Domanda:
Perché il ghiaccio su un dipolo di filo influisce sull'SWR?
Ron J. KD2EQS
2014-04-16 18:05:11 UTC
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Abbiamo appena avuto neve e ghiaccio durante la notte e il mio dipolo è stato ricoperto di ghiaccio. Perché la copertura di ghiaccio influisce negativamente sull'SWR dell'antenna?

Una domanda fondamentale, ovviamente si dovrebbe scrollarsi di dosso il rivestimento di ghiaccio dal filo per risolvere l'alto SWR. Ma è una buona domanda seed per il sito beta e non vedo l'ora di ottenere una buona risposta tecnica.
Le precipitazioni influiscono sul livello del suolo effettivo, modificando l'SWR. La temperatura cambia la lunghezza dell'antenna, particolarmente evidente in VHF e UHF, cambiando anche l'SWR.
@Optionparty Il rame ha un [coefficiente di espansione termica lineare] (http://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion-coefficients-d_95.html) di $ 16,6 \ mu \ mathrm m / \ mathrm m $. Quindi, un'antenna lunga 20 m a -10 ° C e poi riscaldata a 40 ° C diventerà $ 40 \ cdot 16,6 \ cdot 20 = 13280 \ mu \ mathrm m \ circa 13 m \ mathrm m $ più lunga. Le antenne VHF e UHF sono più corte e le loro lunghezze cambiano di conseguenza meno perché c'è meno metallo da espandere. Dubito che il cambiamento di lunghezza dovuto alla temperatura abbia un effetto significativo sull'SWR.
@Optionparty è dovuto esclusivamente ai cambiamenti nella lunghezza dell'antenna, o anche alla dipendenza dalla temperatura nei valori dei componenti in tutto il trasmettitore? Dato che la trasmissione TV funziona a una potenza molto più elevata e anche al ciclo di lavoro del 100%, penserei che anche i componenti del trasmettitore si surriscaldino e debbano affrontare un raggio operativo più ampio rispetto alla sola antenna.
Non solo il ghiaccio, ma anche la cenere vulcanica può causare problemi di SWR. Durante il 1980 Mt. Eruzione di Sant'Elena, molte antenne di prosciutto furono ricoperte di cenere vulcanica umida, specialmente travi Yagi con una sezione trasversale più grande per tale cenere. Anche se in quel momento non operavo, ho sentito una serie di storie di problemi con Ash e un ragazzo che conosco ha persino lavato via la sua grande antenna a raggio. Al mio QTH abbiamo trascorso diversi giorni con polvere vulcanica che si depositava su tutto ciò che era esterno (macchine, tavolo nel patio, ecc.).
Ron-- 1. Quale linea di alimentazione stai usando e 2. La tua antenna è fatta di filo isolato?
Articolo molto buono e informativo. Ho avuto problemi di SWR e di messa a punto su tre antenne durante una tempesta di neve il 13/02 '17 ed ero abbastanza convinto che la neve pesante e bagnata e il ghiaccio brinato avessero svolto un ruolo fondamentale nei problemi. Sull'antenna verticale il ghiaccio di brina si è accumulato sulle bobine per tre delle bande, provocandone una significativa disintonizzazione. Il dipolo ha avuto alcuni problemi, ma soprattutto sui 30 metri e sui 15 metri, dove è stato sintonizzato per cominciare. Sono stato in grado di sintonizzarmi sui problemi con un grande sintonizzatore LC, ma ho avuto carenze sia di trasmissione che di ricezione. Li controllerò più tardi, dopo l'elimi del sole di oggi
Quattro risposte:
Phil Frost - W8II
2014-04-19 17:14:20 UTC
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È probabile che uno spesso strato di ghiaccio o neve accorcia il punto di alimentazione dell'antenna. Confronta:

schematic

simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab

Anche se i fili e il punto di alimentazione sono protetti da isolamento e il ghiaccio non è direttamente a contatto, uno spesso strato di ghiaccio formerà un tubo attorno ai fili e l'accoppiamento capacitivo risultante è a bassa impedenza a RF. (ANT3)

La neve o il ghiaccio non sono un ottimo conduttore, ma è un conduttore molto migliore dell'isolante in aria o in PTFE che si trovava tra le metà dell'antenna. Chiaramente l'impedenza dell'antenna, e quindi l'SWR, sarà influenzata.

La variazione di temperatura, costante dielettrica e altre cose menzionate in altre risposte influenzano l'impedenza dell'antenna, ma non in misura molto significativa. Scommetto che l'80% delle volte che ti siedi la mattina dopo una tempesta per scoprire che l'SWR è tutto incasinato, è perché c'è acqua nel punto di alimentazione. Il restante 20% delle volte è perché l'antenna sta cedendo a un albero o al suolo o si è rotta per il peso aggiuntivo.

Communicationantennas.com
2014-12-04 04:01:00 UTC
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Il ghiaccio e l'acqua hanno una permittività dielettrica molto grande. Se l'antenna è in un dielettrico, la frequenza di risonanza cambia con la sua radice quadrata. Quindi per il ghiaccio la permettività dielettrica può cambiare a causa della sua densità. L'acqua ha una permettività dielettica di 80. Quindi la frequenza di risonanza dell'antenna cambia con il rapporto 1 / radice quadrata (80). Non garantisce che l'antenna funzioni bene alla nuova frequenza, perché 80 è una permittività molto alta che può creare alta riflessione, ma funziona meglio a questa frequenza. Ecco perché l'antenna non funziona quando ha del ghiaccio su di essa. Non si tratta del cambiamento della lunghezza dell'antenna o di qualsiasi altra cosa a causa della temperatura. Se vuoi risolvere questo problema devi avere dei cavi resistenti al calore per non avere ghiaccio su di esso.

Quindi, se piove, la mia antenna che era risonante a 7 MHz ora risonerà a $ 7 \: \ mathrm {MHz} / \ sqrt {80} = 783 \: \ mathrm {kHz} $? Non mi sembra affatto giusto.
L'antenna deve essere coperta da un dielettrico per questo principio, il vettore del campo elettrico tra due poli dell'antenna deve entrare all'interno del dielettrico. Questo è noto come antenne caricate dielettriche in letteratura. La pioggia è una situazione diversa, la maggior parte dei vettori di campo elettrico tra due poli non entra nel dielettrico in caso di pioggia.
Penso che dovresti modificare la risposta per chiarirlo. Il modo in cui è scritto, sembra che se ci fosse dell'acqua, la frequenza di risonanza dell'antenna si abbasserebbe in modo assurdo. Anche un po 'di matematica formattata con mathjax e alcuni collegamenti a riferimenti potrebbero aiutare molto.
Piccolo errore di battitura corretto il poster originale deve essere risolto quale dovrebbe essere quale.
OH2FXN
2014-04-16 20:43:07 UTC
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L'aumento dell'SWR significa che parte della potenza trasmessa viene riflessa sul trasmettitore. Ci sono diverse possibili spiegazioni per l'effetto:

  1. Il ghiaccio non è completamente asciutto e cortocircuita parzialmente (attraverso una certa resistenza) i due bracci del tuo dipolo. In questo modo l'impedenza vista alla porta di alimentazione dell'antenna è inferiore a quanto dovrebbe peggiorare l'abbinamento.

  2. La porta di alimentazione e i bracci del dipolo sono adeguatamente isolati da lo scioglimento del ghiaccio ma c'è ancora un po 'di conduttanza nello strato di ghiaccio: ciò impedisce che il campo irradiato venga trasmesso allo spazio libero aumentando la potenza riflessa verso il trasmettitore. Ciò corrisponderebbe più o meno a una situazione in cui hai una scatola (scarsamente) conduttrice attorno alla tua antenna.

  3. La terza possibile spiegazione è relativa ai campi vicini reattivi che circondano l'antenna (vedi immagine sotto). L'impedenza di un dipolo è determinata dalla resistenza alle radiazioni, dalla capacità tra i bracci del dipolo e dall'induttanza del filo del dipolo. (Vedi la mia risposta a una domanda correlata). Se ricopri il tuo dipolo di ghiaccio ($ \ epsilon \ circa 3 $) la capacità tra i bracci del dipolo aumenta trascinando la frequenza di risonanza più bassa.

Non è facile dite qual è la spiegazione corretta per questo caso specifico. Se puoi tracciare l'SWR in funzione della frequenza con e senza il ghiaccio e vedere un chiaro cambiamento nella frequenza di risonanza, il numero tre sarebbe il mio sospetto. Se il ghiaccio è vicino allo scioglimento e l'SWR è scarso a tutte le frequenze, la spiegazione 1 sarebbe la mia ipotesi.

Field around a dipole

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

WPrecht
2014-04-16 20:43:23 UTC
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Supponendo che non siamo preoccupati per l'intrusione di acqua nell'isolatore centrale o in uno qualsiasi dei collegamenti della linea di alimentazione, ognuno dei quali potrebbe aumentare l'SWR, l'aumento dell'SWR è probabilmente dovuto al ghiaccio d'acqua che funge da isolante sull'antenna a filo.

Questo, ovviamente, disintonizza l'antenna. La costante dielettrica del normale isolamento del filo (polietilene) è di circa 2,1 mentre l'acqua ha una costante dielettrica di circa 5. Ciò significa che l'antenna è improvvisamente troppo lunga per la frequenza prevista perché il fattore di velocità del conduttore è ora più alto di quando era l'antenna è stata tagliata.

I conduttori non hanno fattori di velocità: le linee di trasmissione sì. In altre parole, se il problema è una costante dielettrica alterata e un dielettrico è un isolante elettrico che può essere polarizzato da un campo elettrico applicato, allora dov'è il campo elettrico e cosa polarizza il dielettrico? Se tutto ciò che hai è un direttore d'orchestra, allora il campo è tra quello ... e cosa?
Sebbene non sia molto comune, penso che si possa modellare, o pensare, una struttura di antenna a filo come un gruppo di linee di trasmissione che trasportano correnti e hanno fattori di velocità. Un [antenna a onde mobili] (http://en.wikipedia.org/wiki/Traveling_wave_antenna) è un esempio estremo di ciò, ma le stesse idee si applicano anche ai cavi più corti.
@OH2FXN Puoi, e se hai intenzione di considerare l'effetto dell'acqua come un dielettrico su un'antenna, questo è il modo per farlo. Il problema è che il "fattore di velocità del conduttore" non richiama immagini mentali di linee di trasmissione e campi elettrici: suggerisce che se si acquista una bobina di filo, allora da qualche parte sulla scheda tecnica dovrebbe esserci "fattore di velocità", che non c'è 't. Non perché manchi, ma perché è indefinito fino a quando non realizzi una linea di trasmissione con quel filo, creando un campo elettrico tra esso e un altro filo, o la terra.
Ovviamente hai ragione, il termine "fattore di velocità del conduttore" non ha senso.
Un conduttore, alimentato ad alte frequenze, è spesso considerato una linea di trasmissione. Un filo sottile ha un fattore di velocità di circa 0,98. I tubi sulle frequenze più alte hanno fattori di velocità compresi tra 0,90 e 0,98. C'era un eccellente articolo su Ham Radio (2 parti, aprile '77 e maggio '77) che esplora questo "analogico" tra antenne e linee di trasmissione. Poiché la costante dielettrica cambia con il ghiaccio, si potrebbe sostenere che il fattore di velocità cambia.
@jcoppens, come si alimenta un solo conduttore con qualcosa? Una sorgente di tensione o una sorgente di corrente ha * due * terminali. Colleghi uno al conduttore e l'altro a .... cosa? In effetti possiamo pensare a un'antenna a filo come una linea di trasmissione, ma questa ha ancora * due * conduttori. In un dipolo, è l'altra metà del dipolo. In un monopolo, è il piano di massa. Il fattore di velocità è definito dal dielettrico tra questi due oggetti e dalla loro geometria, * non * da alcuna proprietà intrinseca del conduttore stesso.
Potrei (temporaneamente) collegare il counter-poise (altra metà del dipolo, o groundplane), avviare la corrente e scollegare. La corrente continuerebbe a scorrere nel conduttore, almeno fino a quando attenuata dalle perdite di radiazione (e / o perdite resistive se il cavo non è privo di perdite)
@jcoppens Quindi, quando scolleghi l'alimentazione, la corrente continua a fluire ... perché? È a causa del cambiamento che si propaga verso l'esterno nel campo elettrico? Quel campo elettrico si sta propagando in ... cosa? Si propaga nello spazio tra il contrappeso e il filo? Ecco una svolta per te: le fibre ottiche non hanno alcun filo conduttore, eppure hanno un fattore di velocità. Come funziona? Suggerimento: sebbene non abbiano fili, * hanno * un dielettrico.
Questo ha già poco a che fare con il soggetto originale, quindi mi scuso con il poster originale. ** Ottico **: Ovviamente l'indice di rifrazione è responsabile del peso del cambio di velocità (http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light), ma le fibre con indice di rifrazione costante allungano un po 'il percorso con i riflessi continui .
Informazioni sulla corrente continua: qualsiasi conduttore agisce come un dipolo, quindi come un circuito risonante (L-C-R) (R è una combinazione di radiazione e resistenza alla perdita). Quindi qualsiasi conduttore avrà N frequenze di risonanza e oscillerà felicemente fino a quando il conduttore o le perdite di radiazioni non vinceranno. Inoltre, se la corrente * fluisse *, perché si fermerebbe? Anche le informazioni sulla disconnessione richiedono tempo per avere effetto. E poi causare onde stazionarie.
Informazioni su fibre e velocità ottica: ecco un ottimo video: https://www.youtube.com/watch?v=FAivtXJOsiI


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Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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