RIBAKOV E BALUN

[shineime]

Salve....chi non l ha provata scagli la prima pietra...gia...ma ho riscontrato delle incongruenze da progetto a progetto.
Dunque: fermo restando il balun 4/1 (che secondo me è un po poco), la lunghezza di 10mt non trova risonanza da nessuna parte a meno di non usare radiali...che la ribakov non vuole...per trovare i 200 ohm di impedenza si deve tagliare di molto il filo radiante (o allungarlo)....con un balun in aria, anziche si toroide, la risposta di rapporto 4/1 si trova da 3 a 10 MHz circa (20 +20 spire) mentre col nucleo toroidale è pressoché piatta da 6 a 30 MHz.....
Avete fatto esperienze in merito?
Saluti

[iw2mur]

Salve....chi non l ha provata scagli la prima pietra...gia...ma ho riscontrato delle incongruenze da progetto a progetto.
Dunque: fermo restando il balun 4/1 (che secondo me è un po poco), la lunghezza di 10mt non trova risonanza da nessuna parte a meno di non usare radiali...che la ribakov non vuole...per trovare i 200 ohm di impedenza si deve tagliare di molto il filo radiante (o allungarlo)....con un balun in aria, anziche si toroide, la risposta di rapporto 4/1 si trova da 3 a 10 MHz circa (20 +20 spire) mentre col nucleo toroidale è pressoché piatta da 6 a 30 MHz.....
Avete fatto esperienze in merito?
Saluti

Il problema sono i 10 metri di filo che in 20 metri sono un po' troppo vicini alla mezz'onda reale, quindi impedenza troppo elevata per un 4:1, poi essendo una antenna sbilanciata, ti serve un UNUN non un BALUN, l'impedenza e la resa dipendono anche dal piano di terra

Se la metti in giardino si usa interrare una valanga di radiali, se la usi sul tetto, ne bastano molti meno, 4 vanno bene, metterne di più male non fà

Secondo me, seppure l'antenna è nata per costare poco, con un buon accordatore da palo migliori l'efficienza, sia perché elimini il traformatore di impedenza, sia perché il coassiale che arriva in stazione lavora all'impedenza nominale quindi con l'efficienza nominale dichiarata dal produttore, non parliamo di 3dB di guadagno, non credo si arrivi ad un tale risultato, ma stai sicuro che un miglioramento c'è

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[davj2500]

Salve....chi non l ha provata scagli la prima pietra...gia...ma ho riscontrato delle incongruenze da progetto a progetto.
Dunque: fermo restando il balun 4/1 (che secondo me è un po poco), la lunghezza di 10mt non trova risonanza da nessuna parte a meno di non usare radiali...che la ribakov non vuole...per trovare i 200 ohm di impedenza si deve tagliare di molto il filo radiante (o allungarlo)....con un balun in aria, anziche si toroide, la risposta di rapporto 4/1 si trova da 3 a 10 MHz circa (20 +20 spire) mentre col nucleo toroidale è pressoché piatta da 6 a 30 MHz.....

Ciao shineime.

E' normale che per questo tipo di antenna esistano progetti ed esperienze diverse perché buona parte dell'antenna è lasciata al caso, per cui ognuno trova risultati diversi in base a come gli capita.
Innanzitutto, il primo punto chiave, come correttamente evidenziato da IW2MUR, è che l'antenna è composta da due elementi radianti, di cui uno è il filo verticale e l'altro è la calza del coassiale e tutto ciò che vi è collegato. La calza, anche se per qualche ragione a me ignota viene considerata dai radioamatori in qualche modo "passiva", in realtà trasmette (di solito nei muri) e riceve (di solito rumore, essendo nei muri) esattamente come il filo chiamato "radiante" ed è a tutti gli effetti parte dell'antenna.
Essa gioca un ruolo fondamentale nel rendere le prestazioni di questa antenna disuniformi tra installazioni ed in generale scarse, dato che un pezzo di antenna (il filo "radiante") è fuori e l'altro pezzo (il coassiale) invece passa chissà dove.

Qualche tempo fa ho eseguito alcune misure su una verticale da 9.6m, una delle lunghezze più gettonate in questo tipo di antenna.
La prima misura che voglio riportare è la |Z| misurata al punto di alimentazione dell'antenna avendo varie configurazioni di cavi ad essa collegata:
- con un coassiale RG58 da 5.8m collegato ad un FT817
- con un coassiale RG213 da 25m collegato ad un FT817
- solo collegata al VNA e con un filo da 5m come contrappeso
- solo collegata al VNA



Come si vede, c'è un picco a 2000 ohm comune a tutte le configurazioni dovuto alla frequenza per il quale il filo verticale è mezz'onda. In quel caso, come tipico per le mezz'onda, l'impedenza dello stesso è preponderante.
Nelle altre frequenze, invece, l'impedenza varia in base al tipo di cavo o contrappeso collegato.
In pochissimi casi l'impedenza è 200 ohm e comunque l'impedenza dipende dalla configurazione del coassiale. Per questo è impossibile fornire un progetto "esatto" della Rybakov.

In questa seconda immagine ho calcolato il match con Z₀=200 ohm, cioè il ROS visto da un trasformatore 4:1:



Come si vede, nel mio caso a 7MHz il trasformatore 4:1 era perfettamente adattato avendo un coassiale da 25m, mentre ad esempio con il contrappeso da 5m risulta molto disadattato (VSWR=5). Al contrario, a 21MHz la situazione è ribaltata.

Il secondo aspetto fondamentale in questo tipo di antenne è che i trasformatori N:1 sono efficienti solo se lavorano su un carico adattato. I promotori e i commercianti di questi dispositivi ne dimostrano le qualità eseguendo misure sempre con carichi adattati (es. con resistenza da 200 ohm o collegati back-to-back in una misura di attenuazione S21). Invece, se il carico è disadattato, dissipano parte della potenza in calore alzando il return loss e di conseguenza abbassando il ROS. Stessa cosa fa il cavo coassiale.

A questo proposito possiamo vedere in questo grafico sul ROS rilevato in tre casi usando il medesimo filo da 9.6m collegato ad un coassiale RG213 da 25m:
1) calcolato all'uscita del trasformatore 4:1 se questo fosse ideale (senza perdite)
2) rilevato all'uscita di un trasformatore 4:1 comune realizzato su T200 rosso
3) rilevato alla fine di un cavo coassiale da 25m a sua volta collegato all'uscita del trasformatore del punto 2



Come si vede, quando il carico è ben adattato ai 200 ohm (es.a 24.950 MHz), il ROS è ugualmente basso dappertutto (e la dissipazione termica è bassa). Quando il carico è molto disadattato invece il ROS è molto diverso. Ad esempio in 20m, il ROS di 8 viene abbattuto dapprima a circa 5/6 dalla dissipazione del trasformatore 4:1 e quindi ulteriormente abbassato a 3 dalle dissipazioni termiche del coassiale.

Spero che queste informazioni possano essere d'aiuto a comprendere il funzionamento di questo tipo di antenne.

Ciaoo
Davide

[rosco]

Il secondo aspetto fondamentale in questo tipo di antenne è che i trasformatori N:1 sono efficienti solo se lavorano su un carico adattato.
.......
Invece, se il carico è disadattato, dissipano parte della potenza in calore alzando il return loss e di conseguenza abbassando il ROS. Stessa cosa fa il cavo coassiale.

Si può dire la stessa cosa per un bal-un 1-1 ?

Provo ad "elaborare meglio".

Nel mio "modello mentale"
disadattamento = "viaggi inutili" ( dell'energia da trasmettitore ad antenna )
ogni "viaggio" implica perdite
quindi disadattamento implica perdite maggiori.

Per minimizzare,
o si diminuisce il disadattamento ( antenna risonante, accordatore al punto di alimentazione dell'antenna)
oppure si minimizzano le perdite (es  linea ad alta impedenza, scaletta o cavo migliore)


Ammesso che tale "modello semplificato" sia "accettabile", come si inserisce il trasformatore ?

Cosa differenzia il trasformatore dal semplice cavo ed eventualmente dal bal-un ( 1-1) ?

Ciao, Mauro

[davj2500]

Si può dire la stessa cosa per un bal-un 1-1 ?

Provo ad "elaborare meglio".

Nel mio "modello mentale"
disadattamento = "viaggi inutili" ( dell'energia da trasmettitore ad antenna )
ogni "viaggio" implica perdite
quindi disadattamento implica perdite maggiori.

Per minimizzare,
o si diminuisce il disadattamento ( antenna risonante, accordatore al punto di alimentazione dell'antenna)
oppure si minimizzano le perdite (es  linea ad alta impedenza, scaletta o cavo migliore)


Ammesso che tale "modello semplificato" sia "accettabile", come si inserisce il trasformatore ?

Cosa differenzia il trasformatore dal semplice cavo ed eventualmente dal bal-un ( 1-1) ?

Ciao, Mauro

Ciao Mauro.

Il trasformatore N:1 fa il lavoro dell'accordatore remoto.
Il trasformatore N:1 non trasforma sempre N:1 ma ha di fatto un rapporto di trasformazione variabile che entra in funzione quando il carico è disadattato.
Questa trasformazione variabile è ottenuta tramite la resistenza dissipativa che compare quando il trasformatore lavora in modo disadattato.

Ovviamente l'accordatore remoto è molto più efficiente (e costoso).
Comunque le perdite date da trasformatore+coassiale sono più basse di quelle di solo coassiale a parità di configurazione, perché il coassiale a perdite mostruose quando è molto disadattato. Per questo la Rybakov va meglio con un 4:1 che collegata direttamente al coassiale con accordatore.

Per il resto secondo me le perdite da adattamento sono un problema secondario e sopravvalutato. Quelle antenne hanno come problema:
A) la corrente si sviluppa in basso ed in assenza di radiali, il campo RF generato si dissipa nel terreno come in tutte le verticali del genere alimentato in corrente.
B) la maggior parte dell'antenna (cioè il coassiale) di solito è per terra, nei muri, in casa: tutte posizioni inadatte all'irradiazione e fonti di rumore localizzato.
Questi sono i due problemi grossi che ci sono qualunque tipo di adattamento usi (compreso accordatore remoto)

Ciaoo
Davide

[rosco]

Ciao Mauro.

Il trasformatore N:1 fa il lavoro dell'accordatore remoto.
Il trasformatore N:1 non trasforma sempre N:1 ma ha di fatto un rapporto di trasformazione variabile che entra in funzione quando il carico è disadattato.
Questa trasformazione variabile è ottenuta tramite la resistenza dissipativa che compare quando il trasformatore lavora in modo disadattato.

Stai distruggendo le mie certezze ( HI, non sono certezze, ma quello che credevo di aver capito)

Io credevo che il rapporto di trasformazione fosse fissato dal rapporto tra le spire, come un un comune trasformatore,

il fatto che il ros sia relativamente costante, lo attribuivo alle perdite ( che tu chiami "resistenza dissipativa") , vedi discorso del ros che aumenta quando si cambia cavo con uno con meno perdite.

Messo come "rapporto di trasformazione variabile" mi sembra un po tipo
"it is not a bug it is a feature" ;-)

Ciao, Mauro

PS
Rimane il dubbio;
le perdite nel bal-un 1-1 sono paragonabili a quelle nel trasformatore  n-1 ?

Per chiarire, dipolo "random" quindi disadattato, con bal-un 1-1 che entra quasi subito in accordatore.

( ti ricordo che le mie condizioni di lavoro saranno "campali", con rig ed eventuale accordatore vicino all'antenna,
"se Maometto non può mettere un'antenna decente, Maometto va dove l'antenna prende meglio ") 

[rosco]

Scopro le mie carte,

se 4-1 è molto peggio di 1-1 vuol dire che devo allungare il dipolo che vorrei fare, per abbassare l'impedenza
( che col simulatore è oltre il range del mio accordatore )
In caso contrario, posso usare 4-1 e mantenere lunghezza ridotta, visto che sembra che l'efficienza non ne risenta,
o meglio, essendo a V invertita, l'aumento di lunghezza viene vanificato dall'avvicinarsi a terra e quindi dalle perdite
dovute al terreno.

Si aggiunge una variabile "imprevista" alle mie considerazioni per avere l'antenna meno peggio.

Ciao, Mauro

[iw2mur]

Stai distruggendo le mie certezze ( HI, non sono certezze, ma quello che credevo di aver capito)

Io credevo che il rapporto di trasformazione fosse fissato dal rapporto tra le spire, come un un comune trasformatore,

il fatto che il ros sia relativamente costante, lo attribuivo alle perdite ( che tu chiami "resistenza dissipativa") , vedi discorso del ros che aumenta quando si cambia cavo con uno con meno perdite.

Messo come "rapporto di trasformazione variabile" mi sembra un po tipo
"it is not a bug it is a feature" ;-)

Ciao, Mauro

PS
Rimane il dubbio;
le perdite nel bal-un 1-1 sono paragonabili a quelle nel trasformatore  n-1 ?

Per chiarire, dipolo "random" quindi disadattato, con bal-un 1-1 che entra quasi subito in accordatore.

( ti ricordo che le mie condizioni di lavoro saranno "campali", con rig ed eventuale accordatore vicino all'antenna,
"se Maometto non può mettere un'antenna decente, Maometto va dove l'antenna prende meglio ")

Il balun in corrente con rapporto 1:1 blocca le correnti di modo comune,non trasforma nulla, quindi ha perdite davvero minime

nel cavo con balun a monte, corrente e tensione, sono fuori fase quindi si annullano, fino a quando non si separano nei bracci di un dipolo (ad esempio) ed a quel punto, sappiamo che succede

se però,  non metti un balun, parte della corrente che viaggia nella calza,torna "indietro", si trova a scorrere nello stesso senso di quella del conduttore interno al coax, quindi non più annullata è come se la calza del coassiale, o meglio, il suo esterno (effetto pelle) diventasse una end feed, quindi capta disturbi ed irradia, se c'è una buona messa a terra, la tensione scarica li, altrimenti , come non bastesse, toccando la radio, si prende anche una leggera scossetta, se poi i watt sono tanti, non credo sia poi così leggera

Il balun è indispensabile, anche dovesse perdere qualche decimo di dB, visto quel che fà, non vale neanche la pena stare a quantificarle, serve e basta

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[rosco]

Il balun è indispensabile, anche dovesse perdere qualche decimo di dB, visto quel che fà, non vale neanche la pena stare a quantificarle, serve e basta

Infatti il mio dubbio è se usare 4-1 o 1-1, non se usarlo o no ;-)

[iw2mur]

Infatti il mio dubbio è se usare 4-1 o 1-1, non se usarlo o no ;-)

A te serve un accordatore da palo e se questo accordatore in uscita non ha già un balun1:1 lo devi realizzare tu con un toroide e del coassiale

All'accordatore collegherai i radiali al morsetto gnd, ed il filo che sale lungo la canna al morsetto dedicato ai fili

Con quello che fanno pagare gli accordatori remoti, penso abbiano tutti un balun in uscita, ma non ne sono sicuro, comunque non tutti arrivano a 2000 ohm, solitamente fanno 8-800, alcuni 4-1600 e mi pare mfj ne ha uno adatto a linee bilanciate e non che ha all'interno un traformatore 4:1 ed accorda da 16 a 3200, poi senz'altro c'è ne saranno altri che fanno di meglio

Quindi, per lavorare con mezz'onda e multipli, serve anche un trasformatore di impedenza 4:1 con accordatore automatico da palo qualunque subito dietro e se hai appurato che l'accordatore non lo ha entrocontenuto, fai un rf choke con toroide ed rg58, al quale poi colleghi il cavo che va alla radio

Ti chiederai dove stà il vantaggio... semplicemente il coassiale, a regime elevato di disadattamento ha elevate perdite, rendendo poco efficente l'alimentazione dell'antenna, quando invece il cavo lavora molto più vicino alla sua impedenza nominale, perde quanto dichiarato

Le perdite di un buon accordatore variano in base al disadattamento, ma dubito possano mai superare e forse neppure arrivare al mezzo dB nel caso peggiore, sicuramente i trasformatori di impedenza fanno peggio

La verticale ha buoni angoli di radiazione, rimangono migliori di quelli dei dipoli montati troppo bassi, anche fatta lavorare dove risulta corta e perde parecchio può portare a casa un risultato che forse un dipolo "rasotetto" se lo sognava

Secondo me ci vorrebbero almeno due misure una di 13-14 o potendo 18 metri per fare anche gli 80 metri, direi pure decentemente, ed una canna da circa 7 metri o poco più per fare dai la 20 metri in giù, ma anche sui 30 non andrà certo male.

Anche perchè se si sceglie bene la lunghezza del radiatore, si resta nel range di un accordatore automatico da palo dal prezzo abbordabile, tipo 8-800 ohm, disadattamenti più elevati ti fanno spendere di più

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[IZ8XOV]

Infatti il mio dubbio è se usare 4-1 o 1-1, non se usarlo o no ;-)

I balun hanno una funzione differente dai trasformatori di impedenza anche se questi due dispositivi possono lavorare insieme come nel caso della Rybakov, ma in questo caso parliamo di "choke balun" perché l'antenna è sbilanciata. Il fine di questi dispositivi è quello di presentare un'elevata impedenza che faccia da muro alle correnti di modo comune che propagandosi sul cavo coassiale generano sia rientri Rf che alterazioni dei lobi di radiazione. Pertanto useremo un balun con un dipolo oppure tra una linea aperta (scaletta) e un cavo coassiale e useremo un un-un laddove ci occorra un rapporto di trasformazione considerando il rapporto di trasformazione in relazione all'impedenza tipica dell'antenna. Con un'impedenza tipica di circa 200 Ohm adotteremo un 4:1 poiché 200:4 = 50 che sono gli Ohm della radio e del cavo coassiale. Nel caso della Rybakov possiamo inserire a valle dell'un-un un choke balun in aria (meglio su ferrite), che avendo lo scopo di isolare il cavo (o meglio la sua calza) che in queste antenne fa da contrappeso, necessiterà poi di uno o più contrappesi esterni.

73's - Michele

[davj2500]

Ciao Mauro.

Stai distruggendo le mie certezze ( HI, non sono certezze, ma quello che credevo di aver capito)

Io credevo che il rapporto di trasformazione fosse fissato dal rapporto tra le spire, come un un comune trasformatore,

il fatto che il ros sia relativamente costante, lo attribuivo alle perdite ( che tu chiami "resistenza dissipativa") , vedi discorso del ros che aumenta quando si cambia cavo con uno con meno perdite.

Messo come "rapporto di trasformazione variabile" mi sembra un po tipo
"it is not a bug it is a feature" ;-)

Il rapporto di trasformazione dipende dalle spire in un trasformatore perfetto. Se il carico è resistivo, la trasformazione avviene correttamente e l'energia dissipata in calore dal componente è molto bassa.
Se invece il carico è reattivo, la componente dissipativa aumenta e il trasformatore si presenta come se avesse una resistenza in serie. Per questo l'impedenza risultante non è quella che si ha dalla divisione per 4 dell'impedenza originaria.
Faccio un esempio sui dati che ho rilevato io sul mio campione.

Frequenza 22.606458 MHz, R_A=160.370447  X_A=1.782881.
La X_A è quasi zero, per cui in questo punto l'impedenza è risonante.
Un trasformatore ideale 4:1 produrrebbe R_I=R_A/4=40.092612, X_I=X_A/4=0.445720.
Il mio trasformatore invece ha prodotto R_T=38.006227, X_T=0.015080, che è quasi identico all'ideale.

Invece alla frequenza di 13.58MHz ho R_A=1008.615385, X_A=-906.404342, cioè l'antenna è fortemente reattiva.
In questo caso un trasformatore ideale 4:1 dovrebbe produrre R_I=R_A/4=252.153846, X_I=X_A/4=-226.601086 (ROS=9.205494).
Invece il mio trasformatore produce R_T=65.450160, X_T=-128.877172 (ROS=7.005612), che è molto lontano dai valori ideali di un trasformatore 4:1 ma produce una combinazione con ROS più basso di quella ideale.

Sì può proprio dire che un bug è stato traformato in feature.

le perdite nel bal-un 1-1 sono paragonabili a quelle nel trasformatore  n-1 ?

Per chiarire, dipolo "random" quindi disadattato, con bal-un 1-1 che entra quasi subito in accordatore.

Un balun 1:1 in corrente è un pezzo di linea di trasmissione avvolto a spirale. La sua attenuazione dipende dalla linea che hai usato.
Ad esempio, se l'hai fatto con 50cm di RG-58, avrai l'attenuazione di 50cm di RG-58.

Ciaoo
Davide

[rosco]

A te serve un accordatore da palo e se questo accordatore in uscita non ha già un balun1:1 lo devi realizzare tu con un toroide e del coassiale

No, almeno non ora;
la storia di Maometto era per ricordare a Davide le mie "particolari" condizioni, che riepilogo

Al momento non mi interessa mettere antenna a casa  ma  sperimentare con canna da pesca da 7 metri, ft817  eventualmente accordatore automatico LDG Z-817 e pezzi di filo ( in arrivo analizzatore economico mr100).

in particolare confrontare prestazioni di verticale con dipolo a v e magari altre configurazioni.

prima vorrei fare un po di teoria, stabilire le prove da fare e poi farle letteralmente "sul campo".
Prima quello vicino a casa, poi sulle alture vicine.

NB da provare anche il campo inclinato, per vedere se "abbassa" il lobo del dipolo, rendendolo adatto al dx,
devo solo trovare quello con la direzione giusta. 

Ciao, Mauro

[rosco]

Il rapporto di trasformazione dipende dalle spire in un trasformatore perfetto. Se il carico è resistivo, la trasformazione avviene correttamente e l'energia dissipata in calore dal componente è molto bassa.
Se invece il carico è reattivo, la componente dissipativa aumenta e il trasformatore si presenta come se avesse una resistenza in serie. Per questo l'impedenza risultante non è quella che si ha dalla divisione per 4 dell'impedenza originaria.

Solo per non buttare quello che mi ricordo come elettricista, sarebbe corretto dire che:

- il rapporto  in tensione è fissato da quello delle spire ( a meno di cadute di tensione sulla resistenza interna del trasformatore )

- in caso di carico puramente resistivo, si può fare l'equivalenza tra rapporto in tensione e rapporto in resistenza
   e la resistenza interna del trasformatore è trascurabile

- in caso di carico fortemente reattivo, oltre alla corrente che produce "lavoro utile", c'è una forte componente che
   pur NON producendo lavoro, dissipa calore sulle resistenze ( e genera quindi anche caduta di tensione),
    quindi la resistenza , di un lato del trasformatore    NON è più trascurabile ?

In questo modo rimane valido quanto da te sperimentato ed io posso mantenere i miei ricordi di scuola ;-) 

Un balun 1:1 in corrente

Quindi la differenza è tra balun in corrente ed in tensione. Se facessi balun in tensione 1-1 il problema ci sarebbe.

Per Davide,
ti ricordo quanto accennato in un'altra discussione riguardo alla terra,
il fatto che un-un e bal-un dipenda da come si collega la calza, ovvero la massa
e
l'affermazione di un om che a me sembra sensata, che per essere pienamente bilanciato,
il dipolo dovrebbe anche essere bilanciato in tensione rispetto alla massa/terreno/piano riflettente.

Se fosse così, il balun in corrente sarebbe solo un'impedenza di blocco alle correnti di modo comune,
ed un vero simmetrizzatore si avrebbe solo con un balun in tensione con primario e secondario elettricamente separati
( non autotrasformatore )

Ricordo  che sto solo cercando di capire  ( possibilmente senza distruggere conoscenze "ancestrali" )
quindi se il ragionamento è sbagliato sono il primo a volerlo sapere.

Ciao, Mauro