ARCTICPEAK

HamRadio

Antenner

Værsatellitter

Satelittepictures

Radio anmeldelser

HamRadio News

QSL Info

Navigasjon

LA8OKA
Martin Storli

Email

Blogg 

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	5,02	10,04	14,220	70,4 Ω	1,41	10,00	10,00	10,00	5,02	7,02 dBi/30º	7,02 dBi/30º
160	80	5,02	10,04	14,220	64,7 Ω	1,30	10,87	10,00	10,44	4,94	7,30 dBi/28º	7,27 dBi/28º
150	75	5,02	10,04	14,220	61,6 Ω	1,23	11,30	10,00	10,65	4,85	7,37 dBi/28º	7,36 dBi/28º
140	70	5,02	10,04	14,220	58,0 Ω	1,16	11,72	10,00	10,86	4,72	7,42 dBi/26º	7,43 dBi/28º
120	60	5,04	10,08	14,220	50,0 Ω	1,00	12,52	10,00	11,26	4,37	7,40 dBi/26º	7,57 dBi/26º
100	50	5,07	10,14	14,220	41,0 Ω	1,22	13,27	10,00	11,64	3,88	7,28 dBi/24º	7,66 dBi/26º
90	45	5,10	10,20	14,220	36,4 Ω	1,38	13,60	10,00	11,80	3,61	7,18 dBi/24º	7,69 dBi/24º
80	40	5,13	10,26	14,220	31,3 Ω	1,60	13,92	10,00	11,96	3,30	7,06 dBi/24º	7,72 dBi/24º
70	35	5,16	10,32	14,220	26,1 Ω	1,92	14,23	10,00	12,12	2,96	6,90 dBi/22º	7,75 dBi/24º
60	30	5,20	10,40	14,220	20,9 Ω	2,40	14,51	10,00	12,26	2,60	6,74 dBi/22º	7,76 dBi/24º
50	25	5,25	10,50	14,220	16,0 Ω	3,14	14,76	10,00	12,38	2,22	6,54 dBi/22º	7,77 dBi/24º
40	20	5,31	10,62	14,220	11,4 Ω	4,42	14,99	10,00	12,50	1,82	6,27 dBi/22º	7,77 dBi/24º
30	15	5,37	10,74	14,220	7,3 Ω	6,86	15,19	10,00	12,60	1,39	5,83 dBi/22º	7,76 dBi/24º

Konklusjon:

Vi kan konkludere med følgende:

• Jo høyere antennen henger, jo større blir antennens maksimale utstråling, uansett form på halvbølgedipolen.

• Forskjellene i utstrålingsvinkelen mellom en vanlig "flat" halvbølgedipol og en Invertert V antenne er ubetydelige.

• Jo mindre vinkelen mellom sidene på halvbølgedipolen blir (jo spissere antennen er), jo lavere blir antennens impedans.

• Dersom man bruker en 50 Ω koaksialkabel så vil en vinkel fra 90º til 120º mellom sidene i halvbølgedipolen være mest gunstig med tanke på SWR, avhengig av hvor høyt antennen henger.

• Jo mindre vinkelen mellom sidene på halvbølgedipolen blir (jo spissere antennen er), jo lengre må antennen være for å ha den samme resonansfrekvensen.

Her er det en utledning som viser hvordan halvbølgedipolens utstråling endrer seg med antall bølgelengder over jord:

• Halvbølgedipolen - Dens oppførsel i fritt rom og over jord.

Her er det noen eksempler på forskjellige varianter av halvbølgedipolantenner:

• Dipol antenner

• En full-size 80 m Dipol for trange steder.

• Halvbølgedipolantenner for HF båndene + PR-27 og 6 m.
  Her er det ferdig utregnede lengder for halvbølgedipoler for alle HF båndene.

• 20 m Folded Dipole Antenna

• SCANNER Antenne

73 de LA8OKA Martin

Denne siden ble sist oppdatert  15.05.08