breedband dipool antenne

Alles over antennes en toebehoren.
Plaats reactie
Bericht
Auteur
Gebruikersavatar
pa3a
Berichten: 403
Lid geworden op: 14 jan 2014, 09:53
Roepletters: PA3A
Locatie: Barendrecht
Contacteer:

breedband dipool antenne

#1 Bericht door pa3a »

Kan iemand mij een steekhoudende natuurkundige verklaring wijzen WAAROM een dikke dipool antenne breedbandiger is (dwz over een bepaalde bandbreedte minder in voedingsimpedantie varieert) dan een dunne? (antenne in free space)
73,
Arie Kleingeld PA3A
https://pa3a.nl
Wiskunde, radiocommunicatie, digital signal processing, CW

on4bgc
Berichten: 61
Lid geworden op: 02 dec 2021, 14:20
Roepletters: on4bgc

Re: breedband dipool antenne

#2 Bericht door on4bgc »

Skin effect.

Gebruikersavatar
PD0JSB
Berichten: 400
Lid geworden op: 11 jun 2011, 09:52
Roepletters: PD0JSB
Locatie: Breda

Re: breedband dipool antenne

#3 Bericht door PD0JSB »

Het skin effect is een gevolg van denk ik , het zal meer de oppervlakte weerstand zijn waardoor het bij een dikkere straler makkelijker gaat dan met een dunne draad
De eenheid van de specifieke oppervlakteweerstand bedraagt Ohm. In geval van stripvormige weerstandsmaterialen wordt dit begrip ook gebruik . De oppvlakteweerstand van een plaat of draad waarbij de indringdiepte klein is ten opzichte van de dikte van de plaat, verdubbelt voor iedere verviervoudiging van de frequentie.
https://www.tetech.nl/begripAP.htm
Icom 7600. Yaesu FT817, Yaesu FT847, Yaesu vr6,Diamond x50n,, hyendfed 10-(15)-20-40-80

ik soldeer beter dan ik schrijf !

Gebruikersavatar
pa3a
Berichten: 403
Lid geworden op: 14 jan 2014, 09:53
Roepletters: PA3A
Locatie: Barendrecht
Contacteer:

Re: breedband dipool antenne

#4 Bericht door pa3a »

Skin effect is me bekend. Het gaat niet om de weerstand van de geleider in dit geval.

Voedingsimpedantie van een antenne heeft te maken met de stroom in de geleider (de dipool antenne dus) en het EM veld dat erbij hoort.
Blijkbaar heeft een groot stroom oppervlak een effect op die combinatie?
Een leesbaar document naar dat effect of een studie daarnaar kan ik echter niet vinden.
Vandaar de vraag.
73,
Arie Kleingeld PA3A
https://pa3a.nl
Wiskunde, radiocommunicatie, digital signal processing, CW

Jan pa3abk
Berichten: 365
Lid geworden op: 09 jan 2008, 01:15
Roepletters: pa3abk
Locatie: Dordrecht

Re: breedband dipool antenne

#5 Bericht door Jan pa3abk »

Vanuit m'n "werkzame leven" herinner ik me onderstaand document:

https://www.nautelnav.com/wp-content/up ... n-2012.pdf

Mogelijk dat je in de eerste 5 pagina's een richting ziet waar je het antwoord kunt vinden.

"Bandbreedte" is een probleem bij bakens in de VLF/MF band.
Wettelijk moeten ze (soms) mode A2 doen en dat gaat met een kort "sprietje" wat lastig.

Jan/pa3abk
Send on my T-100 via Philips STB-75 icw Elektromekano S-1250

Gebruikersavatar
PA0FRI
Berichten: 2377
Lid geworden op: 19 nov 2007, 02:48
Roepletters: PA0FRI
Locatie: Etten-Leur
Contacteer:

Re: breedband dipool antenne

#6 Bericht door PA0FRI »

Bij het dempen van een afgestemde kring, wordt het systeem breedbandig.
Een antenne is ook een afgestemde kring en parallel eraan is de metalen geleider.
Als de diameter van de geleider groter wordt neemt de weerstand af en wordt de kring meer gedempt.
Volgens Kruijff: “ Je ziet het pas als je het door hebt ”.
http://pa0fri.home.xs4all.nl/ met ongeveer 200 praktische onderwerpen voor radiozendamateurs
De eerste stappen zijn theorie en simulatie, maar in de praktijk blijkt pas of het klopt.

Gebruikersavatar
ON5RKN
Berichten: 576
Lid geworden op: 26 dec 2010, 11:59

Re: breedband dipool antenne

#7 Bericht door ON5RKN »

pa3a schreef: 24 mei 2022, 08:56 Skin effect is me bekend. Het gaat niet om de weerstand van de geleider in dit geval.

Voedingsimpedantie van een antenne heeft te maken met de stroom in de geleider (de dipool antenne dus) en het EM veld dat erbij hoort.
Blijkbaar heeft een groot stroom oppervlak een effect op die combinatie?
Een leesbaar document naar dat effect of een studie daarnaar kan ik echter niet vinden.
Vandaar de vraag.
Zoek eens op cage antenna, dait was en is nog altijd een populaire antenna bij bvb militaire en kuststations etc

Gebruikersavatar
ON5RKN
Berichten: 576
Lid geworden op: 26 dec 2010, 11:59

Re: breedband dipool antenne

#8 Bericht door ON5RKN »

pa3a schreef: 24 mei 2022, 08:56 Skin effect is me bekend. Het gaat niet om de weerstand van de geleider in dit geval.

Voedingsimpedantie van een antenne heeft te maken met de stroom in de geleider (de dipool antenne dus) en het EM veld dat erbij hoort.
Blijkbaar heeft een groot stroom oppervlak een effect op die combinatie?
Een leesbaar document naar dat effect of een studie daarnaar kan ik echter niet vinden.
Vandaar de vraag.
Zoek eens op cage antenna, dait was en is nog altijd een populaire antenna bij bvb militaire en kuststations etc

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2494
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: breedband dipool antenne

#9 Bericht door PA3DJS »

Ik denk dat je het "moet" zoeken in de karakteristieke impedantie van de enkeldraads transmissielijn zonder coating. De Goubau line heeft een dielectrische laag waardoor de karakteristieke impedantie anders uitvalt.

Die karakteristieke impedantie van een enkele draad is, naast de invloed op de bandbreedte, sterk van invloed op de impedantie van een eindgevoede halve golf. Die invloed "ontstaat" door de kwart golf impedantietransformatie waar immers Z0^2 in zit.

Mijn benadering in: https://tetech.nl/divers/HWmonopoleNL1.pdf (afbeelding in paragraaf 2.1) gaat uit van de gemiddelde reikwijdte van de reactieve velden.

Gebruikersavatar
pa3a
Berichten: 403
Lid geworden op: 14 jan 2014, 09:53
Roepletters: PA3A
Locatie: Barendrecht
Contacteer:

Re: breedband dipool antenne

#10 Bericht door pa3a »

@Frits, dat model van een kring met een geleider parallel waar de weerstand van verandert is mij niet bekend.
@on5rkn, die cage (wel bekend in de maritieme wereld) ben ik nu aan het uitzoeken.
@Jan pa3abk, snap ik, bekend fenomeen met Rr, Rg en Rl etc.
@pa3djs, tnx, ik heb dat stuk wel eens eerder doorgenomen. Mooi stukje werk.

All, mijn model gaat over een dipool, free space, geen verliezen in de geleider, geen isolatie eromheen, resonantie voedingsimpedantie 73 ohm. Kortom, alles ideaal. Door met NEC zaken numeriek uit te rekenen kun je zien dat bij een dikkere geleider de resonantiefrequentie wat zakt en de impedantie dus weer op 73 ohm uitkomt, met het verschil dat de impedantie per kHz verandering rondom de resonantiefrequentie minder varieert, ergo er is wat meer bandbreedte.
Wat gebeurt er nu met de E-, M-, en EM-velden om de geleider, waardoor dit gebeurt?
Ik heb wel eens plaatjes gezien die de antenne voorstelden als een transformator tussen de Z0 van de transmissielijn en de Zfree-space, een trompetachtig plaatje was dat meestal. Beeeeetje vergelijkbaar met de al genoemde Gobau-leitung.
Ben dus op zoek naar een kwalitatief verhaal zonder allerlei modellen (al dan niet deels waar) erbij te halen. Gedragen de wisselende velden zich om een dikke geleider anders dan om een dunne? Ik kan het nergens vinden, laat staan op een makkelijke manier (en ik kan echt wel tegen een portie wiskunde ;-) )
73,
Arie Kleingeld PA3A
https://pa3a.nl
Wiskunde, radiocommunicatie, digital signal processing, CW

Yannick PE2YSB
Berichten: 793
Lid geworden op: 23 feb 2006, 20:08
Roepletters: PE2YSB

Re: breedband dipool antenne

#11 Bericht door Yannick PE2YSB »

Het ARRL antennebook heeft er in hoofdstukken 2.1 en 9.1.6 over.

Om het heel simpel samen te vatten. Wanneer de geleider in verhouding dikker wordt, zal de capaciteit per meter groter worden, en de inductie per meter kleiner.
Het gevolg is dat hij dus ook een lagere resonantiefrequentie krijgt.

Dat kun je mee nemen in je berekening voor een dipool als adjustment factor K, die tussen 0 en 1 ligt.
De lengte van je dipool bereken je dan als 0.5 * K * c/f.

K is NIET de verkortingsfactor, die is weer apart. Het staat los van de snelheid waarmee de golf door de dipool verplaatst.

K = 1- (0.225706/(ln(0.5*labda/d) -0.429451)
Met labda de golflengte en d de diameter van de draad. en ln() het natuurlijk logaritme
Dus een dikkere draad zorgt voor een kleinere K

een kleinere K zorgt er dus ook voor in de formule voor de lengte van de dipool, dat een afwijking van de frequentie een kleiner effect heeft op de resonantie lengte.
PE2YSB - IC7300, TS120V, FT-817ND, FT-60 wat zelfgebouwde zendertjes.

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2494
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: breedband dipool antenne

#12 Bericht door PA3DJS »

pa3a schreef: 24 mei 2022, 22:35 @Frits, dat model van een kring met een geleider parallel waar de weerstand van verandert is mij niet bekend.
@on5rkn, die cage (wel bekend in de maritieme wereld) ben ik nu aan het uitzoeken.
@Jan pa3abk, snap ik, bekend fenomeen met Rr, Rg en Rl etc.
@pa3djs, tnx, ik heb dat stuk wel eens eerder doorgenomen. Mooi stukje werk.

All, mijn model gaat over een dipool, free space, geen verliezen in de geleider, geen isolatie eromheen, resonantie voedingsimpedantie 73 ohm. Kortom, alles ideaal. Door met NEC zaken numeriek uit te rekenen kun je zien dat bij een dikkere geleider de resonantiefrequentie wat zakt en de impedantie dus weer op 73 ohm uitkomt, met het verschil dat de impedantie per kHz verandering rondom de resonantiefrequentie minder varieert, ergo er is wat meer bandbreedte.
Wat gebeurt er nu met de E-, M-, en EM-velden om de geleider, waardoor dit gebeurt?
Ik heb wel eens plaatjes gezien die de antenne voorstelden als een transformator tussen de Z0 van de transmissielijn en de Zfree-space, een trompetachtig plaatje was dat meestal. Beeeeetje vergelijkbaar met de al genoemde Gobau-leitung.
Ben dus op zoek naar een kwalitatief verhaal zonder allerlei modellen (al dan niet deels waar) erbij te halen. Gedragen de wisselende velden zich om een dikke geleider anders dan om een dunne? Ik kan het nergens vinden, laat staan op een makkelijke manier (en ik kan echt wel tegen een portie wiskunde ;-) )
Een (reken)model is nagenoeg altijd een benadering, omdat exacte berekening niet lukt, zeer tijdrovend is, of heel specialistische kennis vereist. Zelfs het begrip impedantie wordt discutabel als afmetingen van een structuur niet meer veel kleiner zijn dan de golflengte. Mocht je eens wat met PSPICE doen, dat draait op modellen die een benadering van werkelijkheid zijn. Ik weet dat er aardig wat onzin uit PSPICE kan komen, en toch gebruik ik het best vaak.

Over het E en H veld bij verandering van dikte
Als je een geleider dikker maakt bij gelijke stroom, blijft het veld op enige afstand nagenoeg geliljk (ja dat kun je desnoods met een spreadsheet simulatie uitrekenen). Maar het volume waar eerst lucht zat (dus E en H-veld ) is nu geleider geworden waarbinnen zich geen E- en H-veld energie meer bevindt. Bij die gelijke stroom wordt nu wat minder energie opgeslagen, en dat heeft invloed op de bandbreedte net als bij andere resonante systemen.

Even over die impedantie bij resonantie, die is geen 73 Ohm, ook theoretisch niet voor praktische draaddiameters. Alleen als de geleider echt een halve golflengte lang is, heb je 73 Ohm, maar wel met een inductief seriedeel. Om hem ohms te krijgen moet hij wat korter, maar dan produceert de geleider bij gelijke stroom wat minder verre veld waardoor het uitgestraalde vermogen over 4pi sr wat afneemt. Daardoor neemt de impedantie bij resonantie wat af.

De cage dipole wordt volledig theoretisch een nog grotere draak, vanwege dat je theoretisch niet meer gebruik kunt maken van rotatiesymmetrie voor een cylinder rond de Z-as (dipool verticaal opgesteld).

Ik vermoed dat je flink moet afzakken naar Dhr. Maxwell en behoorllijk wat vectordifferentiaalrekening. Dat laatste is bij mij aardig weggezakt.

Over benaderingenen
De eerste benadering die je (onbewust?) maakt is geen koperverliles waardoor je kunt stellen dat E-veld loodrecht op geleider eindigt/begint (dus alleen radiale component), en H-veld dicht bij geleider uitsluitend parallel aan geleideroppervlak.

Gebruikersavatar
pa3a
Berichten: 403
Lid geworden op: 14 jan 2014, 09:53
Roepletters: PA3A
Locatie: Barendrecht
Contacteer:

Re: breedband dipool antenne

#13 Bericht door pa3a »

@Yannick, tnx!
@pa3djs, 73 ohm was iedere keer bij resonantie.
Geen verliezen was bewuste keuze.

All, genoeg richtingen om nog even te spitten.
Dank voor het meedenken.
73,
Arie Kleingeld PA3A
https://pa3a.nl
Wiskunde, radiocommunicatie, digital signal processing, CW

Gebruikersavatar
PA0KLS
Berichten: 189
Lid geworden op: 30 apr 2005, 21:26
Roepletters: PA0KLS
Locatie: Valkenswaard

Re: breedband dipool antenne

#14 Bericht door PA0KLS »

Wanneer je een dipoolantenne dikker maakt, dan is de precieze lengte minder goed te bepalen. Zoals ik dat vroeger ooit hoorde "bloemkoolt" aan het einde het EM-veld uit de dipool. Een gevouwen dipool is daarom ook breedbandiger (en korter) dan een open (dunne) dipool. Probeer maar eens van een gevouwen dipool de exacte lengte te meten vanuit het midden. Je weet niet wat je met de bocht van 180 graden aan het einde moet doen. Zo is dat ook voor onze golven.

Ik weet het: het is een gevoelsmatige benadering, terwijl radiogolven natuurlijk geen gevoel hebben...... Maar toch.

Gebruikersavatar
pa3a
Berichten: 403
Lid geworden op: 14 jan 2014, 09:53
Roepletters: PA3A
Locatie: Barendrecht
Contacteer:

Re: breedband dipool antenne

#15 Bericht door pa3a »

@Klaas, tnx voor de vergelijking met de bloemkool en de gevouwen dipool. Kan me er iets bij voorstellen dat bv het elektrisch veld in de lengte van de dipool antenne eruitkomt, loodrecht op het oppervlak van het dikke eind van de dikke dipool.
Ik ga nog wat meer met NEC aan de slag en proberen het nabije veld in beeld te krijgen met die dikke en dunne dipool antenne, beide op hun eigen resonantiefrequentie.
Geen flauw idee of dat gaat lukken in de zin dat het iets oplevert dat ook echt waar is :-)
73,
Arie Kleingeld PA3A
https://pa3a.nl
Wiskunde, radiocommunicatie, digital signal processing, CW

Plaats reactie