LA8OKA
Martin Storli
| |
Invertert V
Analyse av en halvbølgedipol for 20 m
Halvbølgedipolen hengt opp som en omvendt V, bedre kjent som Invertert V
antenne, er opphav til mange myter blant radioamatørene. Det er derfor
interessant å finne ut av hvordan den Inverterte V antennen egentlig oppfører
seg. Jeg har tatt utgangspunkt i en halvbølgedipol for 20 m som henger 10
m over bakken, altså omtrent en halv bølgelengde over bakken.
Se forøvrig denne siden om hvordan en vanlig halvbølgedipol endrer egenskaper
ettersom høyden varierer:
Halvbølgedipolen: Dens
oppførsel i fritt rom og over jord.
Når man skal planlegge å sette opp en Invertert V antenne så kommer Pythagoras
og ungdomsskolematematikken til sin rett, det gjør det enklere å beregne
bredden, høyden og vinkelen mellom hver side av antennen. Nedenfor er det et
regneark som regner ut lengden på hypotenusen og vinklene når katetene a og b er
oppgitt. Regnearket regner også ut katetene a og b når hypotenusen og vinkelen
β er oppgitt. Den siste er nok mest aktuell i
forbindelse med oppsett av Inverterte V antenner. Derfor har jeg også lagt til
en tilleggsfunksjon på denne, slik at den regner ut gjennomsnittshøyden til
antennen. Hypotenusen c representerer den ene siden på halvbølgedipolen og
vinkelen β representerer halve vinkelen mellom de to sidene på halvbølgedipolen.
Dette er utstålingsdiagrammet for en vanlig "flat" halvbølgedipol som henger 10
m over bakken. Antennen har en maksimal utstråling på 7,02 dBi ved 30º.
Impedansen er 70,4 Ω og man får et SWR på 1,41 dersom man bruker en 50 Ω
koaksialkabel. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Jeg har brukt en ledning med diameter på 1,34 mm og 0,7 mm
tykkelse på isolasjonen i alle simuleringene. Med denne ledningen er hver side
av halvbølgedipolen 5,02 m for å få en resonansfrekvens på ca 14220 kHz.
Dersom man lar senterisolatoren bli værende på 10 m og senker ende-isolatorene
på antennen slik at det er 150º mellom de to sidene
på halvbølgedipolen vil man ikke se store forandringer. Antennen har en
maksimal utstråling på 6,73 dBi ved 30º. Impedansen
er 70,0 Ω og man får et SWR på 1,40. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.)
Ved å senke ende-isolatorene på antennen slik at det er 120º
mellom de to sidene på halvbølgedipolen vil man se større forandringer.
Antennen har nå en maksimal utstråling på 6,30 dBi ved 32º.
Impedansen er 61,5 Ω og man får et SWR på 1,23. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.)
Ved å senke ende-isolatorene på antennen ytterligere slik at det er 90º
mellom de to sidene på halvbølgedipolen vil det bli som følger: Antennen
har nå en maksimal utstråling på 5,77 dBi ved 34º.
Impedansen er 46,5 Ω og man får et SWR på 1,08. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Man har nå fått en antenne som
er ganske godt tilpasset en 50 Ω koaksialkabel, men den maksimale utstrålingen
har sunket 1,25 dB i forhold til den vanlige "flate" halvbølgedipolen. For å få
en resonansfrekvens på 14220 kHz må hver side av halvbølgedipolen nå ha en
lengde på 5,11 m, altså må hver side av antennen være 9 cm lengre. Til
sammenligning har en "flat" halvbølgedipol som henger på samme høyde som
gjennomsnittshøyden til den Inverterte V antennen en maksimal utstråling på 6,20 dBi ved 36º. Man kan også se at utstålingsdiagrammet er blitt noe flatere i
toppen.
En ytterligere senking av ende-isolatorene slik at det er 60º
mellom hver side av halvbølgedipolen fører til at antennen får en maksimal
utstråling på 5,16 dBi ved 34º. Impedansen er 26,9 Ω og SWR har økt til 1,86.
(Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Det er ikke gunstig å senke ende-isolatorene så langt.
Ved 30º mellom hver side av halvbølgedipolen synker
maksimal utstråling ganske drastisk og er nå 4,24 dBi ved 36º, impedansen er
falt til 9,2Ω og man får et SWR på 5,44. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Dette betyr at en så spiss antenne
er uegnet for de fleste.
Men hva dersom man i stedet for å senke ende-isolatorene hever senterisolatoren?
La oss se litt på dette også. Vi begynner med den samme vanlige halvbølgedipolen
som vi startet med.
Dette er utstålingsdiagrammet for en vanlig "flat" halvbølgedipol som henger 10
m over bakken. Antennen har en maksimal utstråling på 7,02 dBi ved 30º.
Impedansen er 70,4 Ω og man får et SWR på 1,41 dersom man bruker en 50 Ω
koaksialkabel. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Jeg har brukt en ledning med
diameter på 1,34 mm og 0,7 mm tykkelse på isolasjonen i alle simuleringene. Med
denne ledningen er hver side av halvbølgedipolen 5,02 m for å få en
resonansfrekvens på ca 14220 kHz.
Dersom man lar ende-isolatorene bli værende på 10 m og hever senterisolatoren på
antennen slik at det er 150º mellom de to sidene på
halvbølgedipolen vil man ikke se store forandringer, men vi får en velkommen
økning i maksimal utstråling. Antennen har en maksimal utstråling på 7,37
dBi ved 28º. Impedansen er 61,6 Ω og man får et SWR
på 1,23. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.)
Ved å heve senterisolatoren på antennen ytterligere slik at det er 120º
mellom de to sidene på halvbølgedipolen vil det bli som følger: Antennen
har nå en maksimal utstråling på 7,40 dBi ved 26º.
Impedansen er 50,0 Ω og man får et SWR på 1,00. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Man har nå fått en antenne som
er veldig godt tilpasset en 50 Ω koaksialkabel, og den maksimale utstrålingen
har økt med 0,38 dB i forhold til den vanlige "flate" halvbølgedipolen. For å få
en resonansfrekvens på 14220 kHz må hver side av halvbølgedipolen nå ha en
lengde på 5,04 m, altså må hver side av antennen bare være 2 cm lengre. Til
sammenligning har en "flat" halvbølgedipol som henger på samme høyde som
gjennomsnittshøyden til den Inverterte V antennen en maksimal utstråling på 7,57 dBi ved 26º. Man kan også se at utstålingsdiagrammet har fått en liten kul i
toppen.
Ved å heve senterisolatoren slik at vinkelen mellom sidene i halvbølgedipolen er
90º får antennen en maksimal utstråling på 7,18 dBi
ved 24º, impedansen er falt til 36,4 Ω og SWR er økt til 1,38. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Kulen på toppen har blitt større.
Lengden på hver side av antennen er nå økt til 5,10 m.
Ved å heve senterisolatoren slik at vinkelen mellom sidene i halvbølgedipolen er
60º har antennens en maksimale utstråling falt til
6,74 dBi ved 22º, og impedansen er falt ytterligere til 20,9 Ω og SWR er
økt til 2,40. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Kulen på toppen har blitt større.
Det er ikke gunstig å heve senterisolatoren slik at antennen blir så spiss.
Ved å heve senterisolatoren slik at vinkelen mellom sidene i halvbølgedipolen er
30º har antennens en maksimale utstråling falt til
5,83 dBi ved 22º, og impedansen er falt helt til 7,3 Ω og SWR er økt til
6,86. (Man
kan se hele SWR kurven ved å klikke her.) Kulen på toppen har blitt større.
Nå er antennen så spiss at den er uegnet for de fleste.
Oppsummering:
|
Tråd: |
|
Diameter: |
1,34 mm |
|
Isolasjon: |
0,7 mm |
|
Diel. Const: |
2,26 |
|
Vinkel mellom hver side: |
Vinkel fra senter: |
Lengde: (Hver side) |
Lengde: (Total) |
Frekvens:
(MHz) |
Impedans: |
SWR: |
Høyde senter: |
Høyde ende: |
Gjennomsnitts høyde: |
Bredde fra senter: |
Gain
Invertert V: |
Gain
Flat dipol: |
|
180 |
90 |
5,02 |
10,04 |
14,220 |
70,4 Ω |
1,41 |
10 |
10,00 |
10,00 |
5,02 |
7,02 dBi/30º |
7,02 dBi/30º |
|
160 |
80 |
5,03 |
10,06 |
14,220 |
70,8 Ω |
1,42 |
10 |
9,13 |
9,57 |
4,95 |
6,85 dBi/30º |
6,80 dBi/30º |
|
150 |
75 |
5,03 |
10,06 |
14,220 |
70,0 Ω |
1,40 |
10 |
8,70 |
9,35 |
4,86 |
6,73 dBi/30º |
6,70 dBi/32º |
|
140 |
70 |
5,03 |
10,06 |
14,220 |
67,7 Ω |
1,35 |
10 |
8,28 |
9,14 |
4,73 |
6,60 dBi/32º |
6,61 dBi/32º |
|
120 |
60 |
5,06 |
10,12 |
14,220 |
61,5 Ω |
1,23 |
10 |
7,47 |
8,74 |
4,38 |
6,30 dBi/32º |
6,42 dBi/34º |
|
100 |
50 |
5,09 |
10,18 |
14,220 |
52,0 Ω |
1,04 |
10 |
6,73 |
8,37 |
3,90 |
5,96 dBi/34º |
6,26 dBi/36º |
|
90 |
45 |
5,11 |
10,22 |
14,220 |
46,5 Ω |
1,08 |
10 |
6,39 |
8,20 |
3,62 |
5,77 dBi/34º |
6,20 dBi/36º |
|
80 |
40 |
5,14 |
10,28 |
14,220 |
40,0 Ω |
1,25 |
10 |
6,06 |
8,03 |
3,30 |
5,58 dBi/34º |
6,13 dBi/36º |
|
70 |
35 |
5,17 |
10,34 |
14,220 |
33,5 Ω |
1,49 |
10 |
5,76 |
7,88 |
2,96 |
5,37 dBi/34º |
6,08 dBi/38º |
|
60 |
30 |
5,20 |
10,40 |
14,220 |
26,9 Ω |
1,86 |
10 |
5,49 |
7,75 |
2,60 |
5,16 dBi/34º |
6,04 dBi/38º |
|
50 |
25 |
5,25 |
10,50 |
14,220 |
20,5 Ω |
2,44 |
10 |
5,24 |
7,62 |
2,22 |
4,92 dBi/36º |
5,99 dBi/40º |
|
40 |
20 |
5,31 |
10,62 |
14,220 |
14,6 Ω |
3,44 |
10 |
5,01 |
7,51 |
1,82 |
4,65 dBi/36º |
5,96 dBi/40º |
|
30 |
15 |
5,37 |
10,74 |
14,220 |
9,2 Ω |
5,44 |
10 |
4,81 |
7,41 |
1,39 |
4,24 dBi/36º |
5,93 dBi/40º |
|
Vinkel mellom hver side: |
Vinkel fra senter: |
Lengde: (Hver side) |
Lengde: (Total) |
Frekvens:
(MHz) |
Impedans: |
SWR: |
Høyde senter: |
Høyde ende: |
Gjennomsnitts
høyde: |
Bredde fra senter: |
Gain
Invertert V: |
Gain
Flat dipol: |
|
180 |
90 |
|
