Enkele afdrukken uit MMana:
Volgende keer eens spelen met de parameters om te zien of ik de openingshoek smaller kan maken.
ARDF-ervaringen bij bouw en jacht
Enkele afdrukken uit MMana:
Nu we een theoretisch fysisch model hebben moeten we dit nog vervolledigen met de aanpassing.
De eerst stap is wat berekeningen maken .
Enkele formules , ze komen uit de volgende link:
https://smarc.org.au/wp-content/uploads/2021/11/Hairpin-Matching-VK2DEQ.pdf
We gaan gebruik maken van een shunt input L-match , welke eigenlijk een variant is van de hairpin match.
In een L netwerk wordt de hoogste impedantie ( hier Zo ) aangekoppeld aan het shunt element , dus hier de spoel.
Deze formules gaan we gebruiken:
Eerste bepalen we Q:
En nu zien we het mooie van het HY Gain principe. Als we de formule met onze ( afgeronde) waarden invullen zien we dat XL gelijk wordt aan Zo !
Q wordt namelijk 1 en daardoor wordt XL gelijk aan 50 Ohm .
Nu zouden we gewoon een spoel kunnen wikkelen en deze parallel op de straler aansluiting zetten maar we opteren hier voor hairpin.
Deze wordt gemaakt uit een openlijn configuratie en zoals we weten moet onze lengte dan kleiner zijn dan lambda/4 en kortgesloten op het einde.Dit wordt ook wel een stub genoemd.
Onze XL is 50 Ohm , dus de ingangsimpedantie van deze stub moet dan ook 50 Ohm worden , maar hoe doen we dat ?
Eerst bepalen we hoeveel onze lijnimpedantie zal worden bij specifieke afmetingen
De straler is in het midden onderbroken en dit bepaalt hoever de afstand zal worden tussen de twee " benen" van de open lijn .
Ik neem 25 mm en voor de draad neem ik 1,3 mm diameter omdat ik hiervan mooie gelakte koperdraad liggen heb en 25 mm is ook ongeveer de diameter van een borstelsteel . Zo kan ik de hairpin er mooi naast leggen.
Ingevuld in bovenstaande formule kom ik uit op een Zstub van 437 Ohm.
Vertrekkende van de formule :
moeten we l ( lengte) daaruit distillerenDit wordt dan na wat omzetwerk:
Zstub = 437 Ohm
Xstub = 50 Ohm
f = 144.5 Mhz
geeft ons dat 3.76 cm !
Hier moeten we nog de verkortingsfaktor in rekening brengen waarvoor 0.975 wordt voorgesteld.
De fysische lengte wordt dan : 3.76 cm x 0.975 = 3.66 cm !
De praktijk zal het uitwijzen.
Uiteindelijk moet het zo iets worden:
Vergeet niet dat je bij het aansluiten van de coax die naar de RX loopt deze nog te voorzien van een CMC ( common mode choke ). Dit om te verhinderen dat er een onbalans ontstaat doordat de coax assymetrisch is en de gehele antenne symmetrisch. Gewoonlijk maakt men van de coax een spoel van enkele windingen , er is genoeg te vinden op internet.Doordat ik van een bezemsteel gebruik maak kan ik deze simpel daarrond wikkelen . Let wel op dat je aansluitingen zo kort mogelijk zijn aan de straler , anders zullen deze stukjes draad aanzien worden als een deel van de straler !
Dit sluit de berekeningen af. volgende keer een paar afdrukken van MMana simulatie en ooit zal ik deze wel eens nabouwen en meten met de VNA
Hoe begin je aan zoiets?
Als je wat met een simulatieprogramma speelt voor een 3 el yagi , zie je snel dat je altijd een reactief gedeelte zult krijgen in de antenne impedantie.
Hier een voorbeeld:
De afmetingen had ik gekozen uit een voorbeeld van :
https://www.qsl.net/4s5gs/Download/3El%202m%20Yagi.pdf
Lijn 22 ( rood)
Enkel een straler met l = 960 mm: R = 65 Ohm en -jX van 31 Ohm
Lijn 23 ( paars )
Zelfde straler en met de reflector , l = 1020 mm R = 55 Ohm en jX is nu positief , dus inductief 18 Ohm.
Lijn 24 ( blauw)
Zelde straler en reflector en met een director l = 895 mm
R = 26 Ohm en jX is terug negatief , dus capacitief11 Ohm
Wat me wel al aanstond is de Gain en de F/B (V/A) verhouding).
En nu ?
Wel , door een collega zendamateur die jaren HF beams zelf bouwde werd er mij op gewezen dat het een streven is om de straler iets korter te maken ( = capacitiever) en te mikken naar een impedantie van R = 25 Ohm en -jX ook van 25 Ohm. deze laatste wordt dan uitgestemd door een bètamatch , ook wel door zijn vorm een hairpin genoemd. Dit laatste omdat de term bètamatch eigenlijk copyrighted was door Hy-Gain.
En dit zie je nu in lijn 27 ( groen )
R = 24.4 Ohm en -jX = 26 Ohm , dicht genoeg vind ik.
Hiervoor heb ik dus de straler moeten inkorten van 960 mm naar 940 mm !
De gain blijft goed alsook de F/B
De SWR ligt op 2.76 , maar dat komt omdat er nog geen hairpin aanhangt.
Hier start ik met een poging om een antenne voor de vossenjacht op 2m te modelleren .
Wat zijn de voorwaarden ?
Licht van gewicht
Goede gain maar ook zekers een goede V/A verhouding
Enkel goed verkrijgbaar materiaal.
Geen lintmeter ontwerp. Alhoewel deze licht is en gemakkelijk opbergbaar , ze hebben dikwijls last van de wind.
Moet een goede aanpassing krijgen met de coax kabel.
Materiaal dat ik zal gebruiken :
Voor de boom, een borstelsteel.
Voor de elementen , alu buisjes van 8mm , deze heb ik namelijk liggen.
De matching zal een bèta-match zijn ( hairpin) .
Bronnen :
https://smarc.org.au/wp-content/uploads/2021/11/Hairpin-Matching-VK2DEQ.pdf
https://antenna2.github.io/cebik/content/trans/beta.html
https://ehpes.com/n6mw/HairpinArticleFix.pdf
https://www.qsl.net/4s5gs/Download/3El%202m%20Yagi.pdf
Gebruikte soft:
MMana-Gal: http://gal-ana.de/basicmm/en/
Pasan: http://science4all.nl/?Electronics___Pasan
https://onlinesmithchart.com/
De laatste tijd ga ik weerom regelmatig vossenjagen. Op 80m ben ik het al wat terug gewend maar op 2m heb ik nog veel problemen.
Onlangs in Lommel kon ik maar één vos strikken en bijna een tweede maar ik ben liever binnen de tijdslimiet met één vos dan erbuiten met meerdere vossen.
Wat was er aan de hand?
Ik vond de zenders sterk maar collega-jagers spraken eigenlijk van normaal tot een beetje naar de zwakke kant.
Het was ook zo dat ik geen selectiviteit had en daardoor ook de MO die op een andere frequentie zat doorheen de vossen zaten. Alhoewel ik dit niet had in het begin? Raar...
Enfin , ik kon niet goed peilen en ik zat zo maar eventjes 100m in een verkeerd stuk bos te zoeken.
Dus ontvanger nakijken. Het ontwerp is van wijlen Jan PA0SSB en die had een voedingsspanning voorzien van 4.8 V . Ikzelf had in de tijd een nieuw printontwerp gemaakt en de gehele print voorzien van 9V !!!!. Niet dat de discrete componenten daar last van hadden , maar er zit een mixer IC in ( de NE612) en die heeft een nominale werkspanning van 6V ( kan max 9V verdragen maar toch).
Dus ik heb de smoorspoel L8 in de voedingslijn eruit gehaald en daar een 78L05 in de plaats gestoken zodat de RF -Mixer en IF nu op het juiste pitje draaien.
In de hoop dat ik geen oversturing meer krijg. Ik denk dat de mixer het te hard heeft te verduren gekregen en er mengprodukten onstonden of iets dergelijks.Dat zou het horen van de MO kunnen verklaren.
Een tweede wijziging heeft te maken met de schakelaar die een keuze maakt of je rechtstreeks na de RF trap demoduleert ( bij sterke signalen dus, dicht bij de vos) of je de gewone weg kiest. De gewone weg , d.w.z een drietraps geregelde verzwakking die impact heeft op de RF trap , de mixer én de IF trap.
Met mijn signaalgenerator die tot -110dBm kan heb ik dan wat metingen gedaan.Eerst de gevoeligheid en die ligt nog altijd op zo'n -113 dBm ( met extra verzwakker) . Dan hoor ik nog net het toontje. Dan het regelbereik van de verzwakker . Dit is echt een regeling die goed moet werken . In de handel zijnde vossenontvanger claimen 120dB !
Wel ik mag niet klagen. Ikzelf heb 117 dB gemeten , hoop nu maar dat het waar is in de praktijk.
En dan nu het rare verschijnsel. Nu ik toch de vossenontvanger onder handen nam,heb ik toch maar eens naar de antenne gekeken.Ze bestaat gewoon uit alu buisjes voor de dir en de refl en alu plat strip voor straler. Allen voorzien van dopjes op het uiteinde ter beveiliging.
De LiteVNA eraan gehangen en de antenne zat te laag , nl op 142.2 MHz. Ik begin ze te demonteren . Hiervoor moet ik de dopjes verwijderen om ze door de boom terug te trekken .Dit tot er enkel de straler overschiet en meet opnieuw. De dip is niet zo sterk ( impedantie klopt ook niet) en vrij breed maar 144 MHz zit er toch bij . Dan terug de director erbij , dip wat sterker en frequentie iets verlopen .Omdat ik de antenne op frequentie wou krijgen ben ik begonnen met de reflector iets in te korten. Alles terug gemonteerd en ja hoor de beoogde 144.250 MHz zat in de dip.
En toen begon ik de dopjes er terug op te steken terwijl de LiteVNA er nog aanhing en zag de dip zo verlopen naar een lagere frequentie en dat zelfs enkele 100 kHz-en. Het effect was nihil bij Dir en Refl. maar uitgesproken bij de straler !!!
Dus de straler gaat nu door het leven zonder dopjes. Misschien dat ik ooit de straler inkort zodat hij hoger zit en de dopjes terugplaats, maar wat als ik ze tijdens de jacht verlies ?
Een foto van de VNA
De RL ( return loss of S11) is daar ong - 26 dB wat een SWR is van 1.11.( gele curve)
De impedantie die de ontvanger zal zien is 52 - j4 Ohm wat bijna in het center ligt ( groene curve)
Dit dankzij mijn impedantie aanpassing van tweemaal lambda/4 stukjes coax van 75 Ohm parallel . Dit geeft dan 37.5 Ohm en dat is nu juist de waarde die ik moet hebben om de ca 25 Ohm die de antenne ziet om te zetten naar de 50 Ohm.
Naschrift : Ik heb ook eens de "doorslag" gemeten na de wijzigingen. Als ik de ontvanger afgestemd laat staan op 144.510 MHz ( QRG van de vossen) en ik draai mijn RF generator naar 144.840 Mhz ( MO ?) moet ik maar 20 dB opdraaien in sterkte om deze te horen , dus veel minder of het MF filter zou moeten onderdrukken . Nog iets dat ik moet uitvlooien , misschien lekt het signaal langs de voedingslijn ?
Op de jacht in Lembeke ( 24 mei 2026 ) heb ik echter geen last gehad van de MO , hij stond wel opgesteld maar ik weet niet of hij in de lucht was. Ik kon de verzwakking heel goed terugregelen om de vos lokaliseren en vos 3 kon ik pakken gewoon op de doorstraling van de LO keten. Ik weet wel de frequentie van de MO niet , de vossen zaten rond 144.600 MHz dacht ik, iemand een idee ?
OPMERKING: Het verhaal zal verder gaan op mijn andere blog:
https://vossestreken.blogspot.com/
Het is hier lang stil geweest , maar dat wil niet zeggen dat IK heb stilgezeten.
Er is al heel wat werk verzet en er is al heel wat afgebouwd . Het concept is nu dat we gebruik maken van ESP32-S2 bordjes . De nodige software in C / C++ is voor 90% af en getest. Hier over later meer.
Wat ik nu aan het doen ben , is een ARDF eindtrapje aan het maken die voldoen aan onze wensen . Onze oude eindtrappen zijn van het ontwerp van ON7YD met een IRF fet en met oude CMOS logica en met een vast xtal. Als timer zit er een pic 16F84 in .Deze opzet heeft tot volle tevredenheid gewerkt , maar we zijn toe aan nieuwe patatjes.
Het nieuwe concept behoudt de IRF fet met een ander uitgangsfilter en ook de CMOS driver is eruit.
De oscillator wordt vervangen door een SI5351 bestuurd door het ESP32 bordje die tevens de timer bevat alsook de morse code . Het syncen van de vijf ARDF zenders dat vroeger gebeurde met een vijftal draadverbindingen en een drukknop is nu vervangen door een Over The Air commando dmv van het ESP-NOW protocol ( werkt in de WiFi band) Tijdens het syncen wordt ook de actuele tijd meegestuurd zodat elke ARDF zender zijn tijd heeft. Deze tijd wordt verder in de aanwezige RTC van de ESP32 gebruikt om de functie van timing te verwezenlijken.
Dankzij de SI5351 kunnen we ook gelijk welke frequentie instellen.
Ik post later wel eens een blokschema , maar eerst in de volgende post , de weg die ik gevolgd heb om de IRF fet te voorzien van een ander uitgangsfilter en de aanpassing van de ingang.
Ik kan nu al verklappen dat ik het eerst met PASAN gemodelleerd heb en met de nanoVNA getoetst aan de werkelijkheid.
Tijdens onze laatste ARDF op 28 dec jl vroeg ik me af wat de demping is door de bomen en/of bladeren als je in een bos communicatie pleegt.
In open lucht blijkt dat 6 dB verval te zijn bij verdubbeling afstand.
Dus op 200 m ben je 6 dB kwijt t.o.v 100m maar ook " slecht " 6 dB bij als je van 10 km naar 20 km gaat , eens om over na te denken.
Formule hiervoor vind je op het internet of gebruik een calculator
https://www.everythingrf.com/rf-calculators/free-space-path-loss-calculator
Het wordt héél wat anders als je in het bos aan het werken zijt.
Kijk eens naar deze pdf :
https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.833-3-200102-S!!PDF-E.pdf
Extract uit dit document.
Voorbeeldje voor Lora op 868 MHz omdat ik dit zelf ondervonden heb( zie daarvoor mijn andere blog); Ik neem 1GHz , dat is er niet zover van .
Demping PER METER = 0.2 dB
Als je 100m in een bos zit ben je al 20 dB kwijt . Op 200 m wordt dat dan 40 dB !
Dat is geen 6 dB per verdubbeling afstand meer , dat zijn er 20
Ben je een km ver dan wordt dit 200 dB !!!!
Als je Lorazender max 20 dBm bedraagt ( zowat het max toegelaten dacht ik) heb je na een km in het bos nog een signaal over van - 180 dBm . Als je weet dat het minimum detecteerbaar Lora signaal - 150 dBm ( ongeveer) dan heb je dus geen verbinding meer !
Verder staat er nog een relaas bij van een test tussen 900 en 1800 MHz in een park in Rio De Janeiro met tropische bomen waarvan je kunt veronderstellen dat ze grotere bladeren hebben .
Je mag dan nog een extra 20 % bijtellen bij je demping.
Onder de 1GHz heb je ook nog in verschil in polarisatie. Verticaal dempt meer dan horizontaal , ergens te begrijpen omdat de bomen nu eenmaal verticaal groeien .
Eénmaal boven de 1 GHz wordt de golflengte en de diameter van de boomstam evenredig ( ca 30 cm)
Op 2m ( 145 MHz) wordt dit een stuk gunsterig. Ik schat 0.025 dB/m .
1 km geeft dan 25 dB . Met een portofoon van 1 W ( + 30dBm) heb je nog 5dBm over en dat is nog een héél sterk signaal ! Hiervan komt je S-meter naald krom te staan .