Wimo trap dipool voor 10 en 6 meter

In afwachting van de bestelde aluminium buizen even een uitstapje naar mijn semi-zelfbouw 2-bands dipool voor 6m en 10. Enige tijd geleden kocht ik bij de Duitse firma Wimo een zgn. R1 KW mini-dipole. Deze antenne bestaat uit een enkel of dubbel middendeel met een PL-connector waar 2x (enkel middendeel) of 4x een 1/4 golf golf met 3/8" draad in kunt schroeven; een schroefdraad die ook veel voor Amerikaanse HF mobielsprieten wordt gebruikt, hierover later. De 1/4 golf elementen zijn bestaan elk uit 2 delen en hebben een totale lengte van ong. 1,5 meter (maximaal 1,8) met een verlengspoel vlak bij het voedingspunt.

Ondanks dat ik weet dat je van een sterk verkorte antenne geen wonderen kunt verwachten, leek het me toch een handige vakantie antenne en ben ik dus toch gezwicht voor de 20m versie. Er is ook een 6m meter versie en omdat de fysieke lengte van een 1/4 golf element ong. 1,50 was, ging ik er van uit dat dit een element zou zijn zonder spoel wat inderdaad ook het geval bleek te zijn. Ik ben ook besmet met het "magic band" virus en wanneer er Es of F propagatie is, kun je met een dipool een vrolijke noot meeblazen dus die ook maar besteld, mijn zelfbouw HB9CV ligt nl. al geruime tijd op het garagedak en ik als er condities zijn dan is zo'n dipool snel uit het raam van de dakkapel gestoken. Een dipool kost ong. 50 Euro, geen koopje maar ook niet bizar. Een enkel middendeel kost €13,50, een dubbel middendeel t.b.v. twee dipolen kost €20. Je betaalt ook een beetje voor het idee moet je maar denken.

M.b.t. die 6m versie had ik ook nog stille hoop dat ik die nog wat zou kunnen verlengen en dat bleek het geval te zijn. De binnendiameter van de dunste alumiun buis van de 6m dipool bleek iets minder dan 8mm te zijn. Na deze voorzichtig uitgeboord te hebben, past er mooi een stukje 8mm buis van de Gamma in. Maximale lengte wordt dan al 2 x 2,80; een full size dipool voor 10m dus. Het stukje 8mm buis had binnen diameter van 6mm en daar paste weer mooi een stukje Gamma buis in van 6mm, totale fysieke lengte kwam daarmee op ong. 3,60: ruim voldoende voor een full-size dipool voor 15m. Het geheel werd wel wat slap en wiebelig, maar voor tijdelijke opstelling best bruikbaar.

Ik had ook sinds enige weken een Kenwood DM-81 dipmeter aanschaft om traps (spoel met C) te kunnen "dippen" dus al snel had ik het plan opgevat om van de 6m Wimo dipool een 3-bands dipool voor 10/15/20 te maken. Zowel de versie van Fritzel, als die van Cushcraft of Hy-Gain zijn ong. 3,5 meter lang dus dat moet lukken. De eerste traps waren van PVC pijp met wat installatiedraad een een silver mica (500V) C-tje. Eerst maar eens proberen om iets voor 10m en 15m te maken. Bij de eerste experimenten bleek dat één trap voor 10m op ong. 2,5m vanuit het voedingspunt de boel nog zwabberiger maakte, de tweede trap zou dat alleen nog maar erger maken. Van dat project heb ik dus maar afgezien en daarom dus met de Hy-Gain traps (zie andere berichten in dit weblog) aan de slag gegaan. Met de Wimo dipool ben ik wel verder gegaan, maar dan als compacte dual band dipool voor 6m en 10m, gewoon voor het experiment.

Vandaag dus hiermee verder gegaan. De Wimo dipool laat zich prima uitschuiven tot 1,5 meter. Ik had de binnenbuis al uitgebreid met een 8mm buis van 1 meter en daar had ik al, op 2,5 meter lengte een "isolatie" stukje (pvc staf van 6mm) gemaakt voor de aanvankelijk geplande 10m trap. Deze buis heb ik hergebruikt, maar dan op een lengte van 10cm, en dan een isolator (6mm pvc staf), dan weer 30cm 8mm buis. De Wimo dipool is uitgeschoven naar ong. 1,35 cm, de trap zit op het 8mm verlengstuk, ong. 10 cm verder op, daarna volgt nog 30cm 8mm buis waarin weer 50cm 6mm buis is geschoven. De traps zijn gemaakt van 1,8 mm (13 AWG) spoeldraad van firma Brocott in UK; 9 wikkelingen om een gele PVC buis. Bij Banzai Music bestelde ik 3,5 kV verschilldende waarde C-tjes van 10 pF t/m 100 pF. Met een 12 pF C-tje parallel aan de spoel en de wikkelingen iets uitgerekt, bleek de LC parallelkring mee resonant op 49 MHz.

Met de traps op ong. 1,40 (iets korter, waarschijnlijk omdat de spoelen van de traps al iets verlengen op de werkfrequentie?) blijkt de antenne mooi te dippen op 50,100 MHz, in de praktijk blijkt de SWR ook prima te zijn van 50 t/m 50.400 MHz. Na de traps volgt nog 30cm lengte van 8mm buis, vervolgens nog 40cm van de 6mm buis (totaal dus ongeveer 70cm lengte na de traps). Ook hier weer een mooie dip op 28,5 MHz en blijkt de SWR zeer laag van 28 - 28,7 MHz. Totale lengte van deze dualband dipool is ong. 4,1 meter (dus bijna een meter korter dan een full-size dipool voor 10m). Ondanks dat er geen condities op 6m en 10m waren, waren de lokale testresultaten zeer bemoedigend. Even de condities in de gaten houden, dan steek ik 'm een keer uit het dakraam. Ik vermoed dat ivm richteffect van de dipool, de resultaten beter zullen zijn dan mijn FD-3 (licht diagonaal van Oost naar West gespannen).

Tot zover dit uitstapje (foto's volgen), binnenkort meer over de 3-bands dipool voor 10/15/20.

Dipool voor 10/15/20 deel 2: conversie 15m trap >> 10m

Zoals gezegd waren de DE (Driven Element) traps resonant op 20.5 MHz en hadden ze ong. 42 windingen. Mogelijk lagen ze bij hamshop in het bakje omdat de resonantiefrequentie te laag was. Beide DE traps dippen overigens op genoemde frequentie en ik geloof eigenlijk niet dat dat toeval is. Op de website van W8JI staat een artikel over traps dat begint met de volgende prikkelende vragen:

• Is it best to make the trap resonant close to the desired operating frequency?
• Does bandwith decrease with increasing trap Q?
• Do traps create noticable loss, perhaps 1 dB per trap typically?
• Does higher trap operating Q always mean lower loss?

Als rookie zou ik al deze vragen inderdaad met "QSL" bevestigen maar juist omdat het artikel begint met deze vragen, voel je natuurlijk al nattigheid. Enfin, de antwoorden van W8JI zijn, zoals te verwachten, allemaal ontkennend. Wie geinteresseerd is moet het zelf maar eens lezen via deze link. Volgens OM W8JI zijn de verliezen het hoogst wanneer de trap resonant is op de werkfrequentie, is de Q van de trap slechts één van de vele factoren die - in beperkte mate - van invloed is op de bandbreedte, is het verlies van de beroerdste - volgens W8JI coax - traps maximaal 1,6 dB voor beide traps en is verlies ook weer afhankelijk van vele factoren waaronder de resonantie frequentie.

In het artikel worden de tests en metingen uitgevoerd met een 40m trap die resonant is op 6.15 MHz, bijna 1 MHz onder de werkfrequentie. Of de inhoud klopt of niet dat gaat mijn pet te boven maar het artikel wordt onderbouwd met praktijkmetingen en die lijken de eerder genoemde stellingen te bevestigen. Ik hoef mij dus geen zorgen te maken over mijn 15m traps die op 20.5 MHz dippen, volgens W8JI is dat juist prima en daar houd ik hem aan HI.

Na een DE trap te hebben onderzocht heb ik een 15m REF/DIR trap ontmanteld. Ik had nog even vrees dat ze misschien gemaakt waren met dunner draad oid maar nee: precies hetzelfde als de DE traps maar met wat meer windingen en een wat kortere huls (dus lagere capaciteit). De resonantiefrequentie van deze REF/DIR traps licht wél op de werkfrequentie: 21,2 MHz. Vreemd trouwens dat zo'n trap zowel voor de reflector als directory gebruikt wordt; je zou verwachten een lagere frequentie voor de reflector (moet immers langer zijn dan de straler) en een hogere frequentie voor de directory (moet immers korter zijn) maar dat terzijde.

Op de website van PA0PHB kun je op deze pagina de reactantie en zelfinductie van luchtspoelen berekend op een bepaalde frequentie, bovendien wordt er nog aangegeven hoeveel extra capacteit er nodig is om een resonantiekring te maken, handig hoor! Na wat reverse engineering had ik min of meer vastgesteld dat de capaciteit van de buis / huls constructie ong. 7 pF (bijna 8 pF) zou moeten zijn: diameter 17mm, lengte 55m, 42 windingen. Vervolgens ben ik gaan spelen met het aantal windingen bij een resonantie frequentie op 28 MHz totdat de geadviseerde capaciteit voor resonantie op deze frequentie ook op ong. 8 pF of net op 7 pF uitkwam. Dat zou ergens tussen 22 en 24 windingen moeten zijn.

De trap eerst maar eens afgepeld naar 26 windingen, heel makkelijk te doen. Hulsje er weer omheen, schroefjes vast en dippen maar: resonant ergens tussen tussen 24 en 25 MHz dus nog teveel windingen. Uiteindelijk ben ik uitgekomen op 22 windingen voor resonantie op 28,6 MHz. Hmmm... ik hoor u denken; "op de resonantiefrequentie dus". Inderdaad! De conversie heb ik uitgevoerd nog voordat ik de resonantie van de 15m DE traps had bepaald en op een moment dat ik het artikel van W8JI eigenlijk ook alweer een beetje vergeten was. Bovendien was ik op dat moment ook weer een beetje van de wijs door deze pagina op de website van PA0FRI over Fritzel traps. Deze zijn juist weer resonant op een aanzienlijk hogere frequentie dan de werkfrequentie. Ook kom je op internet veel beschrijvingen tegen van draaddipools met (coax) traps alwaar men de traps precies op de werkfrequentie maakt. De praktijk zal het uitwijzen.

Van boven naar beneden: huls + originele 15m DIR/REF trap,
de naar 10m gemodifeerde 15m DIR/REF trap + huls, de originele 15m
DIR/REF trap en de originele 15m DE trap

Van boven naar beneden: close-up van de spoel van de originele 15m
DIR/REF trap en de spoel van de naar 10m gemodifeerde 15m DIR/REF trap

W8JI geeft in zijn artikel geen aanbeveling of traps nu onder of boven de werkfrequentie resonant moeten zijn, ik neem dus aan dat één van beide mogelijk/wenselijk is. Het voordeel (of nadeel) van een trap te laag in frequentie is dat je wat meer draad nodig hebt dus op lagere frequenties de spoel wat meer verlengd en je dus wat minder fysieke lengte nodig hebt. Bij een trap op een te hoge frequentie heb je wat minder electrische lengte bij lagere frequenties dus zal de antenne wat meer fysieke lengte nodig hebben. Het kan beide zowel een voordeel als een nadeel zijn, het ligt er maar aan wat je wilt.

Aangezien de 15m traps onder de werkfrequentie voor 15m resonant zijn, lijkt het mij bij nader inzien beter / consistenter om de 10m traps ook lager in frequentie te maken, ergens rond de 27.555 MHz zodat de verliezen daar het grootst zijn HI. Ik denk dat ik weer twee windingen ga toevoegen door een stukje koperdraad dat ik verwijderd had weer vast te solderen aan de spoelen. Op dat punt maak ik een wat grotere spatie (koperdraad is niet geisoleerd volgens mij) en dan nog twee windingen erbij. Dat komt vast goed. Enfin, komt tijd komt onraad.

Wordt vervolgd in deel 3

Dipool voor 10/15/20 deel 1: Op de DVA is je daalder....

Meer dan een tientje waard!! Op de DVA 2010 verkocht Marcus' onvolprezen hamshop.nl nl. Fritzel en Hy-gain restanten voor een schijntje. Er was ook een doosje met traps waarin o.a. compacte slanke Hy-Gain traps voor 15 meter lagen. De aanbieding was zeer scherp, vier traps voor € 7,50. Aangezien ik de laatste weken veel bezig was met traps (o.a. een 6m/10m dipool gemaakt met eigenbouw trap op basis van een korte Wimo 6m dipool) en een draaibare dipool voor 10/15/20 hoog op mijn verlanglijstje staat, leek het me leuk om iets met deze traps te gaan doen. Van de verkoper van hamshop mocht ik de vijf traps meenemen voor € 7,50, een daalder per trap, daar kun je je geen bult aan vallen.

De traps waren allemaal voor de 15m band. Op twee traps stond DE dat voor "Driven Element" blijkt te staan, op de andere drie traps stond "Dir/Ref", blijkbaar voor director of reflector. Deze laatste waren iets langer, maar leken verder niet veel anders. De traps bleken afkomstig te zijn van een lichte Hy-Gain 3-elements beam voor 20/15/10 te weten de TH-3JRS. Ik had twee keer artikel 871820 ($24.49) en drie maal artikel 871734 ($29.92), m.a.w. voor een slordige $140 aan Hy-Gain producten, geen slechte koop.

Thuisgekomen met nog veel meer "speelgoed", als eerste de DE trap maar eens ontmanteld. Het principe is hetzelfde als bij de Fritzel traps; een spoel met daar omheen een aluminium koker aansloten op slechts één van beide buizen. Omdat de andere uitgaande buis een stukje in de koker steekt, werkt dit als condensator die parallel staat aan de spoel. Blijft een slim idee. De spoel van de 15m DE trap heeft een diameter van ong. 16mm, 42 windingen en is ong. 55 mm lang. Dikte van de draad is ruim 1mm, ik denk dat als diameter daarom 17mm genomen mag worden. Vanwege de geringe diameter (o.a. t.o.v. Fritzel traps maar ook de andere Hy-Gain traps die bij hamshop te koop waren) zal de Q van de spoelen niet heel hoog zijn (ergens rond de 200?), maar meneer Hy-Gain is ook niet gek, dus ik denk (hoop) dat die nog hoog genoeg is.

De trap maar eens "gedipt" met mijn "nieuwe" Kenwood DM-81 (beschreven door PA0FRI); de trap bleek in resonantie op 20.500 MHz. Dat is lager dan de werkfrequentie. Er staat op internet een artikel over traps en de conclusie is dat om verliezen te beperken, de trap niet precies op de werkfrequentie resonant moet zijn. Het artikel gaat over een 80/40 draad antenne met een trap die resonant is onder de 7 MHz. Op de pagina van PA0FRI over Fritzel traps is ook te zien dat de Fritzel traps juist een flink eind boven de werkfrequentie resonant zijn. De achterliggende theorie gaat mijn pet te boven, maar in deze gevallen hanteer ik het principe "vraag niet hoe het kan maar profiteer ervan".

Middels de website van PA0PHB heb ik wat "reverse engineering" gedaan, de spoel parameters ingegeven en eens gekeken met hoeveel extra capaciteit deze spoel resonant zou zijn op 21 MHz. Dat bleek ong. 7 pf (bijna 8 pF) te zijn. Vervolgens heb ik eens gespeeld met deze berekening (zelfde diameter, minder wikkelingen) om te kijken hoeveel wikkeling nodig zijn voor resonantie op 28 MHz icm dezelfde capaciteit (koker blijft immers gelijk). Dat bleek zo rond de 22 tot 24 wikkelingen te liggen. De bedoeling is immers om de twee DE traps intact te laten, maar de DIR/REF traps te modificeren naar de 10m band zodat ik een 3-bands dipool voor 10/15/20 kan maken.

Wordt vervolgd in deel 2