Perchè il cavo mi sposta la frequenza di risonanza dell'antenna?

Aperto da skanco, 08 Luglio 2022, 02:25:17

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skanco

Buongiorno a tutti.

Ho posizionato l'antenna sul tetto e misurato con NanoVna la sua frequenza di risonanza, l'ho tarata, e ok!

Attacco 30mt di cavo ecoflex7 Messi e Paoloni, scendo in casa e rimisuro il tutto per vedere la perdita del cavo, ma mi accorgo che la frequenza su cui risuona l'antenna si è spostata di 2 mhz in giù!

Mi spiego meglio, il punto in cui i ros sono a 1,1 oppure 1,2 non è più sulla stessa frequenza presa direttamente sull'antenna, ma 2 mhz più in basso.

Sto sbagliando qualcosa? è dovuto al cavo coassiale? è dovuto al fatto che dopo aver tarato l'antenna l'ho alzata
di un paio di metri più in alto?

Cosa mi consigliate di fare?

Chiedo un altro consiglio. posso sfruttare il palo di un'antenna verticale per tirare giù un dipolo a V invertito?
Se si mi consigliate un commutatore per poter sfruttare lo stesso cavo?

Grazie mille

73
Gianfranco


Geremia

La taratura dell'antenna che hai fatto non sembra cosi' precisa. Hai letto i valori di Z quando la hai fatta o hai solamente letto l'SWR ?. Probabilmente la Z era diversa da 50+J0 e quindi quando gli aggiungi il cavo questo opera una trasformazione dell'impedenza e ti ritrovi quello che hai descritto.
Avere il nanovna non risolve magicamente tutto, bisogna saperlo usare ed interpretare.
Tu hai fatto l'esatto contrario di cio' che dovevi fare.
Per prima cosa dovevi calibrare il nanovna al termine del cavo da 30 metri in modo da spostare il piano di calibrazione al termine del cavo. Salvare la calibrazione e poi attaccare il cavo all'antenna. A questo punto, richiamata la calibrazione salvata, avresti potuto tarare l'antenna con il nanovna in stazione, come se avessi il nano vna connesso direttamente all'antenna ma comprensivo di cavo. Attualmente il nano vna riporta l'impedenza dell'antenna trasformata dal cavo.
S = k * log W

HAWK

Il dipolo lo puoi far partire dal palo in cu altre antenne a V invertita...metto la foto delle mie antenne, sul palo di DX ci sono 2 V/U e dipolo Prosistel 40/80 V inverted.

Puoi usare lo stesso cavo, cerca commutatori Ameritron...trovi una serie di prodotti, personalmente ho avuto un dispositivo venduto da una azienda italiana, ma americano,
un UNADILLA, mi cercava l' antenna risonante in automatico, allego foto.
Ora lo ha un amico O.M. ci seleziona dipolo e direttiva, ma è poco conosciuto in Italia.
L' ho valutato vedendolo a sistemi militari americani sul campo, tempo fa.

Vedo che li vende un mio conoscente, HamRadioshop.
Ciao, grazie, allego foto del mio commentario.

ik2nbu Arnaldo

" è dovuto al fatto che dopo aver tarato l'antenna l'ho alzata  di un paio di metri più in alto?"

Tutti i dipoli cambiano impedenza se cambia altezza dal tetto o dal suolo !

Rifai la taratura sul tetto con antenna nella sua posizione definitiva,
anche se 2 MHz di spostamento sono una enormità.... da indagare.


AZ6108

Citazione di: Geremia il 08 Luglio 2022, 08:07:59
La taratura dell'antenna che hai fatto non sembra cosi' precisa. Hai letto i valori di Z quando la hai fatta o hai solamente letto l'SWR ?. Probabilmente la Z era diversa da 50+J0 e quindi quando gli aggiungi il cavo questo opera una trasformazione dell'impedenza e ti ritrovi quello che hai descritto.

concordo con la tua diagnosi, il VNA va prima calibrato correttamente, e solo a quel punto si potrà procedere con le misurazioni; per quanto riguarda l'impedenza dell'antenna questa potrebbe anche non essere 50+jX dipende dall'antenna e dall'impedenza caratteristica della stessa, quello che mi lascia perplesso, come ha scritto Arnaldo, è lo spostamento "esagerato" (2MHz) che mi fa pensare che il coassiale vada a far parte del sistema radiante, in tal caso una tratta di 30m di coassiale potrebbe sicuramente causare uno spostamento di tale entità

sarebbe utile sapere di quale antenna si tratti
Presa di terra :
manciata di terriccio che, cosparsa sulle apparecchiature elettroniche, ne migliora il funzionamento

AZ6108

Presa di terra :
manciata di terriccio che, cosparsa sulle apparecchiature elettroniche, ne migliora il funzionamento


HAWK

Vedo che il VNA, poco costo, molti settaggi, moltissime feature, impera, MA, forse uno di diversa estrazione, potrebbe rivelarsi più immediato nell'uso, il buon prezzo, fa pagare lo scotto sulla non semplicità, necessita di studio dell'oggetto per dei giorni, o seguire step by step tutte le fasi manuale in mano, agli inizi.

Ne ho usato uno di un conoscente, programmato e settato, in circa 2 ore, poi ridato al  proprietario, nel cassetto riposto se mi ha detto bene.

Un casino dice.
Certo che per qualcuno è semplice, ma non tutti sono uguali.

73'.


kz

è evidente che l'installazione ha qualche difetto, sarò strano io, ma mancano alcune indicazioni indispensabili per cercare di fare una dignosi che abbia un minimo di attendibilità:
- la frequenza o le frequenze su cui dovrebbe lavorare l'antenna;
- il tipo di antenna, per alcune lo spostamento potrebbe essere "fisiologico" per altre no;
- la modalità di installazione.

riguardo alla taratura del VNA dipende da cosa si voglia misurare: se l'interesse è valutare solo l'antenna, allora è meglio fare la taratura alla fine del cavo, ma se l'interesse fosse valutare il sistema cavo+antenna e le loro interazioni, la taratura va fatta in stazione.

HAWK

Le mie antenne le ho tarate con un MFJ259B che ho ancora.
Sul tetto, con un cavo da circa 5/6 metri, ottenuto quello che mi interessava, ho innestato le discese, in stazione riletto con lo stesso strumento non è cambiato nulla...notavo solo che stando a circa 1 metro dalle antenne, la risonanza cambiava, dovevo stare a 6 metri...circa...

Una differenza ci potrebbe essere in tarature fatte in giorno di pioggia o giorno asciutto...magari, penso e credo...non saprei.
[emoji18]


Geremia

Bhe, la taratura con l'MFJ259 non e' che sia proprio il massimo, infatti e' lo strumento meno affidabile del mazzo. Quando leggi l'SWR non e' detto che ci sia corrispondenza con la R e la X indicate o viceversa.
Un esempio sulla attendibilita' di quello strumento :



Ora, con R=76 OHm e X= 14 OHm, l'SWR dovrebbe essere 1.6 e non 2.8 .
Il problema e' : sono corretti i valori di R e X misurati oppure l'SWR misurato ?.
Se non mi si crede e occorre che io giustifichi il valore 1.6 calcolato rispetto a 2.8 visualizzato, saro' ben lieto di mostrare i calcoli effettuati passo per passo, ovviamente dando per scontato che R e X siano corretti.
S = k * log W

skanco

Ringrazio tutti per i vari suggerimenti.

Proverò a seguire il consiglio di Geremia e ritarare il NanoVNA con i 30mt di cavo prima di tarare l'antenna (se ho capito bene)....

cosa non semplice perchè il cavo è nelle canalette del muro e passa dal 3° piano al tetto (palazzo di 4 piani) al fianco di quello della TV... ogni volta che dovrò sostituire il carico con il corto e con il segnale aperto dovrò salire e scendere dal tetto in stazione!
E questo solo per la calibrazione dello strumento! Poi dovrò fare lo stesso per tarare l'antenna!
Io invece avevo tarato l'antenna attaccandomi direttamente ad essa!

...e pensare che avevo preso il VNA pensando che mi facilitasse queste operazioni dato che sono solo!

Grazie anche per i suggerimenti e le foto dei commutatori. Ma quel commutatore automatico UNADILLA che trova l'antenna con la miglior uscita, quando il tuner deve sintonizzare lui che fa? Cioè è compatibile un commutatore automatico con un accordatore automatico? O è meglio un commutatore manuale di modo che tu scegli quale antenna utilizzare e poi accordi in automatico su quella antenna?

AZ6108

Gianfranco (skanko)

per quanto riguarda la taratura (Geremia correggimi se sbaglio !) potresti procedere in questo modo; prima tara il VNA in stazione con il kit di taratura, quindi connetti un carico fittizio all'estremità tetto del coassiale e misura con il VNA dalla stazione, fatto questo, e se tutto ok, connetti l'antenna al coassiale e procedi con la taratura

per quanto riguarda lo switch di antenna, personalmente preferisco quello a comando manuale, dato che permette di scegliere l'antenna che si vuole usare (es. avendo più antenne risonanti sulla stessa frequenza); tutto sommato si tratta solo di una coppia di bias-t ed uno o più relay, nulla di complicato

che altro... ah si, che antenna è quella che devi tarare ?
Presa di terra :
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Geremia

Quello che consiglia AZ6108 non e' corretto. Occorreva, prima di installare il cavo, eseguire la calibrazione al termine dello stesso in modo che detta calibrazione tenesse conto del cavo. Una volta installato e' difficile farla soprattutto se passa all'interno di canaline e quindi occorrerebbe sfilarlo.
Un sistema alternativo e' procurarsi la stessa metratura e dello stesso tipo di cavo ed eseguire la calibrazione al termine dello stesso. Bada, il cavo deve essere realmente dello stessa marca e tipo e della stessa lunghezza. La calibrazione eseguita va salvata in una delle 5 locazioni disponibili cosi' potrai richiamarla ed usarla quando vorrai. E' come se connettessi il nano vna al temìrmine del tuo cavo installato ai capi dell'antenna ma la calibrazione terra' conto dei parametri del cavo. A questo punto puoi connettere il nano vna in stazione e operare sull'antenna per le tarature osservando sul vano vna il return loss, la Z (componente resistiva e reattiva) e l'SWR.
30 metri sono tanti per non considerarli nella calibrazione anche se sei in HF.
Io ho 10 metri di H1000 ed ho eseguito due calibrazioni distinte in VHF e UHF e memorizzate in due locazioni di memoria diverse. Poi ho fatto la taratura della direttiva V e U richiamando prima la calibrazione VHF e tarando il gamma match della antenna parte VHF, poi ho richiamato la calibrazione UHF e tarato il gamma match della parte UHF.
S = k * log W


skanco

Cito

quindi connetti un carico fittizio all'estremità tetto del coassiale e misura con il VNA dalla stazione

Cosa vuol dire? misuro cosa? quale valore? e comunque così non ho inserito nella taratura del VNA il cavo.


Comunque ho una mantova turbo, una ringo 27, e sto pensando di aggiungere al palo della turbo un'antenna HF tra questi dipoli:

Windom Tagra DDK-15 2 braccia
Lemm AT48 4 braccia

Sto vedendo queste due perchè non ho più di 10 metri a braccio sul tetto (in totale 20mt)
Reggeranno le 4 braccia della Lemm al posto dei tiranti del palo della Turbo?  [emoji14]  [emoji1]

HAWK

@Geremia, grazie per la nota, sono in coscienza che l' MFJ non è il max, è in arrivo un RigExpert...che avevo prestato...

A tal proposito ti risulta se ne hai uno di MFJ, l' SO239, è in corto, ovvero c'è continuità tra il positivo centrale e la massa di tutto lo strumento ?
Inoltre, con alimentazione esterna o batterie, hai trovato differenze di misure sullo stesso caso  ?

Graie per la eventuale risposta e attestazione.

skanco

Cito:

operare sull'antenna per le tarature osservando sul vano vna il return loss, la Z (componente resistiva e reattiva) e l'SWR.

Il ros o swr lo so tarare dallo stilo dell'antenna. Per quanto riguarda il return loss posso fare poco, nel senso la perdita in db per migliorarla oltre ad avere un cavo buono e il più corto possibile... cos'altro fare? Migliorare la messa a terra?
Sulla componente Z nel caso di un'antenna stilo posso solo che alzarla o abbassarla, mentre per un dipolo posso chiudere o aprire i gradi della V invertita oltre che variare l'altezza.

Giusto?

P.S.: Come fai a fare una taratura in VHF e una in UHF? Cambi il cavo? Hai 2 cavi diversi?

Geremia

@SKANCO, no ho lo stesso cavo solo che, come hai letto, eseguo due calibrazioni al terminale del cavo diverse, una in VHF e una in UHF. La taratura della direttiva bibanda V/U la faccio prima in V e poi in U con i due gamma match relativi, ovviamente richiamando le due calibrazioni relative alla banda.
Il return loss ti da una idea sul funzionamento della antenna. Sul nano vna piu' e' basso meglio e' (-20dB,-30dB ad esempio).
In ogni caso 2 MHz sono tanti. Che lettura si SWR avevi sotto l'antenna e poi con il cavo ?. Se avessi visualizzato il return loss in entrambe le situazioni  potresti avere qualche informazioni in piu'.
@HAWK, no non ho mai acquistato nessun vna MFJ, ma ho il nano vna ed un analizzatore di antenna di produzione tedesca quindi non posso rispondere ai tuoi quesiti.

S = k * log W

AZ6108

Citazione di: skanco il 09 Luglio 2022, 17:01:07
Cito

quindi connetti un carico fittizio all'estremità tetto del coassiale e misura con il VNA dalla stazione

Cosa vuol dire? misuro cosa? quale valore? e comunque così non ho inserito nella taratura del VNA il cavo.


Comunque ho una mantova turbo, una ringo 27, e sto pensando di aggiungere al palo della turbo un'antenna HF tra questi dipoli:

Windom Tagra DDK-15 2 braccia
Lemm AT48 4 braccia

Sto vedendo queste due perchè non ho più di 10 metri a braccio sul tetto (in totale 20mt)
Reggeranno le 4 braccia della Lemm al posto dei tiranti del palo della Turbo?  [emoji14]  [emoji1]

misuri la R+J del cavo, considerando lo strano comportamento, credo sia opportuno

per il resto, segui quanto scritto da Geremia ... sempre che il cavo ed i connettori, dopo misurazione, risultino ok

@Geremia

la procedura che indichi è corretta, ma se uno ha già installato il cavo...
Presa di terra :
manciata di terriccio che, cosparsa sulle apparecchiature elettroniche, ne migliora il funzionamento

IK3OCA

Salve, bisogna intanto conoscere la frequenza in uso.

In ogni caso, cambiando la lunghezza del cavo il ros che si legge alla base può cambiare e ciò avviene in misura maggiore se l'antenna è disadattata.
Fai questa prova: misurando il ros alla base del cavo stringi il cavo con una mano e, se così facendo, il ros cambia, questo è sintomo che l'antenna non è adattata.
Con ciò intendo dire che il cavo, quando l'antenna non è "risonante", la presenza del cavo modifica il ros letto alla base; basti dire che esistono accordatori d'antenna formati solo da varie lunghezze di cavo coassiale commutabili (da Antentop).
Cosa fare? Se il ros letto alla base non è altissimo invece di impazzire usa un accordatore e amen: l'effetto in termini di potenza irradiata, se la linea non è maledettamente lunga in relazione alla frequenza, le perdite saranno trascurabili.

Altrimenti diventa scemo per ritarare il misuratore, salire sul tetto per misurare l'antenna, eccetera.
Vale la pena?

Mi perdonino i puristi.

73 Rosario









AZ6108

@Rosario

se stringendo il cavo (e spostando la mano lungo lo stesso) il valore SWR cambia, significa che c'è uno sbilanciamento e ci sono CMC
Presa di terra :
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HAWK

Allora ho riacceso l' MFJ259B, su carico fittizio MFJ, su tutto il range coperto, mi da correttamente la misura di 1.1 da 0 a 147, quasi 1.2 su fine 174 Mhz.
Impedenza corrispondente allineata allo 1.1

Per ora mi sembra che vada, ultimo utilizzo nel 2018, per delle antenne veicolari.

Una nota, dovrebbero isolare meglio il contenitore, appoggiando le dita alla ghiera del PL, potrebbe sfalsarsi la lettura...

73'.

AZ6108

Presa di terra :
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Geremia

Vediamo di fare un po' di chiarezza e spiegare il fenomeno dello spostamento della risonanza visto da SKANCO.
Innanzitutto occorre dire che allungando o accorciando un cavo l'SWR misurato non cambia. E non puo' cambiare per un principio fisico in quanto al variare della lunghezza il punto si sposta su una circonferenza di raggio coefficiente di riflessione gamma. Se il cavo fosse ideale, e cioe' senza perdite il punto , al variare della lunghezza del cavo ruoterebbe su questa circonferenza e basta. Poiche' in realta' il cavo non e' ideale ma ha una attenuazione per metro, allora si manifesta una situazione spirale concentrica. Piu' il cavo e' lungo piu' l'SWR diminuisce e fa vedere all'rtx un valore piu' basso di quello misurato sotto l'antenna.Questo e' sicuro e non ci piove.
Ora supponiamo, per comodita' di avere una antenna "accordata" a 27.5MHz in cui l'SWR misurato nel suo punto di alimentazione e' 1.2 e grazie al nano vna abbiamo misurato la Z=60 + J0 e cioe' solo 60 Ohm reali (siamo sull'asse reale della Carta di Smith) senza parte reattiva. Infatti con Z=60 Ohm abbiamo un SWR=1.2.
Adesso dimostriamo quanto e' stato visto da SKANCO.
A questo punto alimentiamo l'antenna con 10 metri di cavo IDEALE e cioe' senza perdite, il che non vuole dire che, ATTENZIONE, non sia presenta la capacita' e l'induttanza del cavo per metro.
Misuriamo l'SWR al termine del cavo e questo e' ancora 1.2 (se il cavo fosse reale con attenuazione l'SWR letto sarebbe minore di 1.2) in quanto ruotiamo sulla precedente circonferenza. Ma cosa succede all'impedenza Z ?. L'impedenza che noi misureremo al termine del cavo non sara' piu' 60 Ohm ma sara' diventata 46 + J7.82 Ohm (misurata con il nano vna). Con questa impedenza l'SWR rimane 1.2 ma come possiamo vedere esiste una componente reattiva, seppure  minima, di 7.82 Ohm e quindi non siamo piu' sull'asse reale ma ancora sulla circonferenza ma con una reattanza diversa da 0.
La reattanza induttiva di 7.82 Ohm si puo' esprimere  come XL=6.28*FREQ*L dove FREQ e' la frequenza e L e' l'induttanza. Vogliamo calcolare la nuova frequenza alla quale si ha la risonanza e cioe' X=0. La induttanza L la possiamo misurare con il nano vna e vale 46.8nH e quindi FREQ=7.82/(6.28*46.8nH)=26.6MHz.
Ecco perche' SKANCO aggiungendo il cavo vede la nuova risonanza spostata piu' in basso da 27.5MHz a 26.6MHz.
con una Z=46 Ohm reale.
Ecco perche' diventa fondamentale eseguire la calibrazione del nano vna al termine del cavo cosi, in questo processo si tengono in conto i parametri fisici del cavo stesso.
S = k * log W

IK3OCA

@AZ61O8 esatto e concordo, il discorso implicava questo, ma io di solito cerco di evitare disquisizioni teoriche perchè nè a tutti interessano, nè vengono sempre intese, così non appesantisco il discorso e rendo più agevole il da farsi.
Se poi qualcuno vorrà sapere dei perchè, ne sono disponibile per quanto mi è dato di sapere.

73 Rosario



IK3OCA

@ AZ6108 e per tutti: come non lodare lo sforzo che compie Geremia nello spiegare l'avvenuto: ma quanti capiranno o vorranno semplicemente leggere fino in fondo?

Io credo che, salvo successivi approfondimenti, si debba adattare il dialogo e la terminologia al genere di interlocutori che si ha di fronte, considerando che anche i meno preparati devono poter capire.

73 Rosario