium elkaar raken en voorzie de connector van vulcaniserende tape.

►Gebruik voor antennen alleen Allen (inbus) vijzen, zeker geen slip vijzen. 

►De regeling kan natuurlijk ook gebeuren met een VSWR-meter maar is niet erg aanschouwelijk.

een DAB+ dipool antenne:

 Deze antenne wordt met de VNWA op dezelfde manier geregeld als de 70cm dipool.

Als demo: de antenne werd eerst afgeregeld zonder krimpkous of dopjes:

DAB+ dipool zonder dopjes & krimpkous.

Na het plaatsen van de krimpkous en de dopjes zien we de kleine verschuiving:

DAB+ dipool met dopjes & 6cm krimpkous.


DAB+ dipool met dopjes & 6cm krimpkous na bijregeling.

-Het bijregelen van de dipool na het plaatsen van de dopjes en de krimpkous gebeurde door afmeting B 1.5mm te verhogen. 

Een meting van de antenne, na demontage en terug in elkaar zetten, gaf een bijna identiek resultaat, met een kopij zal men zeer waarschijnlijk zowat het zelfde resultaat bekomen.












Na montage van een BNC connector op de radio en het plaatsen van de dipool op het dak ging de ontvangst van 34 radiostations naar 61. 

Het is spijtig, maar vele radio's zijn niet voorzien van een antenne connector, iets waarop men misschien kan letten bij de aankoop.

Het is echter toch mogelijk om een radio zonder antenne aansluiting met prima resultaat te verbinden met de DAB+ antenne:


 

 

 Mechanische afmetingen van beide dipolen:

 

Dipool steun.


Afmetingen 70cm dipool met dopjes:

A= 59.5mm , B= 15mm , C=51mm , D= 14mm , E= 6mm , G= 8mm en H=170mm.

Lengte Condensator buisje( 6x4) = 71mm

Draadlengte L= 26mm waarvan K= 12mm in het buisje

afmeting A is niet vanaf het midden van de dipool gemeten omdat het tegen de steun handiger is om te meten met een schuifpasser.


Afmetingen DAB+ dipool:

A= 122.5mm , B= 20mm , C= 120mm , D= 10mm , E= 6mm , G= 8mm en H= f(freq) = 325mm

Lengte Condensator buisje (6x4) = 136mm

Draadlengte L= 38mm waarvan K= 18mm in het buisje.

Aftakklem voor beide dipolen. Schroeven: M3x16 Allen.

Wordt vervolgd..

73 Guido ON4APZ