Fråga:
Varför påverkar is på en tråddipol SWR?
Ron J. KD2EQS
2014-04-16 18:05:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vi hade precis snö och is över natten och min tråddipol var täckt med is. Varför påverkar istäckningen antennens SWR negativt?

En grundläggande fråga, uppenbarligen bör man skaka av isbeläggningen från tråden för att lösa den höga SWR. Men det är en bra fröfråga för beta-webbplatsen, och jag ser fram emot att få ett bra tekniskt svar.
Nederbörd påverkar den effektiva marknivån genom att ändra SWR. Temperatur ändrar antennlängden, särskilt märkbar vid VHF & UHF, och ändrar även SWR.
@Optionparty Koppar har en [koefficient för linjär termisk expansion] (http://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion-coefficients-d_95.html) på $ 16,6 \ mu \ mathrm m / \ mathrm m $. Så en antenn som är 20 meter lång vid -10 ° C och som sedan värms upp 40 ° C blir $ 40 \ cdot 16.6 \ cdot 20 = 13280 \ mu \ mathrm m \ ca 13 m \ mathrm m $ längre. VHF- och UHF-antenner är kortare och deras längder ändras motsvarande mindre eftersom det finns mindre metall att expandera. Jag tvivlar på att förändring i längd på grund av temperatur har en signifikant effekt på SWR.
@Optionparty beror det bara på förändringar i antennlängd, eller också temperaturberoende i komponentvärden i hela sändaren? Med tanke på att TV-sändningar fungerar med mycket högre effekt och även vid 100% arbetscykel, skulle jag tro att sändarkomponenterna blir ganska toastiga också och måste hantera ett större driftsområde än bara antennen.
Inte bara is, men vulkanisk aska kan också orsaka problem med SWR. Tillbaka under Mt. St. Helens-utbrott många skinkantenner täcktes med fuktig vulkanaska, särskilt Yagi-balkar med större tvärsnitt för sådan aska. Även om jag inte arbetade vid den tiden hörde jag ett antal berättelser om aska-problem och en kille som jag kände till och med slängde bort hans stora balkantenn. Vid min QTH hade vi ett antal dagar med vulkaniskt damm som satt på allt utanför (bilar, uteplatsbord etc.).
Ron-- 1. Vilken matningslinje använder du och 2. Är din antenn gjord av isolerad tråd?
Mycket bra och informativ artikel. Jag hade SWR- och tuningproblem på tre antenner i en snöstorm 2/13 '17 och var ganska övertygad om att den tunga, våta snön och rimisen spelade en integrerad roll i problemen. På den vertikala antennen ackumulerades rimeisen på spolarna för tre av banden, vilket fick dem att avskräcka betydligt. Dipolen upplevde några problem, men mestadels på 30 meter och 15 meter, där den är inställd till att börja med. Jag kunde ställa in problemen med en stor LC-tuner, men hade både sända och ta emot brister. Jag kommer att kolla in dem senare efter dagens solelimi
Fyra svar:
Phil Frost - W8II
2014-04-19 17:14:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En tung is- eller snöbeläggning kommer sannolikt att korta antennens matningspunkt. Jämför:

schematic

simulera denna krets - Schemat som skapats med CircuitLab

Även om ledningarna och matningspunkten är skyddade av isolering och isen inte berör direkt, kommer en tjock isbeläggning att göra ett rör runt ledningarna och den resulterande kapacitiva kopplingen är en låg impedans vid RF. (ANT3)

Snö eller is är inte en bra ledare, men det är en mycket bättre ledare än luft- eller PTFE-isolatorn som låg mellan antennhalvorna. Det är uppenbart att antennimpedansen och därmed SWR kommer att påverkas.

Förändringen i temperatur, dielektrisk konstant och andra saker som nämns i andra svar påverkar antennimpedansen, men inte i väsentlig grad. Jag skulle satsa att 80% av de gånger du sätter dig på morgonen efter en storm för att hitta SWR är helt trassligt, det beror på att det finns vatten i matningspunkten. De andra 20% av tiden beror det på att antennen sjunker ner i ett träd eller i marken eller går sönder från den extra vikten.

Communicationantennas.com
2014-12-04 04:01:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Is och vatten har mycket stor dielektrisk permittivitet. Om antennen är i dielektrikum ändras resonansfrekvensen med kvadratroten av den. Så för is kan den dielektriska permittiviteten förändras på grund av dess densitet. Vatten har dielektisk permittivitet på 80. Så antennens resonansfrekvens ändras med förhållandet 1 / kvadratrot (80). Det garanterar inte att antennen fungerar bra vid den nya frekvensen, för 80 är mycket hög permittivitet vilket kan skapa hög reflektion, men det fungerar bättre vid denna frekvens. Det är därför antennen inte fungerar när den har is på sig. Det handlar inte om ändring av antennlängd eller något annat på grund av temperaturen. Om du vill lösa detta problem måste du ha värmebeständiga ledningar för att inte ha is på det.

Så om det regnar är min antenn som var resonans vid 7 MHz nu resonans vid $ 7 \: \ mathrm {MHz} / \ sqrt {80} = 783 \: \ mathrm {kHz} $? Det verkar inte alls.
Antennen måste täckas av ett dielektrikum för denna princip, den elektriska fältvektorn mellan två poler av antennen måste gå in i dielektriket. Detta är känt som dielektriskt laddade antenner i litteraturen. Regn är en annan situation, de flesta av elektriska fältvektorer mellan två poler går inte in i dielektrikumet i regnsituation.
Jag tycker att du borde redigera svaret för att klargöra det. Så som det är skrivet låter det som om det finns något vatten alls, kommer antennens resonansfrekvens att gå absurt ner. Någon formaterad matte med mathjax och några länkar till referenser skulle också hjälpa mycket.
Liten stavfel fix originalaffischen måste fixa som skulle vara vilken.
OH2FXN
2014-04-16 20:43:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Den ökande SWR innebär att en del av den överförda effekten reflekteras tillbaka till din sändare. Det finns flera möjliga förklaringar till effekten:

  1. Isen är inte helt torr och den kortsluter delvis (genom lite motstånd) de två armarna på din dipol. På detta sätt är impedansen som ses vid matningsporten på antennen lägre än den är avsedd att göra matchningen sämre.

  2. Matningsporten och dipolarmarna är ordentligt isolerade från den smältande isen men det finns fortfarande en del konduktans i isskiktet: detta förhindrar att det utstrålade fältet överförs till det fria utrymmet vilket ökar effekten som reflekteras mot sändaren. Detta motsvarar mer eller mindre en situation där du har en (dåligt) ledande låda runt din antenn.

  3. Den tredje möjliga förklaringen är relaterad till de reaktiva nära fälten som omger antennen (se bilden nedan). Impedansen hos en dipol bestäms av strålningsmotståndet, kapacitansen mellan dipolarmarna och induktansen hos dipoltråden. (Se mitt svar på en relaterad fråga). Om du täcker din dipol med is ($ \ epsilon \ ca 3 $) ökar kapacitansen mellan dipolarmarna och drar resonansfrekvensen lägre.

Det är inte lätt att säg vad som är rätt förklaring till detta specifika fall. Om du kan plotta SWR som funktion av frekvens med och utan isen och se en tydlig förändring av resonansfrekvensen, skulle nummer tre vara min misstank. Om isen nästan smälter och SWR är dålig vid alla frekvenser skulle jag förklara 1.

Field around a dipole

http: //en.wikipedia .org / wiki / File: Felder_um_Dipol.svg

WPrecht
2014-04-16 20:43:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Förutsatt att vi inte är oroliga för vattenintrång i mittisolatorn eller någon av matarledningsanslutningarna, varav någon kan höja SWR, beror troligen den ökade SWR på att vattenis fungerar som en isolator på trådantennen.

Detta gör naturligtvis avskräcken från antennen. Den dielektriska konstanten för normal trådisolering (polyeten) är cirka 2,1 medan vatten har en dielektrisk konstant på cirka 5. Detta betyder att antennen plötsligt är för lång för den avsedda frekvensen eftersom ledarens hastighetsfaktor nu är högre än den var när antennen klipptes.

Ledare har inte hastighetsfaktorer: överföringslinjer har. På ett annat sätt, om problemet är en förändrad dielektrisk konstant, och en dielektrikum är en elektrisk isolator som kan polariseras av ett applicerat elektriskt fält, var är då det elektriska fältet och vad polariserar dielektriket? Om allt du har är en ledare, är fältet mellan det ... och vad?
Även om det inte är mycket vanligt, tror jag att du kan modellera eller tänka en trådantennstruktur som en grupp överföringsledningar som bär strömmar och har hastighetsfaktorer. En [resande vågantenn] (http://en.wikipedia.org/wiki/Traveling_wave_antenna) är ett extremt exempel på detta, men samma idéer gäller även för kortare ledningar.
@OH2FXN Du kan, och om du ska tänka på effekten av vatten som ett dielektrikum på en antenn så är det rätt väg att göra det. Problemet är att "hastighetsfaktor för ledaren" inte åberopar mentala bilder av överföringsledningar och elektriska fält: det föreslår att om du köper en trådrulle, så skulle någonstans på databladet vara "hastighetsfaktor", som det inte finns 't. Inte för att den saknas, utan för att den är odefinierad tills du skapar en överföringsledning med den ledningen, genom att skapa ett elektriskt fält mellan den och en annan ledning, eller marken.
Naturligtvis har du rätt, termen "ledarens hastighetsfaktor" är ingen mening.
En ledare som matas med höga frekvenser betraktas ofta som en överföringsledning. En tunn tråd har en hastighetsfaktor på cirka 0,98. Slang på högre frekvenser har hastighetsfaktorer mellan 0,90 och 0,98. Det fanns en utmärkt artikel i Ham Radio (2 delar, april '77 och maj '77) som utforskar denna 'analog' mellan antenner och överföringslinjer. När den dielektriska konstanten förändras med isen kan man argumentera för att hastighetsfaktorn förändras.
@jcoppens, hur matar du bara en ledare med någonting? En spänningskälla eller en strömkälla har * två * anslutningar. Du ansluter en till ledaren och den andra till ... vad? Vi kan faktiskt tänka på en trådantenn som en överföringsledning, men den har fortfarande * två * ledare. I en dipol är det andra halvan av dipolen. I en monopol är det markplanet. Hastighetsfaktorn definieras av dielektrikumet mellan dessa två objekt och deras geometri, * inte * någon egenskap hos själva ledaren.
Jag kunde (tillfälligt) ansluta motkroppen (andra halvan av dipolen eller markplanet), starta strömmen och koppla bort. Strömmen skulle fortfarande gå i ledaren, åtminstone tills den dämpas av strålningsförlusterna (och / eller resistiva förluster om kabeln inte är förlustfri)
@jcoppens Så när du kopplar bort matningen fortsätter strömmen att strömma ... varför? Är det på grund av den yttre utbredda förändringen i det elektriska fältet? Det elektriska fältet sprider sig i ... vad? Förökas det i utrymmet mellan motstationen och ledningen? Här är en mind bender för dig: optiska fibrer har inga ledande ledningar alls, och ändå har de en hastighetsfaktor. Hur fungerar det? Tips: även om de inte har ledningar, har de * en dielektrikum.
Detta har redan lite att göra med det ursprungliga ämnet, så jag ber om ursäkt till originalaffischen. ** Optisk **: Självklart är brytningsindex ansvarig för hastighetsändringen (http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light), men fibrer med konstant brytningsindex förlänger vägen lite med de kontinuerliga reflektionerna .
Om den fortsatta strömmen: Varje ledare fungerar som en dipol, följaktligen som en resonanskrets (L-C-R) (R är en kombination av strålnings- och förlustmotstånd). Så vilken ledare som helst har N-resonansfrekvenser och oscillerar gärna tills ledare eller strålningsförluster vinner. Om strömmen * flödade *, varför skulle den också sluta? Informationen om kopplingen tar också tid att träda i kraft. Och orsaka sedan stående vågor.
Om fibrer och optisk hastighet: Här är en fantastisk video: https://www.youtube.com/watch?v=FAivtXJOsiI


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...