160 m luuppiantenni killusta - impedanssi ja SWR

[OH7HJ]

Nostettiin Alpon kanssa luuppi 160 m bandille takapihani kangasmetsään. Materiaalina on Ranelta saamani muovieristeinen puhelinparikaapeli eli killu, jonka laitoin luuppiin halkaisemattomana. Antenni toimi sekä odotetusti, että yllättävästi…!

Luuppilanka ripustettiin narulenkeillä niin korkealle mäntyihin, kuin jatkotikkaillani turvallisesti pääsi, eli noin 7 - 8 metriin. Syöttöjohdoksi liitin sokeripalalla samaa killua n. 15 m pätkän, ilman balunia, suoraan rigiin kiinni. Antenni on vaakasuora eli ns. makaava luuppi, joka vedettiin metsään epämääräisen monikulmion muotoon, varsin tiheästi 20 - 30 m välein puihin ripustettuna.

80 m bandille luupin kokeiltu mitta eristetystä killusta tehtynä on 75 m. 160 m bandille luupin pitäisi siis sattua 150 m kehämitan tuntumaan. Aluksi laitoin looppilangan kokonaispituudeksi 157 m, koska tämä mitta sattui syntymään kolmesta killukerästä liittäen. Jäi siis vielä muutama metri viritysvaraa.

[size=150]1,8 MHz luuppi vastaan 3,5 MHz dipoli[/size]

Koekuunteluun pääsyä jännitettiin kovasti. Eka kuuntelu olikin kiinnostava verrattessa isoa luuppia kahdeksankympin dipoliin. 160 m kuuntelussa pohjakohinan tasossa ei ollut paljoa eroa antennien välillä, mutta itse asemat tulivat luupilla paljon voimakkaammin.

Varsinainen yllätys 160 m luuppi oli kuitenkin 80 m bandilla! Kun talon viereen ripustetulla kahdeksankympin dipolilla olivat iltapäivän pohjakohinat tasoa n. S8 - S9 ja kotimaan asemat n. S9 + 10 dB, niin 160 m loopilla pohjakohinat putosivat S1 - S2 luokkaan, asemien kuuluessa vastaavasti noin S9.

Heikot kotimaan asemat erottuivat kahdeksallakympillä luupin kanssa hyvin, kun taas dipolilla ne peittyivät pohjakohinan alle. Kahdeksankymppiä oli siis huomattavasti parempi kuunnella vähähäiriöisellä 160 m luupilla, kuin kohinaa herkästi keräävällä 80 m dipolilla!

[size=150]160 m luuppi lähetysantennina[/size]

157 m mittaiseksi tehtynä iso luuppi virittyi 160 m bandille hieman bandin alarajan 1,8 MHz alle, eli jäi varaa lyhentää luuppilankaa. Entä workkisiko se muillakin bandeilla? Vielä kuunteluakin suurempi yllätys oli, että 160 m luuppi oli erinomaisen hyvin vireessä myös kahdeksankympin bandilla! Periaatteessahan antennit virittyvät parittomille kerrannaisille. Tämä luuppi sensijaan oli vireessä hienosti myös ensimmäisellä parillisella kerrannaisella, 3,5 MHz bandilla. En tiedä tähän syytä, mutta kertakaikkiaan oli kiva yllätys!

Luupin keskitaajuus sattui taajuudelle 3,7 MHz seisovan aallon suhteen ollessa ykkösen pinnassa. Entä kaistaleveys? IC706-rigini oman mittarin mukaan SWR pysyi 1,5 rajoissa välillä 3,53 - 3,87 MHz, joten tämä pitkä luuppi on 80 m bandilla vieläpä varsin laajakaistainen! Vaikka keskitaajuus sattui hieman ylös tällä bandilla, se on niin laajakaistainen, että luuppin pituutta voi hieman lyhentää sen saamiseksi paremmin 1,8 MHz bandille. Kokeillessani kusoa RFSM-digimodella OH2DIGI -automaattiasemaan jaksolla 3604 USB, myös tietsikkani kopitti digimodea heikoissa iltapäiväkeleissä paremmin pitkällä luupilla kuin kohinaisella kahdeksankympin dipolilla. Lähetysantennina dipoli taas toimi etelään kakkosten maille hieman paremmin, automaattiaseman antaessa n. 3 dB parempia kuuluvuusraportteja dipolille kuin luupille.

Illalla kokeilimme Soinin ja Alpon kanssa 160 m luuppia 1,8 MHz fonella. Soinin kuuluvuus oli 80 m dipoliin vaivaiset S2 - S3, kun taas 160 m luupilla signaalinvoimakkuus oli komeat S9 + 20 dB! Luuppi toimi siis hienosti myös sillä bandilla, mille se on tarkoitettu…! Pohjakohinat olivat 160 m:llä samaa tasoa sekä pitkällä luupilla, että 80 m dipolilla kuunneltuna.

[size=150]Luupin optimipituus alabandeilla[/size]

Seuraavaksi lyhensin luuppia n. 5 metriä, että saisin sen paremmin 160 m bandilla kohdalleen. Pituudeksi tuli siis 152 m. Tällä mitalla osui 160 m bandilla paras sovitus 1,8 MHz kohdalle, tai ehkä vielä hieman sen alle.

Lyhennyksen tuloksena kahdeksankympin optimisovitus siirtyi myös hieman ylöspäin.

Mitoituskokeilusta voi siis edelleen päätellä, että killusta rakennetun ja killusyöttöisen 160 m kokoaaltoluuppin optimipituus on n. 145 - 150 metriä 1,8 MHz bandille, ja n. 160 - 165 metriä 3,5 MHz bandille. Kompromissin molemmille bandeilla käypäisestä luupista saa mitoittamalla sen välille 150 - 160 metriä.

[size=150]Linkkejä [/size]

Itä-Suomessa kokeillaan digimodeja: viewtopic.php?f=15&t=225
160 m luuppiantenni: viewtopic.php?f=21&t=212
9-elementtinen kevyt ‘Lentokvaki’ kahdelle metrille: antenni.innoplaza.net
Rigien ja antennien dB-mittauksia: viewtopic.php?f=21&t=228

T: - HJ -

[OH7HJ]

Lainasin kompleksien impedanssienkin mittaukseen kykenevän 0,4 - 54 MHz AEA-antennimittarin, joten testasin sillä ison luupin lähes koko mittarin taajuuskaistalla. Tuloksista näkyy, että luupin SWR:t sallivat workkimisen virittämättä tietyin kerrannaisin, joista pari sattuu hamssibandeillekin.

Workkimakelpoinen kaistaleveys kilohertseinä suhtautuu käyttötaajuuteen, kuten antenneilla yleensäkin, eli vireessä olevat kaistat ovat matalilla jaksoilla kapeita, ja levenevät taajuudessa ylöspäin mentäessä. Kahdeksallakympillä luuppi on vireessä parhaiten yläbandilla, mutta kaistaleveys riittää keskibandillekin. Epäilen käyttämäni killusyöttöjohdon, joka on impedanssiltaan noin 105-ohminen, virittäneen luuppini vahingossa myös kahdeksallekympille. Killusyöttöjohdon pituutta en tullut mitanneeksi, mutta lienee väliltä 10 - 15 m. Tunerilla antenni tietenkin workkii millä bandilla vain.

Alla kuva analysaattorin SWR- käyrästä koko mittausalueella, sitten kaikki mittarin analysoimat suureet, ja alla vielä osasuurennuksena mittaus luupista 160 m ja 80 m bandeilla, joilla se on parhaimmillaan. Toisessa kuvassa on mittauksessa käytetty AEA-impedanssianalysaattori.

T: - HJ -

[OH7HJ]

16.01.2012

Tässä Apon luupin mittaus. Siinä on erona edelliseen syöttöjohto, joka on killun sijasta 50 ohmin koaksi, pituudeltaan noin 50 m. Mittaus on tehty samalla VIA-HF kompleksi-impedanssimittarilla kuin edellinenkin.

Kuvissa ylempinä impedanssit ja alempina SWR:t. Myös tämä antenni virittyi hyvin sekä 160 m, että 80 m bandeille. Yläjaksoilla n. 28 - 54 MHz antenni näyttää sovittuvan hyvin laajakaistaisesti.

Kuten käyristä näkyy killusyöttöiseen luuppiin verraten, syöttöjohdon laadulla ja pituudella on melkoinen vaikutus antennin impedansseihin ja swr:iin, varsinkin perustaajuuden yläpuolella. Syöttöjohdon pituutta ja impedanssia vaihtelemalla voi antennia koittaa virittää kokeillen haluamilleen bandeille.

Yläkuva: Apon 160 m koaksisyöttöinen luuppi mitattuna koko VIA-HF kompleksi-impedanssimittarin taajuuskaistalla 0,4 - 54 MHz. Syöttöjohtona käytetty pitkä koaksi näyttää aiheuttavan resonansseja paljon tiheämpään, kuin edellisen mittauksen lyhyt killu-parikaapeli. Koaksisyöttöisen swr on killusyöttöistä keskimäärin matalampi mittauskaistan yläpäässä.

Alakuva: Osasuurennos antennin perustaajuuksista 160 m ja 80 m bandeilla. 1,8 MHz resonanssi on samassa kohden kuin killusyöttöisessäkin luupissa, mutta 3,5 MHz bandilla resonanssi on siirtynyt edullisemmin keskemmälle bandia, verrattuna killusyöttöisen luupin hieman ‘ylävireiseen’ kahdeksaankymppiin. Koaksisyöttö on aiheuttanut killusyöttöiseen verrattuna korkeat impedanssipiikit kummankin bandin alapuolelle. Killusyöttöinen näyttäisi siis virittyvän hieman laajakaistaisemmin alabandeille ja koaksisyöttöinen vastaavasti yläbandeille.

T: - HJ -

[oh7jjt]

Terve

Turva harjoituksessa hyväksi havaittu 160m looppi jäi askarruttamaan, joten mittailin hieman pihapiiriä ja saan varmaan sopimaan sen tännekin. Muutama kysymys kokeneilta loopin rakentajilta; Jossain ohjeissa on mainittu 75 Ohm. koksilla tehtävästä syötöstä, jolla sovitetaan impedanssi kohdalleen, nähtävästi ei tarvitse?
Ajattelin syöttää joka tapauksessa 50 ohm koksilla, jonka pituus tulee olemaan abt. 10 -20m. Miten muut antennit häiritsee loopin toimintaa, jos jäävät sisään tai langat menevät ristiin jossain kohdassa?

-Tommi OH7JJT

[OH7HJ]

Terve Tommi,

Kaikilla tähän asti kokeilluilla syöttöjohdoilla on luuppi toiminut, koaksilla ja killulla, mutta sovitus (swr) eri bandeilla vaihtelee. Sekä syöttöjohdon impedanssi, että sen pituus aallonmittoina vaikuttavat sovitukseen 160 m ja 80 m bandeilla. Luuppi ei ole arka häiriintymään muista antenneista. Sähkölaitteisiin, sähköjohtoihin ja datalaitteisiin sensijaan on syytä yrittää saada etäisyyttä antennin paikkaa valittaessa, koska ne voivat aiheuttaa etenkin alabandeilla vastaanottoon voimakasta kohinaa, kuten kaikilla muillakin antenneilla.

75 ohm koaksia vastaa impedanssiltaan lähinnä killu, joka on noin 105-ohmista. Minulla on sitä luupissani noin 15 - 20 m, ja luuppi sovittui sekä 160 m, että 80 m bandeille, joskaan ei aivan keskelle bandeja. Syöttöjohdon pituudella voi hienosäätää luupin vireeseen molemmille bandeille, mutta killusyöttöjohdon optimipituutta en ole kokeillut. Pituutta on helpompi muutella killulla kuin koaksilla, koska sitä sitä voi jatkaa sokeripalalla. Syöttöjohdon häviöt ovat jokseenkin merkityksettömiä näillä alabandeilla.

50 ohm koaksilla ovat tekemäänsä luuppia syöttäneet Apo ja Rane. Viime turvaharjoituksessa mittasin eri pituisilla killuilla syötettyjä 160 m luuppeja, mutta mittaukset ovat vielä käymättä läpi. Laitan niitä tänne, kunhan ehdin tekemään graafit mittauksista. Ainakin Joen paloasemalla kokeiltu pitkä syöttöjohto näytti huonontavan jomman kumman bandin sovitusta, johdon pituudesta riippuen. Koska syöttöjohtoa ei siellä voinut enempää lyhentää, toista bandia ajettiin tunerin läpi, taisi olla 160 m, kun taas 80 m sovittui suoraan. Valitettavasti syöttöjohtojen pituuksia ei siellä ehditty mittaamaan.

T: - Juha -

[oh7jjt]

Tnx Juha kommenteista, lähinnä tuo koksisyöttö sen takia, koska asemalla koksi varmaan vähemmän säteilee PC ym. laitteisiin. Lähempänä antennia koksin voi sitten vaihtaa killuksi ja kokeilla erilaisia pituuksia. Rakentelen tässä kesän aikana kiinnityspisteitä ja antennia pikkuhiljaa muiden hommien ohessa.
Tosiaan mulla jää tuo 80m dipoli ja 40m dipoli sinne 160m loopin sisään ja osittain leikkaa, mutta eri korkeudella tietenkin.
Onko tuon 160m loopin korkeudella mitään laskennallista tai kokeiltua millä pelaisi parhaiten OH Qsoissa?

-Tommi OH7JJT

[oh7jjt]

160m looppi nyt ylhäällä, SWR jotain 2,5 - 3 160m bandilla, suoraan syötettynä 50 ohmin koksilla. Ehkä swr:n saisi paremmaksi fixaamalla syöttöjohdon pituutta, kuten aikasemmissa viesteissä Juha on todennut. Ensimmäiset digiqsot pidetty 160m:lla, tuntuu pelaavan hyvin kotimaahan. Loppi n. 6m up maasta. Muovipäällysteistä lankaa n. 150m ja syöttökaapelia n. 20m

-Tommi OH7JJT

[OH7HJ]

Kiitos kokemuksista, Tommi!

En ole vieläkään saanut tehneeksi tänne graafeja luuppiantennimittauksista, enkä analysoineeksi niiden tuloksia, mutta tähänastisten kokeilujen perusteella syöttökapelin pituus ja laatu näyttävät nimenomaan määräävän antennin sovituksen eri bandeilla.

Tämänhetkinen arvaus luupin virittämiseksi sekä 160 m, että 80 m bandeilla pienillä SWR:illä toimivaksi on seuraava: Antennin säteilijä viritetään sähköiseltä pituudeltaan 160 m kokoaallon luupiksi, ja syöttöjohdon + luupin sähköinen yhteispituus viritetään 80 metrille puolen aallon kerrannaiseksi, oikaistuna lankana laskien, tai syöttöjohtona laskien parittomaksi varttiaallon kerrannaiseksi. Killun nopeuskerroin syöttöjohtona on noin 0,9.

Siis yksinkertaisemmin: Säteilijä viritetään 160 metrillä toimivaksi, ja killusyöttöjohdon pituudella antenni viritetään sovittumaan myös 80 metrille.

T: - Juha -

[OH7HJ]

Syksyn viestiharjoituksen yhteydessä ehdittiin tehdä syöttöjohdon pituuden vaikutuksen mittaus 155 m luupin sovitukseen neljällä eri mittaisella puhelinparikaapelisyöttöjohdolla. Kahden bandin käyttöä varten sopivaksi ‘killusyötön’ mitaksi saatiin noin 10 m.

Vain ‘killua’ vastaava monisäikeinen puhelinparikaapelista tehty syöttöjohto mitattiin, koska koaksiaalisyöttöjä ei ehditty kokeilla. Tämä turvaverkkoantenni on tarkoitettu saatavissa olevista tarpeista nopeasti rakennettavaksi, joten killusyöttö sattuu hyvin sen luonteeseen. Koakseillakin syöttö onnistuu, sellaisia ovat käyttäneet luupeissaan OH7VL, OH7NVS ja OH7JJT. Jos luuppia ei saa aivan halutulla tavalla vireeseen pelkästään syöttöjohdon mittaa kokeilemalla, niin ainakin se virittyy helposti antenninvirittimellä, koska se on kohtalaisen matalaimpedanssinen kaikilla alabandeilla.

Syöttöjohto on osa antennin sovitusta, aivan kuten G5RV:tä kokeilleet tietävät. Johdon oma induktanssi ja kapasitanssi muodostavat vastaavan sovituspiirin, kuin antenninviritin. Sekä syöttöjohdon impedanssi, että sen mitta aallonpituuksina vaikuttavat. Tässä kokeessa 155 mm killuluuppi mitattiin PV:n kompleksi-impedanssimittarilla CIA-HF neljän eri mittaisen killua vastaavan parikaapelin kautta syötettynä, sekä ilman syöttöjohtoa.

SWR, impedanssi ja resistanssi

Alla olevasta SWR-käyrästä näkyy, että parhaiten luuppi sovittuu n. 10 m killusyöttöjohdon mitalla molemmille bandeille, tai 13 m killusyötöllä 160 m bandille. 160 metrillä luupin paras viritys osuu alabandille, ja 80 metrillä keski- ja yläbandille. Luuppia lyhentämällä se sovittuu 160 metrin keskibandille paremmin, mutta silloin sen viritys liukuu vastaavasti 80 m bandin ylärajalle. Tämä eristetylle killusäteilijälle kokeiltu 155 m luupin pituus on siis kahden bandin kompromissi.

Antennin kaistanleveys on suhteessa taajuuteen, jolle se on mitoitettu. Matalasta taajuudesta johtuen 1,8 MHz bandilla kaikki antennit ovat kapeakaistaisia. Useimmat yhden bandin antennit ovat kuitenkin vielä kapeakaistaisempia, kuin tämä luuppi. 3,5 MHz bandille tehtynä vastaavan antennin kaistanleveys periaatteessa tuplaantuu, samoin edelleen ylemmäksi taajuudessa mentäessä.

Ylimmän SWR-kuvaajan lisäksi laitoin kuvaajat, jotka kertovat 155 m luupin impedanssin ja resistanssin. Myös nämä on esitetty neljällä eri mittaisella killusyötöllä, sekä suoraan luupin syöttöpisteestä mitattuna.

Yhteenveto

160 m luuppi workki siis hienosti myös 80 m. Toisin päin tietenkin huonommin, eli 80 m luuppi ei ole enää tehokas antenni 160 metrillä.

Iso 160 m luuppi sovittui 80 metrille näppärästi määrämittaisella killu- tai tellusyöttöjohdolla. Killulla sovituslinjan pituudeksi käy n. 10 m. 160 m viritetään luupin itsensä pituudella, ja 80 m sovituslinjan pituudella.

Kuuntelussa on eristetty antennilanka havaittu yleensä vähäkohinaisemmaksi, kuin paljas. Syynä mahdollisesti paljaan antennilangan taipumus kerätä pintakoronakohinaa, ‘static noise’ eli QRN.

T: - Juha -