วันอาทิตย์ที่ 6 มิถุนายน พ.ศ. 2553

ชั้นไอโอโนสเฟียร์ถูกค้นพบได้อย่างไร How the Ionosphere Was Discovered


Today we take it for granted, but it took the efforts of many to figure out what was happening. บทความโดย Robert H. Welsh, N3RW ใน QST ฉบับ December 2009

For decades, QST readers have studied articles describing the best methods for getting their signal from point A to point B. Past articles have taught us how to build or improve receivers, transmitters, filters and antennas (my favorite). From the 160 meter band through the HF spectrum to VHF, we are subject to one part of radio communications beyond our control. That part is the Earth’s ionosphere. Its discovery, aided in part by radio amateurs working with government and university scientists, makes an interesting story.

I suspect that most readers of QST recognize Guglielmo Marconi as one of the earliest radio “amateurs.” Marconi’s efforts using radio to cover long distances over water is well documented. There is still a question as to whether in 1901, he actually received the Morse code letter S transmitted from Poldu in Cornwall, England to St John’s, Newfoundland; nevertheless, it is accepted that his efforts led to radio as a viable means of long-distance communications.Keep in mind that prior to radio as a communications tool, wire telegraphy was the primary tool for long distance communications. Wires cannot easily span the surface of the world’s oceans, but radio waves can.

Laying the Ground Work

The physics community of the early 20th century investigated this new phenomenon.
Several theories were proposed by prominent physicists to explain how radio signals propagated over long distances. One of the several theories proposed was that the Earth’s upper atmosphere acted as some sort of a reflector. Another theory took into
account the optical phenomenon of superposition of waves. Another wave phenomenon was suggested — radio waves were diffracted just as light waves were diffracted, or bent, around an obstruction. Diffraction could not explain how these waves bent around the smooth curvature of the Earth.

Even the great Marconi attempted to explain how radio waves traveled. He observed the difference between day and night propagation of radio waves. His explanation was based on the presence or absence of sunlight; that is, during the day, the Sun’s rays falling on the antenna acted as a shield. Not a bad explanation for those amateurs active on 160 and 80 meters during daylight hours.

ในระหว่างที่มาร์โคนี่ทำการทดลองเรื่องการเดินทางของคลื่นวิทยุ เขาสังเกตเห็นความแตกต่างของการแพร่กระจายคลื่น ระหว่างกลางวันและกลางคืน การสังเกตของเขาใช้การมีและการไม่มีของแสงแดด เขาอธิบายว่าตอนกลางวันจะมีแสงแดด ซึ่งจะตกกระทบไปที่สายอากาศ มันทำหน้าที่ห่อหุ้มสายอากาศเอาไว้ เป็นการอธิบายที่ไม่เลวสำหรับความถี่ต่ำอย่างย่าน 160 และ 80 มิเตอร์ (1.8 MHz และ 3.5 MHz) ในเวลากลางวัน

According to the scientific method, a theory must be tested to confirm its validity. One of the equations developed to support a scientific theory proposed to show that as the wavelength decreased, the radio waves traveled over longer distances. This was the Austin-Cohen equation. Given this hypothesis, the shorter wavelengths were considered useless for long-distance radio communications and were relegated to those folks called radio amateurs. How fortuitous for us! The professional scientific community slowly began to take notice that radio amateurs using shorter wavelengths were having great success in communicating over long distances.




Figure 1 — Early pioneers in ionospheric research. Dr Merle Tuve and Dr Gregory Breit (at left) at the pulsed echo sounder for ionospheric research located at the Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution, Washington, DC. The photo is dated February 14, 1927.

รูปที่ 1 ช่วงแรกในการทดลอง ค้นคว้าเกี่ยวกับชั้นไอโอโนสเฟียร์
โดยดอกเตอร์ทั้งสองส่งสัญญาณเป็นจังหวะสั้น ๆ ไปยังชั้นไอโอโนสเฟียร์


An Answer Comes into View

In 1902, two scientists independently suggested that radio waves were bent by a conducting layer in the Earth’s atmosphere. Those scientists were Arthur Edwin Kennelly in the US and Oliver Heaviside in England. The reflecting layer that we
now call the ionosphere became known as the Kennelly-Heaviside layer. It took two decades of experimenting before this hypothesis was proven to be the correct explanation for longdistance high frequency radio communications. As stated in the previous paragraph, the Kennelly-Heaviside layer hypothesis required experimental testing before it could be accepted.


Lee De Forest
is well-known as the inventor of the triode vacuum tube. By inserting a third element between the cathode and the anode, this third element (the control grid) is able to control the flow of charge from cathode to anode, thus producing amplification. Not as well-known is De Forest’s work in radio propagation. During the period 1912 to 1914, De Forest and Dr Leonard F. Miller of the Federal Telegraph Company made the first crude measurements of the Kennelly-Heaviside
layer height using a spark transmitter. The spark transmitter delivered 1200 kW (that’s 1.2 MW) to an antenna at currents approaching 750 A. The wavelength of this transmitter was 3260 meters (a frequency of 92 kHz). Signals from this transmitter located in Los Angeles were received 350 miles north in San Francisco and 300 miles east in Phoenix. De Forest published the results of these tests in the journal London Electrician in 1912.

De Forest hypothesized that the main wave was returned by a reflecting layer whose heights were 17, 27 and 37 miles above Earth.De Forest makes an interesting comment regarding his experiments: “I know nothing about what goes on up above, and that attempts at exact explanation are silly.” Perhaps not the best attitude for an experimenter.

Development Continues

During the period of the 1920s, radio grew exponentially through increased commercial broadcasting and the use of shorter wavelengths for long distance communications. During that same period, there was an increased interest in the physics of subatomic particles. Much of the particle physics research was based on an increased understanding of the nature of matter. By the 1930s, this led to that branch
of physics known as quantum mechanics. Pulse techniques were developed to accelerate charged particles. The offshoot of this research for radio physics was the
introduction of high-power pulse generators. Hams think of these as CW transmitters. The two scientists recognized as the discoverers of the pulse technique for confirming the existence of the ionosphere were Merle Tuve and Gregory Breit.]

Tuve was an active amateur during his undergraduate days at the University of Minnesota. He spent considerable time operating the club station, 9NB. It is interesting to note that one of Tuve’s friends in Amateur Radio was Ernest Orlando Lawrence, for whom the Lawrence- Berkeley Laboratory at the University of California is named.

Lawrence eventually went into the field of nuclear physics. He used the accelerated charged-particle concept to construct the atom-smashing machine known as a cyclowas tron, for which Lawrence earned the Nobel Prize in Physics. Tuve received his undergraduate degree in electrical engineering.

Some time after graduation, Tuve received a letter from Lawrence wherein Lawrence suggested that the two of them start a business selling and installing radios.It is important to note here how young Amateur Radio operators set the stage for great work later in life within the physics community.

Two years later, Tuve earned a master’sdegree in physics. Following graduation, he cyclowas employed by the Carnegie Institution of Washington in a program to measure the height of the radio conducting layer.

Tuve worked under Gregory Breit, who held the position of Mathematical Physicist in the Department of Terrestrial Magnetism at the Carnegie Institution. This experiment would lead to Tuve’s doctoral dissertation. Breit began ionospheric measurements in 1924. He assumed a layer height of 62 miles; the same height suggested in a 1913 publication by De Forest. In addition, Breit was aware of propagation experiments by Albert Hoyt Taylor of the Naval Research Laboratories.

The ARRL Joins In

Albert Hoyt Taylor and his colleagues at NRL, in cooperation
with John Reinartz (1XAM and 1QP) of the ARRL and other radio amateurs, had discovered that high frequency radio waves could be transmitted to a distant receiver while being imperceptible at many points in between. Taylor labeled the gaps skip distances and conducted an in-depth investigation to determine their characteristics. He published detailed experimental measurements of skip distances in early 1925, including with them estimates of the height of the conducting layer previously suggested by Kennelly and Heaviside.

By 1925, Breit and Tuve designed an experiment to measure the height of the conducting layer by transmitting pulsed signals, then receiving the echoes and measuring the time lapse from transmitted pulse to received echo from both the sky wave and the ground wave. Considering the speed of radio waves is the same as the speed of light — that is, constant at 3 × 108 meters per second — Breit and Tuve used basic physics to calculate the distance traveled by the pulse. During a meeting in Washington, DC during November 1924, Breit and Tuve met with several leading radio experts. A plan was conceived in which several powerful radio transmitters would provide the source signal and the received signal would be at the Carnegie Institution. The transmitters were station KDKA in Pittsburgh, Pennsylvania, the National Bureau of Standards station WWV, the Naval Research Laboratories station NKF and coastal station WSC operated by the Radio Corporation of America in New Jersey. (See Figure 1.)



Figure 2 — Ray-path drawing representation of that from Tuve and Breit’s March 1925 article. LL is the postulated refl ecting layer. Ant 1 is the transmitting antenna location. Ant 2 is the receiving antenna location. The distance along the surface is L and the height of the layer is H.

The best results were received from the NRL transmitter, one of the earliest crystal controlled transmitters in use. Breit and Tuve used the new technique of oscillograph recording to analyze the received pulses. On July 28, 1925, they received the first conclusive results of ionospheric reflection at a frequency of 4.2 MHz from a 10 kW transmitter sending 200 μs pulses.

One of the most interesting aspects of their results was that the height of the reflecting layer varied from day to night. Their calculations indicated that the height ranged from 55 miles (88 km) during the day but rose to 130 miles (208 km) at night. They were not yet aware that the layers varied as a result of solar ultraviolet and X-ray emissions, which did not excite the atmosphere when the Sun was not visible. Today, hams recognize that the ionosphere behaves as if it were in several distinct layers at different heights. These are referred to as the D layer at a height of about 30 miles (50 km), the E layer at about 60 miles (100 km) and the F1 and F2 at heights ranging from about w180 miles (300 km)



Figure 3 — Illustration of the operation of a Digisonde that has the capability of portable operation. The system can measure seven observable parameters of refl ected or refracted signals as described in the text.


The method used by Breit and Tuve
to directly measure the ionosphere’s height
was to:

  • Use directional loop antennas for receiving.
  • Record the received pulses from both the sky-wave signal and ground-wave signal.
  • Apply the time difference between the sky-wave signal and the ground-wave signal.
  • From the difference, use their derived equation to measure the layer height.


The derived equation was a slight modification of the Euclidean geometry statement about right triangles known to legions of high school students as the Pythagorean theorem. (See Figure 2.) From this equation and comparing the time for the sky wave to reach the receiver compared to the time for the ground wave to reach the receiver, Breit and Tuve calculated the height of the reflecting layer for 4.2 MHz transmission.

From Tuve and Breit’s 1925 paper, the equation suggested that the time of arrival of the sky wave is given by Tsky wave = (2×H/C)(1 + (L/{2×H}))1/2 where Tsky wave is the arrival time, C is the speed of light, H is the height and L is the length over the surface of the Earth. Whereas the time of arrival of the ground wave is given by:

Tground wave = L/C.

From the difference in the two arrival times, the experimenters could arrive at a virtual height for the reflecting layer. Their results obtained from recording several different transmitting stations suggested a reflecting layer height of about 80 miles (128 km).

From their initial experiments in the 1920s, sounding the Earth’s ionosphere has developed into a remarkable analytical tool. Prior to the WWII, there were few ionospheric sounders in operation — those in England; Washington, DC; Peru; Australia, and the Soviet Union. During the war, the number increased to about 50 stations. By the time of the International Geophysical Year (1957-58), the numbers had increased to about 150.

The techniques used today are a direct offshoot of Breit and Tuve’s 1925 experiments. One of the most common systems is a vertical incidence sounding, referred to as an ionosonde. The ionosonde is basically a pulsed radar operating at a frequency range of about 1 MHz to 40 MHz. The measurement is based on the equation:

H = 0.5 × C × T

where C = the speed of light, T = is
the travel time of the pulse, and H is the layer height (also known as the virtual height).

An example of current ionospheric studies comes from the University of Massachusetts Lowell Center for Atmospheric Research. They developed a low power (300 W) ionosonde named Digisonde that has the capability of portable operation.

The system has the following capabilities: the simultaneous measurement (see Figure 3) of seven observable parameters of reflected, or in oblique incidence, refracted signals received from the ionosphere including frequency, range (or height for vertical incidence measurements), amplitude, phase, Doppler shift and spread, angle of arrival and wave polarization.

This is just one example of the on going research to understand the Earth’s ionosphere. As amateurs who use the HF and VHF regions of the electromagnetic spectrum, we owe much to past and present experimenters. They provide us with an understanding of how our signals propagate around our planet. As either a DXer or ragchewer, we rely on this information to better communicate via radio.

I would like to thank Dr Nelson Klein, Professor of Physics at Bucks County Community College for his valuable discussions while I researched this article.



วันเสาร์ที่ 5 มิถุนายน พ.ศ. 2553

Homeowners Insurance and Your Antenna System

Advice from an agent on financial backup for your station.

บทความโดย Ray Fallen, ND8L

Twenty two years ago, I was just like you. I’d buy an insurance policy to protect my home, my car, my life or my health. While the agent tried to explain it, my eyes would glaze over and my breathing would slow. I would nod my head knowingly, makeall of the appropriate “Why Yes, Mr Insurance Agent, your amazing explanation just couldn’t be clearer” noises, while in my head a voice was whispering the Novena of the Newly Insured: “If something happens, I sure hope it’s covered, for I have not one single clue what this guy is trying to tell me.”

Twenty one years ago, on February 1, 1988, I went over to the Dark Side. I became an insurance agent. This article shares some of what I’ve learned about homeowners insurance and your antenna system.

Caveats and Stuff

Like everything from bulldozers to your morning oatmeal this article comes with some disclaimers:

  • Most homeowners insurance policies written in the US are based on standard language provided by the Insurance Services Office. Each company modifies that language to comply with individual State Insurance Statutes so coverage that applies to towers in Ohio, may not necessarily apply to towers in Florida.
  • Coverage varies from company to company, state to state and country to country.
  • Because of these variations, this article can’t tell you exactly how your antenna installation will be covered. It can, however, give you some talking points to follow when you visit with your insurance agent.



In the wake of Hurricane Ike, W5JON’s antennas looked like this. Can you fi nd the SteppIR in there?

And you are going to do that real soon, aren’t you?

An insurance policy is a legal contract between you (the insur-ed) and the company (the insur-er). The contract is quite specific in its definitions, coverage and the duties and responsibilities of both parties. For example:

  • What’s covered in the policy is in the policy contract.
  • What’s not covered in the policy is in the policy contract.
  • Your duties following a loss are in the policy contract.
  • How the loss will be paid is, you guessed it, in the policy contract.

If you’re starting to see a pattern here, go
to the head of the class.

Here’s the problem: I said the policy was specific — I didn’t say it was always easily understood. Insurance policies are legal documents written in an obscure Old English dialect called Lawyer. You need to visit your agent, who can translate Lawyer into English. If you’re planning an installation, see your agent before you start. If your tower’s already up — what are you reading this for? Go see your insurance agent right now!

Property Coverage

Damage to towers, rotators, towermounted antennas and related cabling is covered by the Dwelling Extensions, Other Structures or Appurtenant Structures coverage listed on the Declaration Pages of your Homeowners Policy. (The specific name and amount of the coverage varies by company.) For example, State Farm’s Ohio Insurance Homeowners Policy defines Dwelling Extensions as “other structures on the residence premises, separated from the dwelling by clear space.” Hmmm, it’s starting to sound like Lawyer, again.

Dwelling extensions are permanently attached to or otherwise form a part of your property, but they are not physically attached to your home (dwelling). Dwelling Extensions are typically covered for 10% of the dwelling coverage amount. For us mere mortals, this may be more than adequate. At K3LR, K8AZ, W3LPL, KC1XX and other serious contest stations it may be a different story.

Remember, tower replacement costs should include professional help in removal,
repair or replacement, in addition to the replacement cost of the damaged gear. Also, consider other dwelling extension items: fences, sheds, pole barns, gazebos, detached garages, flagpoles and in-ground swimming pools, for example. Add up the replacement cost of those structures and if you need more coverage, buy it — now.

Wire antennas in trees and/or ground mounted verticals are generally not permanently affixed to your property (sometimes much less permanently than we’d like) and are considered personal property. The good news is personal property is covered for 50% to 75% of the dwelling amount; the bad news is the coverage is less broad than dwelling extensions, but wind, ice, vandalism and lightning damage are usually covered.

The distinction between dwelling (and dwelling extensions) and personal property is: If something’s “nailed down” and not easily moved, it’s a dwelling or dwelling extension.

If it’s easily moved (even if it’s “nailed down”), it’s personal property.

A Cushcraft R-7 vertical mounted on a piece of pipe pounded in the ground is personal property. Eighty feet of guyed Rohn 55G in 15 cubic yards of reinforced concrete is a dwelling extension. No claims adjuster will ever confuse the two.

One other thing, if you have towers and equipment on property you own or rent away from your primary residence make sure your agent knows. Hams who rent houses or apartments also need coverage. Some renter policies provide personal property coverage only, while others provide 10% of the contents coverage amount for dwelling extensions, like a homeowners policy. Again, see your agent for clarification. If you don’t have renter’s insurance, get some, especially if you have a tower, if for no other property, his insurance company may try to recover the monetary damage from you.

The good news is there’s some protection in your homeowners policy, typically $100,000 to $300,000 of personal liability coverage. The insurance company will hire an attorney to defend you and write a check for damages up to the policy limits.

The bad news is when an attorney parades a teenager in a wheelchair in front of a jury policy limits of $100,000 to $300,000 are just a down payment. (Your argument that this kid was trespassing will probably fall on the jury’s deaf ears.) You are responsible for the rest of the damages — if you’re collectible. You’re collectible if you have wages or other income, equity in your home or business, bank accounts, investments, retirement plans or any other assets that can be attached by court judgment. If you can afford to lose these things — fine. If you can’t, you need to purchase a Personal Liability Umbrella Policy (PLUP) with coverage of at least $1,000,000 per occurrence. It doesn’t cost a lot, typically less than a dollar a day, and will provide great peace of mind.

What’s the bottom line on justifying a PLUP purchase? If you’re sued for everything you earn or own, now and in the future and you lose who do you want to write that check, you or your insurance company? I thought so. Now, go back and read this section again. It’s very, very important.



Hurricane Ike sent this Comet GP3 fi berglass vertical right through the eave.

Filing an Insurance Claim (Honey, Did Your Tower Always Look That Way?)


It might have been a tornado or other windstorm, lightning strike, ice or vandalism but your tower and antennas are damaged. Aren’t we feeling better that we discussed things with our agent before a bad thing happened? It’s time to get busy.

Your primary duties after a loss are to protect your property and the property of others from further damage or loss, then make reasonable and necessary temporary repairs. You obviously want to prevent additional damage, but your insurance company doesn’t expect you to kill yourself doing so. You might want to take some pictures.

Notify your agent of the loss as soon as possible. Many agents and companies have 24/7 claims service, so if the loss happened on Sunday morning, make the call. Follow up with a short letter, fax or e-mail to your agent, to make sure the claim was filed correctly, requesting the claim number and the claim representative’s (adjuster) name and phone number.

After filing the claim, your agent’s involvement will probably be minimal, unless there’s some issue you and the claim representative can’t work out. When your claim is settled, an “attaboy” e-mail to the agent and the claim representative would be a welcome surprise.

Keep Your Claim Organized

Start a claim file, which should include:
  • Notes on conversations with your agent and claim representative, including dates and times.
  • Cost estimates on items to be repaired or replaced.
  • Any time you, your friends or family spend on repairs or cleanup. Your claim by allowing you to offset it against your policy deductible. This is negotiable and should be discussed early in the process. representative may “pay” you for this time,
  • Photographs and inventory of damaged or destroyed items. Do not throw anythingaway until the claim representative says to.
  • Related claim data: the claim number, claim representative’s name, postal and e-mail addresses, office, cell and fax numbers.
Get prices from several vendors. If the items destroyed are no longer available, most insurance policies provide for replacement with items of “like kind and quality.” Document these items and discuss them with your claim representative.

Remember that your claim representative is probably way out of his element. Your damaged tower may be the first one he’s ever seen so he’ll ask lots of questions and need some documentation. That’s okay. Claim adjusters are trained to pay every penny the company owes, not a penny more, not a penny less. He will probably have to justify your settlement check to his supervisor. Make that job as easy for him as you can. He wants this claim off his desk just as much as you want to be back on the air

Your Dollars Have to Make Sense


Also, as my sainted grandmother used to say, “Pigs get fat, hogs get slaughtered.” Some guys think an insurance claim is like hitting the lottery. Not so, Bucko. If you can buy new gear at a great price, turn that price in not the list price. Claims people get real cranky (and rightfully so) if they feel a claim is being “padded.” In this day of Web sites and search engines, trust but verify is easily accomplished. Your claim representative may not know a Force-12 C31XR from next Tuesday but Google does. At best,“padding” slows the process and might leave you with egg on your face; at worst, you may find yourself facing felony insurance fraud charges.

Another thing to remember is that your damaged tower is not as high on the claim representative’s priority list as someone’s home with major structural or fire damage. When bad things happen, there are never enough resources to get things done as quickly as people would like. Be patient and be reasonable.

Most insurance companies write a check for the total damages (less your deductible) when the work is completed and all damaged/destroyed items are replaced. If you want a check prior to the start of work, the claim representative may reduce the payment for depreciation of the damaged property, paying the balance when the item is actually purchased or work is completed. This is consistent with contract language in most homeowners policies and keeps everybody honest.

Most homeowners policies settle losses on a replacement cost basis; meaning you get new stuff for old when the new stuff is purchased. Make sure you have a replacement cost policy before you have a loss — another good reason to see your agent real soon

Caveat Contractor

If you hire a contractor to repair or replace your tower, insist he provide you with a
current certificate of contractor’s liability insurance (his malpractice policy), a current certificate of Worker’s Compensation coverage and local references. If he’s a professional, this won’t be a problem. If he’s a fly-by-nighter, he’s probably not insured and you just don’t need those headaches. If the contractor tells you his employees are “subcontractors,” you’ll need to see the “subcontractor’s” insurance documentation. Do not even consider bending on this.

Your contractor may ask for some payment up front. It would be wise to include your claim representative in that discussion since he’ll be writing the checks.

Here’s the bottom line: Don’t rely on your ham radio buddies, your neighbor or your brother-in-law for advice on insurance matters. Call your agent right now, update him on your installation and ask hard questions. “If my tower and antennas are damaged, how will my policy cover the loss?” If your agent doesn’t know, make sure he finds out and then shows you in writing (in the policy) how losses will be covered or why they won’t be. If there are gaps in coverage, what will it cost for what you need? Photograph your installation and give your agent an accurate inventory of your gear.

Here’s a little secret. Everytime you pay your premium, your agent gets paid. (All right, I said it was a little secret.) If your agent can’t or won’t provide you with the service you deserve, he’s not earning his keep. It’s time to go shopping for a new company or a new agent with your old company.

Finally, and for the last time, please make it a priority to visit your agent and review
your policies. Insurance agents are just like you, we don’t like surprises and we don’t like conflict. We do feel pretty good when we take care of a client’s claim and put him back to where he was before the loss happened.

วันศุกร์ที่ 4 มิถุนายน พ.ศ. 2553

Baluns — What’s the Story?


สายอากาศหลากหลายชนิดสามารถทำงานได้ดีกว่าถ้าทำงานร่วมกับบาลัน คุณสามารถชื้อหามาใช้ แต่ !! ทำไมคุณไม่สร้างมันขึ้นมาเองละ?

Many antenna systems work better with a balun. You can buy them, but why not build your own?


บทความโดย Dick Arnold, AF8X จาก QST June 2008

 
If you like to experiment with antennas, sooner or later you will need a balun. The name balun mean balanced to unbalanced. Virtually all current radios are designed to load into an unbalanced feed line, typically coaxial cable.

ถ้าคุณเป็นคนที่ชอบทดลองกับสายอากาศ ไม่ช้าไม่นานคุณก็จะมีความจำเป็นต้องพบเจอกับเจ้าบาลัน ซึ่งบาลันย่อมาจาก
balanced to unbalanced วิทยุสื่อสารในปัจจุบันล้วนแล้วแต่ออกแบบให้ต่อกับโหลดและสายนำสัญญาณแบบไม่สมดุล (unbalanced) อย่างเช่น สาย Coaxial

Enter the Balun

Many popular antennas, λ/2 dipoles for example, are inherently balanced. They will generally work in the expected manner if fed with a 1:1 balun at the center feed point where the coax feed line is connected. The dipole’s feed impedance is in the range 50 to 100 Ω, depending on the height above ground. That’s not a bad match to the radio’s 50 Ω expectation, but the antenna is a balanced load. The balun will convert the feed point to one more suitable for unbalanced coax and thus provide a radio friendly load.

สายอากาศยอดนิยมหลาย ๆ แบบยกตัวอย่างเช่น สายอากาศฮาฟเวฟไดโพล คุณสมบัติของมันจะเป็นสายอากาศแบบสมดุล มันสามารถทำงานได้อย่างดี ถ้าเราใช้บาลัน 1:1 เข้าร่วมตรงจุดที่บ้อนสัญญาณ
impedance ของสายอากาศไดโพลอยู่ในช่วง 50 ถึง 100 โอห์ม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความสูงเหนือพื้นผิวดิน และวัสดุไกล้เคียง ค่า impedance ประมาณนี้ไม่ทำให้การ Match ดูน่าเกลียดอะไร แต่ที่สำคัญคือสายอากาศไดโพลเป็นสายอากาศแบบสมดุล ตัวบาลันจะช่วยแปลงระบบที่ไม่สมดุลของวิทยุและสายนำสัญญาณให้เข้ากับระบบสมดุลของสายอากาศไดโพล

Other balanced antennas have different impedances and if it is around 200 Ω, a 4:1 balun can be used. Commercial baluns are available from many sources for about $15 to $100, depending on power rating, weatherproofing, frequency range and connector type. I found that baluns are easily homebrewed for much less cost than manufactured models.

สายอากาศแบบบาลันบางแบบมีค่า
impedance เป็นอย่างอื่น เช่น 200 โอห์ม บาลัน 4:1 สามารถแก้ปัญหานี้ได้ บาลันที่มีขายกันอยู่ในท้องตลาดมีราคาตั้งแต่ประมาณ $15 ถึง $100 ขึ้นอยู่กับ อัตราการทนกำลังส่ง,การป้องกันน้ำ,ความกว้างของความถี่ใช้งาน และรูปแบบขั้วต่อเป็นต้น แต่ผมพบบาลันที่สามารถประกอบขึ้นได้เองได้อย่างง่าย ๆ และมีราคาถูกกว่าที่มีขายตามท้องตลาดทั่วไป


 

Figure 1 — At A a schematic of a homemade 4:1 balun. At B is a photo of the completed unit.

รูปที่ 1 ในรูป A แสดงแผนฝังทางไฟฟ้าของหม้อแปลงบาลัน 4:1 ส่วนรูป B เป็นรูปที่ประกอบขึ้นมาจริง ๆ

It should be pointed out that many hams connect coax directly to their dipoles without a balun and report satisfactory performance. Any resulting current due to unbalance will flow down the outside of the coax. The amount will depend on the coax length and the impedance to ground of the shield as it terminates at the radio or tuner. Those unbalanced currents can cause radiation that may distort antenna patterns or result in RF on equipment chassis, sometimes causing feedback and other problems. If you don’t have any of those problems, you can likely get away without a balun, but it almost never hurts to have one!

Rolling Your Own

Figure 1 shows a favorite 4:1 balun of mine that I found on the Internet. It uses an FT 114-43 toroid core wound with six turns of 16 gauge speaker wire. As indicated in the schematic, Figure 1A, the silver and copper color conductors are labeled A and B. The conductor A from one end and conductor B from the other end are spliced and connected to the shield side of a coax connector.



พันบาลันด้วยตัวเอง

รูปที่ 1 แสดงให้เห็นถึงบาลัน 4:1 ซึ่งผมพบมันในอินเทอร์เนทสามารถสร้างได้โดยใช้แก Toroid เบอร์ FT 114-43 พันจำนวน 6 รอบด้วยสายลำโพงเบอร์ 16 ในรูป 1A สายตัวนำสีเงิน และสีทองแดง เชื่อมต่อกันที่จุด A B ปลายสายด้าน A ก็จะไปอีกฝั่ง ปลายสายด้าน B ก็จะแยกไปอีกฝั่ง ทำการปอกสายแล้วนำไปต่อกับขั้วต่อของสาย Coaxcial
 
The remaining conductors are the balanced line inputs. The coax connector (unbalanced output) is connected to the A conductor. The balanced line input is connected to two banana plugs; the unbalanced output is connected
to either a BNC or SO-239 type coax connector. The connectors are mounted in either a metal or plastic box and the toroid is secured to the box with hot glue. The completed unit is shown in Figure 1B.




The 1:1 current balun I use was made using another FT 114-43 toroid wound with 10 turns of RG-174 miniature coax. One end of the coax is connected to the unbalanced connector and the other end is connected to a dual banana jack as shown in Figure 2A.


บาลัน 1:1  ผมพันอีกแบบคือใช้สาย RG-174 พันบนแกนเบอร์ FT114-43 จำนวน 10 รอบ ปลายด้านหนึ่งต่อกับขั้วต่อที่ไม่สมดุล ปลายอีกด้านต่อกับ ขั้วต่อแบบบานาน่า (เป็นชื่อเฉพาะสำหรับเรียกขั้วต่อแบบนี้) ดังในรูป 2A

Again all this could be mounted in a suitable sized box. The unit with connectors shown in Figure 2B.

As you can see there is nothing too complicated in creating a homebrew balun.These two examples are only two of the many designs using smaller or larger toroids and wire. The toroids I used were purchased from www.kitsandparts.com, but there are many other suppliers.

This design is suitable for use with well matched antennas up to power levels around 100 W. For higher power, use larger diameter cores and shift to RG-58 coax.

ในการออกแบบของผมนี้เหมาะสำหรับการใช้งานได้ถึงประมาณ 100 วัตต์ ถ้าต้องการให้ทนกำลังส่งสูงกว่านี้ ต้องเพิ่มขนาดของแกน Toroid ให้ใหญ่ขึ้น สายนำสัญญาณที่นำมาพันก็ต้องใช้เบอร์ RG-58

 If you have an interest in learning more about baluns, check out Jerry Sevick’s book, which will provide designs for many different impedance ratios and power levels. 

ถ้าคุณสนใจศึกษาเรื่องบาลันให้มากขึ้นกว่านี้ ลองอ่านหนังสือของ Jerry Sevick ซึ่งเขาได้จัดทำบาลันไว้หลายรูปแบบ ทั้งอัตราส่วน Impedance และดับกำลังที่ต่างกัน ให้เราได้อ่าน

 

Figure 2 — At A a schematic of a homemade 1:1 choke balun. At B is a photo of the completed unit with connectors attached.


 รูปที่ 2 ในรูป A แสดงแผนฝังทางไฟฟ้าของหม้อแปลงบาลัน 1:1 ส่วนรูป B เป็นรูปที่ประกอบขึ้นมาจริง ๆ พร้อมด้วยต่อขั้วต่อสาย


 ตัวอย่างหนังสือของ Jerry Sevick (สามารถหา Download ได้ลองค้นดูให้ดีๆครับ)

Hairpin Tuners for Matching Balanced Antenna Systems

Balanced Transmatch designs for 28 to 450 MHz. ATU สำหรับสายอากาศแบบบาลัน ความถี่ตั้งแต่ 28 ถึง 450 MHz

บทความโดย John Stanley, K4ERO

Once more, the advantages of ladder line for HF antennas were well presented in July 2008 QST.Before WWII surplus brought us cheap coax, balanced feeders were almost always used for VHF as well.

In the January 1942 QST reproduction that was included with The 2007 ARRL Handbook, we find that both home-brew and commercial VHF gear all used balanced
lines.2 For a given cost, open wire ladder line, window line or even TV twin lead can give you a lower loss installation than trying to buy large diameter coax in an effort to keep the losses to an acceptable level.

This is dramatically demonstrated by comparing losses in various line types.3 So, we wonder, why do so few present-day operators use ladder line or twin lead on the VHF frequencies? Might one reason be the lack of suitable antenna tuners (transmatches) for those bands? If balanced tuners were available, would ladder line be as popular at VHF as it has become at HF?

Balanced Tuners for HF Use

The ARRL Handbook, The ARRL Antenna Book and other ham publications have
always included designs for balanced tuners. Adam Nathanson, N4EKV, has one
of many good Web sites showing this type of tuner at www.n4ekv.com/tuners.asp. I have used tuners like this for years with good results. Figure 1 shows the one I use at up to 100 W on the HF bands.


Figure 1 — K4ERO balanced tuner for 60 through 15 meters.

รูปที่ 1 บาลันจูนเนอร์ย่านความถี่ 60 - 15 มิเตอร์ของ K4ERO

As noted in Volume 6 of The ARRL Antenna Compendium, I lean toward tuners
with a fixed link and tapped coil.The match is found by tuning the capacitor and
adjusting the output side to connect to a variable number of turns, keeping the taps equidistant from the coil ends. Other versions use the taps for coarse tune and a variable capacitor in series with the link for finer tuning.

Balanced Tuners for the Higher Frequencies

One of the problems with this type of tuner is that as the frequency goes higher, the number of turns on the coil goes down rather quickly. By the time you get to 28 MHz, there may be only four turns on the coil. This means that the adjustment steps available are very limited. You can tap to either two or four turns, or if you are willing to unbalance the tap positions, or can access the opposite side of the coil, you could use one or three turns. In either case, the operation is compromised. Another approach is to connect one tap to the bottom of the coil, instead of to the top, effectively using fractions of a turn rather than whole turns, but this often is not feasible from a mechanical standpoint.

In addition the symmetry and thus the balance are affected. If this type of tuner is to be used on 10 meters and higher, we need to rethink the design.

Figure 2(A) is a schematic of the conventional tapped link coupled tuner. Figure
2(B) is a representation of what I call a hairpin tuner. The electrical properties are essentially identical, but the physical layout of the hairpin type is optimum for the higher frequencies. By making the main inductor in the shape of a hairpin, or shorted transmission line, instead of a single layer solenoid coil, as is used in the conventional design, the tuner becomes much easier to build and adjust. The use of a short short-circuited transmission line section as an inductor is nothing new. It has been used for VHF/UHF circuits for many years.


Figure 2 — Balanced tuner confi gurations. At (A) conventional tapped coil based tuner, at (B) the hairpin equivalent.

Building Hairpin Tuners

For some time I have been using a hairpin inductor in a balanced tuner for 6 and 10 meters, and recently I built one for each of the 144, 220 and 432 MHz bands. The approach is the same on each frequency. A section of transmission line was used instead of the coil typically used on lower frequencies.

The capacitor was a split stator or butterfly design. The input link is a single turn inductor that overlaps a portion of the main transmission line inductor and the output taps were taken at whatever point of the hairpin that gives the best match.

The advantage of this layout is that moving the taps to any point on the hairpin is the same as tapping on different numbers of turns on a coil, except that with the hairpin, it is very convenient to make the adjustment in as fine a step as may be desired. In all of my designs, the coupling loop is held to the main hairpin by cable ties. This allows some adjustment of the coupling loop, but holds the loop sufficiently snug so that it is not likely to move around accidentally. Use less loop coupling for higher Q with more selectivity and more loop coupling for lowest loss.



Figure 3 — Hairpin tuner for 6 and 10 meters.


Figure 4 — 144 MHz version of a hairpin tuner.

Making them Play

The frequency tuning range percentage will depend on the capacitor used. For widest range, select one with a high minimum to maximum capacitance ratio. All of the capacitors I have tried have provided adequate range to cover the desired amateur
band. The range can be extended to cover a second band by putting fixed capacitors in parallel with the variable tuning capacitor.

For example, the 6 meter version, shown in Figure 3, works for 10 meters with the addition of a parallel 40 pF fixed ceramic capacitor, while the 220 MHz version, shown in Figure 5, works fine on 2 meters with the addition of a 12 pF ceramic. As it is, the 2 meter version just makes it to 222 MHz, so two bands are possible without switching caps. A single tuner could also work on 10 and 6 meters without switching by careful component selection

Capacitor Options

The most difficult component to find will likely be the split stator capacitor. There are ways of designing your own capacitor and it is made easier because of the relatively small capacitance required at these frequencies. For all of the designs shown here, I took capacitors from my well stocked junk box. You less well equipped folks will have to search at a hamfest or check out the basement of one of the local old timers.


Commercial capacitors are available, but the price may shock you. You could also choose to use a single section capacitor instead of the split stator. In that case, the capacitor shaft and frame will be “hot” and must be floated above ground. You will have to tune it via a long insulated shaft. And, of course, the balance will be somewhat compromised.

The method does work and a suitable single section capacitor may be easier to find, however . Alternatively you could use a pair of identical capacitors to ground if you adjusted them each to the same setting or worked out a common shaft arrangement. Fussy, but it could work. Target dimensions and component values for the bands in this range are shown in Table 1.



Table 1 Hairpin Tuner Component Values, Dimensions and Frequency Range

Inductor Choices

The length of the hairpin will depend on the value of your capacitor. The values below
represent tuners I have built and should give you a good starting point. Match the hairpin width to the spacing of the capacitor terminals, or bend the ends of the hairpin in or out at the capacitor end in order to make the connections. Spacing does affect the inductance value so keep it close to what you see in the photos.

My inductors are 1⁄8 inch diameter brass rod, but they could be soft copper tubing or wire in sizes from 12 gauge up to 1⁄4 inch. Brass welding rods from the hardware store could also be used. A smaller diameter means the hairpin should be shortened a bit as the inductance per inch will be higher. The links should be insulated wire, either enameled or PVC coated or, best of all, Teflon insulated. The 6 meter tuner in Figure 3 uses the shield of Teflon coax as the link. My links do not make electrical contact anywhere with the main hairpin. The coax shield and center of the hairpin could both be grounded to a chassis, if desired.



Figure 5 — Hairpin tuner for 144/222 MHz enclosed in its box.

Tuning Up

Tuning consists of setting the taps to an intermediate position and adjusting the capacitor for minimum SWR. If SWR is not as low as desired, move the taps a bit either towards or away from the capacitor and readjust the capacitor. You should be able to find tap settings that allow the SWR to be reduced to 1:1.

Safety Considerations

Note that neither of the tuners described above are shown installed within a chassis of any kind. This is to show the construction more clearly. Also, I must admit that during tests, I got away with this because I used low power and am very careful not to touch the hot parts of the circuit. I also have a nonmetallic operating desk. The open construction is useful during experiments.

I definitely do not recommend this approach for general use. You will want to put your tuner in a shielded box of some kind, probably with a hinged lid to allow you to move the taps as shown in Figure 5. You should never adjust the tap clips with
power applied. The tuning shaft should be brought out through the enclosure where an insulated knob should be installed for tuning even though with a split stator capacitor the shaft should be at ground potential. For high power, the use of a suitable enclosure is essential, especially if the tuner is to be installed close to the operating position. This is to prevent RF burns from contact as well as exposure to excess RF levels.

Remember that your body is more susceptible to pick up from VHF fields than is the case at HF. If you put the tuner well away from the operating position in a place that is protected from access by family members or pets, you may be able to use a somewhat more open construction as is sometimes done with conventional home brew tuners. Radiation from an unenclosed tuner of any type can be enough to cause interference with nearby electronics devices and could cause fires if anything flammable comes in contact with the hot parts of the circuit.


Figure 6 — 432 MHz version of a hairpin tuner.

These tuners have been tested with 100 W on 10 and 6 meters, 50 W on 2 meters and 20 W on 70 cm, the maximum output of my rig. For higher power, the designs can be scaled, remembering that the bigger it gets, the lower the frequency for the same geometry.

Thus, a design similar to that used here for 432 MHz, but three times larger, would probably work fine with a full kW, but on 144 MHz. Since my 20 W, 432 MHz design uses an inductor that is about as short as is practical (see Figure 6), getting up to 1 kW at 432 MHz, might prove difficult with this design. At the least, a different type of
capacitor would be required.

I hope that these simple to build and adjust tuners will start a trend towards greater use of balanced feeders on the higher frequencies just as ladder line has become the favorite for many on the lower bands.

A Simple Transformer to Measure Your Antenna Current

วงจรหม้อแปลงแบบง่าย ๆ สำหรับวัดกระแสในระบบสายอากาศของคุณ

SWR doesn’t give you the whole story you need an RF current meter.
บทความโดย Paul Danzer, N1II (จากหนังสือ QST ฉบับ September 2009)

In a recent QST article, Eric Nichols, KL7AJ, presented a good idea monitoring the RF current into your antenna system to insure optimum tuning. Actually, it was the second time it was mentioned to me — George Peters, K1EHW, suggested the same thing to me several months before. At the end of Eric’s article, he proposed using a current transformer to do the monitoring.

Making a Current Transformer

This could be as simple as a turn of wire through a ferrite core and several turns of
wire around the core to form a transformer. The output of the transformer would be proportional to the current through the wire.

Making it Happen

This seemed simple enough, and the result of one hour’s work is shown in Figure 1. The core used was a T37-6. T37 designates the size (0.37 inches OD), picked so the insulated center conductor of RG-58 (or RG-59) would fit comfortably through the core center. The 6 designation relates to the frequency application of the ferrite mix, in this case 2 to 50 MHz.

Searching the ARRL suppliers’ data base, it appears that Alstar Magnetics offers this core; an alternate would be a Palomar F37 with mix 61. There is no criticality here — if you want to try it, strip a core from any old source — perhaps from a junked PC power supply or computer cable. It may not be the most efficient RF transformer ever built, but if it works it will do the job.

Wrap 20 turns of 24 gauge enameled wire as the transformer secondary. The secondary is connected to half wave rectifier consisting of a silicon diode (1N914), a 10 kΩ resistor as the load and a 0.1 μF capacitor as a filter (see Figure 2). A high-impedance voltmeter (the $10 variety) is connected to the two pin jacks to serve as an indicator.

The unit shown was tested with a 100 W transmitter on all bands from 80 through 10 meters. Performance across each band was relatively uniform, considering the probable variation of SWR and power though the feed line as the frequency was varied.

Hook up the rest of the circuit as shown in Figure 2 and connect a meter to the terminals.



Figure 1 — View of the transformer and simple circuitry that make up the relative RF current meter.

รูปที่ 1 โครงสร้างประกอบด้วยหม้อแปลงและวงจรแบบง่าย ๆ ลักษณะเดียวกับวงจรวัดกระแส RF

What we Have

The object here was not to get an exact measure of the antenna current. What I wanted
was a relative measure, so I could see if anything was going wrong, or use it as a way to
adjust my antenna tuner for the maximum signal to the antenna. Commercial stations use a current meter, mounted at the connection of the feed line to the antenna, to monitor output. Since they know the antenna impedance and their meters are calibrated, they can determine precise power into the antenna.

If you enjoy low power (QRP, typically 5 W or less) or very low power (QRPP, less than 1 W) operation, more turns may be needed and can easily be added. Similarly, if your meter does not have enough sensitivity, more turns may be called for. If after assembly the core is not firmly in place, held by the friction of the secondary on the primary wire, a drop of glue can be used to secure it all together.

Putting it to Use

The current meter consumes a miniscule fraction of the output power, so, can be left in the line, or removed when not in use. You may even find a meter case and a surplus meter at a hamfest that will work with it to give continuous indication without tying up your bench meter. I suggest writing the relative current indication for each band in your log. Later, if something seems amiss, it is then an easy job to compare your readings to the recorded ones to find out if the problem is in your antenna system.



Figure 2 — Schematic diagram of the relative RF current meter. Nothing about the circuit is critical. See text for parts information.

วันอังคารที่ 1 มิถุนายน พ.ศ. 2553

CQ WPX 2010 CW ของ HS8JYX


การแข่งขันCQ World-Wide WPX Contest (CW) 2010 ครั้งนี้ ผมเลือกแข่งขันแบบ Single Operator Low ย่านความถี่ 14 MHz ใช้สายอากาศไดโพลที่ทำไว้นานแล้ว 2 ต้น สลับไปมา



ความถี่หนาแน่นมาก แม้จะรับด้วยไดโพล ความสูงแค่ 6 เมตรก็ตาม (ช่วงที่อากาศปิด ก็เงียบเหงาเหมือนกัน ต้องไปนั่งฟัง Band อื่นแก้ขัด ไม่ก็นอนเอาแรง)


สำหรับวันเสาร์ ตั้งแต่เข้าถึงเย็น สภาพอากาศดีมาก ติดต่อได้ไกล ทางฝั่งอเมริกา หลายสถานี พอมาวันอาทิตย์ ติดต่อได้น้อยกว่า

อุปกรณ์ในการแข่งขัน ไม่มีอะไรมาก อุปกรณ์วิทยุและสายอากาศ สุดท้ายที่สำคัญคือหูและการฝึกฝน เพราะการแข่งขันใช้รหัสมอร์ส ซึ่งรับด้วยหู รหัสมอร์สก็เหมือนเพลงยุทธ เราต้องฝึกเพลงยุทธให้เต็มที่ก่อนจะท่องยุทธจักร ในการแข่งขันแต่ละครั้งคงได้เทคนิคอะไรกลับมา เพื่อมาปรับปรุง ฝึกฝน แก้ไขในส่วนที่บกพร่อง

ตัวอย่าง eQSL ที่ได้รับมา

JE1GNG

YB4IR

JA1DUP

AH7C

RT4F

ES9C

JR3RWB

N6QQ

NG6S

LotW บางส่วนในงานนี้

Link :: http://www.hs8jyx.com

วันพฤหัสบดีที่ 27 พฤษภาคม พ.ศ. 2553

ข้อเปรียบเทียบระหว่างสาย Coaxial กับสายชนิดสมดุล Balance line

สายนำสัญญาณชนิดต่าง ๆ เราสมมุติว่าไม่มีความต้านทานภายในสาย แต่ความเป็นจริงแล้วสายนำสัญญาณทุกชนิด มีการสูญเสียกำลัง เนื่องจากความต้านทานภายในตัวนำ และการรั่วไหล (Leakage) ของประจุในสายไดอิเล็กตริกที่หุ้มสาย นอกจากนี้ยังมีการสูญเสียเนื่องจากการแพร่คลื่นอีกด้วย รูปด้านล่าง เป็นกราฟแสดงการลดทอนของสายนำสัญญาณแบบต่าง ๆ เช่น สาย Coaxial RG-58/U และ RG-8U ซึ่งมีค่าอิมพีแดนซ์ 52 โอห์ม



และสายสมดุลเบอร์ 214-022 ซึ่งมีอิมพีแดนซ์ 300 โอห์ม จะเห็นว่าการลดทอนกำลังของสายสมดุลจะน้อยกว่า

ในการติดตั้งสายนำสัญญาณแบบสมดุล เราต้องป้องกันมิให้มีความชื้นบนสาย เพราะความชื้นจะทำให้ค่าไดอิเล็กตริกเปลี่ยนไปและจะทำให้ค่าอิมพีแดนซ์ประจำตัวของสายนำสัญญาณเปลี่ยนตามไปด้วย ซึ่งผลอันนี้ทำให้สภาวะไม่แมตช์เกิดขึ้น (Mismatch)

นอกจากนี้การติดตั้งจะต้องให้สายนำสัญญาณอยู่ห่างจากตัวนำหรือโลหะอื่น ๆ บริเวณไกล้เคียง โดยระยะห่างของสายนำสัญญาณจากตัวนำอื่น ๆ จะต้องเท่ากับ 2-3 เท่าของระยะห่างจสกสายนำสัญญาณทั้งคู่เป็นอย่างน้อย เช่น ระยะห่างระหว่างสายตัวนำทั้งคู่ 1/2 นิ้ว สายนำสัญญารจะต้องติดตั้งไว้ห่างจากตัวนำอย่างน้อย 1 ถึง 1.5 นิ้ว นั่นคือเราต้องมีฉนวนยึดสาย

สำหรับสาย Coaxial นั้นจะมีซีลด์ต่อลงกราวด์ ฉนั้นการติดตั้งจึงไม่ค่อยมีปัญหา (จะแปะติดกับโลหะได้) ปัญหาความชื้นก็มีน้อย เพราะมีฉนวนหุ้มทั้งชีลด์และตัวนำภายใน เว้นแต่น้ำจะซึมเข้าไปในสาย สรุปแล้วสายนำสัญญารแบบสมดุล มีข้อดีคือมีการลดทอนกำลังน้อย แต่สาย Coaxial ก็สะดวกในการใช้งานเพราะติดตั้งง่ายกว่า

ภาพสายนำสัญญาณแบบ
Balanced line จาก http://en.wikipedia.org


ภาพสายนำสัญญาณแบบ Coaxial จาก http://en.wikipedia.org



Link ::http://www.hs8jyx.com

วันจันทร์ที่ 24 พฤษภาคม พ.ศ. 2553

สายอากาศฮาร์เวฟ ชนิดพกพา - half wave antenna



ใช้ลายพริ้นแทนคอยล์ ไม่ต้องมีกราวนด์เพลน สร้างง่าย เสร็จได้ในชั่วโมงเดียว และราคาถูกมาก

ผมไม่แน่ใจว่าจะเรียกสายอากาศที่จะแนะนำต่อไปนี้เป็น "ต้น" หรือเป็น "เส้น" หรือเป็น "ขยุ้ม" ดีเพราะคุณเควิน เจมส์ G6VNT ผู้เป็นต้นคิดท่านทำมาสำหรับการม้วนเก็บโดยเฉพาะ คือตามลักษณะนามของสายอากาศก็ควรเรียกด้วยคำว่าต้น แต่รูปร่างมันในยามใช้งานดูคล้ายสายไฟจึงน่าเรียกว่าเส้น และเวลาเก็บหรือพกพามันสามารถม้วนติดตัวไปเป็นขยุ้ม ... แต่ก็ช่างเถอะเอาเป็นว่ามันสร้างง่าย พกพาง่าย และใช้งานได้ดี ราคาไม่เกิน 50 บาท คุณจ่ายแค่นี้กับเวลาอีกไม่ถึงชั่วโมง คุณก็จะได้สายอากาศที่ซุกไว้ตรงไหนก็ได้ เวลาฉุกเฉินก็เพียงแค่แขวนขึ้นไปบนยอดไม้ชายคา ช่วยในการรับส่งดีกว่าสายอากาศที่ติดอยู่กับเครื่องมาก

วันอาทิตย์ที่ 23 พฤษภาคม พ.ศ. 2553

VHF DX การติดต่อสื่อสารทางไกลย่าน VHF



VHF DX การติดต่อสื่อสารทางไกลย่าน VHF
หลายครั้งที่สัญญาณทางไกล Contact เข้ามาทดสอบสัญญาณ หรือบางครั้งเพื่อนสมาชิกก็แจ้งว่าให้เปลี่ยนความถี่ไปทดสอบสัญญาณทางไกลกับเพื่อนสมาชิกต่างจังหวัด ที่อยู่ไกล ๆ หลายท่านคงเคยสงสัยว่าทำไมสัญญาณจึงเดินทางจากตำบลหนึ่งไปยังอีกตำบลหนึ่งได้บ้างไม่ได้หรือบางแห่งได้ปีละครั้งสองครั้งเท่านั้น



จากประสบการณ์นั้นเคยรับ Contact จากเพื่อนสมาชิกจากจังหวัดปัตตานีในขณะที่เราอยู่กรุงเทพ หรือเคยใช้เครื่องมือถือสายอากาศควอเตอร์เวฟยืนอยู่ริมแม่น้ำเจ้าพระยาติดต่อกับเพื่อนสมาชิกจังหวัดลพบุรีได้หรือใช้เครื่องมือถือเสายางติดต่อกับเพื่อนสมาชิกจังหวัดราชบุรีได้ เมื่อขึ้นไปอยู่บนตึกสูง 150 เมตร เป็นต้น



การแพร่กระจายคลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุที่แพร่กระจายคลื่นออกไปจากสายอากาศนั้น จะมีการแพร่กระจายออกไปทุกทิศทางเมื่อใช้สายอากาศรอบตัวและเมื่อเราใช้สายอากาศทิศทางก็จะแพร่คลื่นไปในทิศทางที่เราต้องการมากกว่าทิศทางอื่น คลื่นวิทยุเป็นพลังงานที่สามารถเดินทางไปในอากาศด้วยความเร็วเท่าแสง คลื่นวิทยุที่มีความถี่ไม่เท่ากัน แต่ละความถี่จะมีคุณสมบัติในการแพร่กระจายคลื่นไม่เหมือนกัน




คลื่นวิทยุย่าน VHF

คลื่นวิทยุย่าน VHF โดยปกติจะมีการเดินทางเป็นเส้นตรง (Direct Wave) เป็นคลื่นวิทยุที่จัดอยุ่ในประเภทคลื่นดิน (Ground Wave) ซึ่งการเดินทางอยู่ใกล้ ๆ ผิวโลกจึงเรียกกันอีกอย่างหนึ่งว่าคลื่นผิวดิน (Surface Wave)

คลื่นผิวดินที่มีความยาวคลื่นย่าน VHF หรือสูงกว่าย่านนี้จะเดินทางไปได้ไม่ไกลมาก เนื่องจากสักษณะทางภูมิศาสตร์และสิ่งกีดขวางต่าง ๆ

เมื่อความถี่สูงขึ้น ความยาวคลื่นก็จะน้อยลง วัตถุที่ใหญ่ เช่นภูเขา ตึกใหญ่ ๆ จะมีผลต่อการแพร่กระจายคลื่น เช่นที่ความถี่ 30 KHz จะมีความคลื่นเท่ากับ 10,000 เมตร เมื่อเทียบกับภูเขาแล้วภูเขาส่วนใหญ่จะมีขนาดน้อยกว่านี้จึงลดทอนการแพร่กระจายคลื่นน้อย

แต่ที่ความถี่ย่าน VHF ความถี่ 150 MHz มีความยาวคลื่นเพียง 2 เมตร วัตถุที่ใหญ่กว่าขนาดของความยาวคลื่น เช่น เนินเขา ภูเขา ตึกใหญ่ ๆ จะมีผลต่อการลดทอนสัญญาณ VHF มากทีเดียว


คลื่นพื้นดินจะได้รับผลกระทบกระเทือนจากแรงดึงดูดของโลกโดยตรงอีกส่วนหนึ่ง คลื่นบางส่วนจะถูกดูดกลืนทำให้อ่อนกำลังลงเรื่อย ๆ ตามระยะทางนอกจานั้นแรงดึงดูดของโลกยังทำให้คลื่นวิทยุย่านนี้โค้งไปตามผิวโลกอีกด้วย ส่วนคลื่นวิทยุที่พุ่งเลยระยะสายตาไปนั้นจะพุ่งทะลุชั้นบรรยากาศไอโอโนสเพียร์หายไปในบรรยากาศ ทำให้สถานีที่อยู่ไกล ๆ รับสัญญาณไม่ได้

การเดินทางที่ไปได้ไกลกว่าระยะสายตา

ในบางภูมิประเทศ บางฤดูการและบางเวลาคลื่นวิทยุเดินทางไกลเกินกว่าระยะสายตาหรือระยะที่เคยติดต่อกันได้โดยคลื่นวิทยุย่าน VHF นี้จะไปสะท้อนชั้นบรรยากาศ Troposphere แต่การเดินทางไปไกลกว่าปกตินั้นจะเป็นได้เพียงครั้งคราว ไม่สม่ำเสมอ


นอกจากนั้นระยะขอบฟ้าของคลื่นวิทยุ (Radio Horozon) ที่เพิ่มไปจากปกติเมื่อคลื่น VHF เดินทางไปตามส่วนโค้งของผิวโลกได้ไกลเกินกว่าระยะสายตา และเป็นการเดินทางที่หวังผลได้ ส่วนที่เพิ่มนี้มีค่าประจำอยู่ค่าหนึ่งเรียว่าค่า K ซึ่งโดยเฉลี่ยประมาณ 1.64

ปรากฏการธรรมชาติกับคลื่นย่าน VHF

การเคลื่อนที่ไปตามผิวโลกของคลื่น VHF นั้นจะมีชั้นบรรยากาศชั้น Troposphere มาเกี่ยวข้องด้วย การที่ชั้นบรรยากาศ
Troposphereที่อยู่รอบ ๆ ผิวโลกนั้นจะเป็นตัวทำให้คลื่น VHF เดินทางโค้งไปตามชั้นบรรยากาศชั้นนี้เสมือนว่าเดินทางไปในท่ออุโมงค์

ในเวลาหัวค่ำ พื้นผิวโลกจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วหลังจากที่ได้รับความร้อนมาทั้งวัน ส่วนชั้นบรรยากาศชั้น
Troposphere นั้นจะค่อย ๆ เย็นตัวลงอย่างช้า ๆ และในขณะที่อากาศในตอนเช้ามืดที่โลกร้อนขึ้นเพราะถูกแสงแดด แต่ชั้นบรรยากาศ ชั้น Troposphere ยังมีความเย็นอยู่ หรืออากาศเย็นตามภูมิภาคต่าง ๆ อากาศร้อนต่าง ๆ มีผลทำให้คลื่นย่าน VHF เดินทางไปไกลกว่าปกติ

ระยะสายตาของ
คลื่นย่าน VHF

ระะยะการติดต่อสื่อสารในระยะสายตาของคลื่นวิทยุ VHF หาได้จากสูตร (ดูได้จากรูป) เมื่อเรายืนพูดวิทยุอยู่นั้นจะมีระยะสายตาประมาณเท่าใด สมมุตรว่าขณะที่เรายืนพูดคุยวิทยุอยู่นั้นมีความสูงจากพื้นผิวโลกประมาณ 1.6 เมตร เมื่อแทนค่าสูตรแล้ว 1.26 X 4 = 5 กิโลเมตร เพราะฉนั้นระยะสายตาโดยประมาณเมื่อเรายืนพูดวิทยุอยู่ ก็จะอยู่ที่ 5 กิโลเมตร ถ้าหากมีสิ่งกีดขวางก็จะทำให้คลื่นวิทยุถูกลดทอนลงไปอีกมาก



รูปที่ 3 บรรยากาศชั้น Troposphere





ในบางครั้งจะสังเกตได้ว่าเมื่อใช้เครื่องมือถือระยะการติดต่อจะได้น้อยกว่า 5 กิโลเมตร หรือบางครั้งอาจจะได้มากกว่า 5 กิโลเมตร ซึ่งขึ้นอยู่กับคู่สถานีของเราว่าอยู่สูงเท่าใด หากเป็นเครื่องมือถือที่ยืนอยู่บนพื้นดินด้วยกันและอยู่ในที่โล่งก็จะมีระยะทางในการติดต่อประมาณ 10 กิโลเมตร

แต่ในระยะ ที่ไกลเกินกว่าระยะสายตานั้นจะเกิดขึ้นในช่วงที่เกิดการ Troposphereic Ducting คลื่นวิทยุย่าน VHF จะสามารถติดต่อได้ไกลเกินกว่า 100 กิโลเมตร ไปจนถึง 1,500 กิโลเมตร หรืออาจจะมากกว่านั้นก็ได้





VHF DX

การติดต่อระยะที่ไกลเกินกว่า 100 กิโลเมตร จึงเป็นการเอาชนะธรรมชาติ โดยอาศัยสิ่งประดิษฐ์หรือเครื่องมือใช้ประกอบกัน เพราะฉนั้นการติดต่อในระยะเกินกว่าระยะปกติจึงถือว่าเป็นการติดต่อทางไกล หรือ DX ฉนั้นเมื่อเกิดระยะ 100 กิโลเมตร ขึ้นไปแล้วการติดต่อสื่อสารที่หวังกันไว้อาจจะไม่ได้ผล 100 %

การติดต่อระยะไกลจึงต้องคำนึงถึงองค์ประกอบต่าง ๆ ที่มีผลต่อการแพร่กระจายคลื่นเพื่อให้ได้ระยะไกลขึ้นดังนี้


  • ความสูงของสายอากาศ (Hight)
  • กำลังส่ง (Power)
  • ความไวภาครับ (Sensivity)
  • อัตราการขยายของสายอากาศ (Antenna Gain)
  • ลักษณะทางภูมิศาสตร์ (Geographical)

สายอากาศสำหรับ DX

ชุดสายอากาศหรือสายอากาศที่มี Gain ขยายที่มากพอสมควรหรือสายอากาศหลาย ๆ ต้นมารวมกัน เช่นสายอากาศยากิ นอกจากนั้นความสูงของสายอากาศก็มีส่วนช่วยเพิ่มระยะทางติดต่อให้ไกลขึ้น ส่วนใหญ่นักวิทยุสมัครเล่นจะได้รับอนุญาตให้ตั้งเสาอากาศได้สูงถึง 60 เมตร จึงเป็นโอกาสที่นักวิทยุสมัครเล่นจะได้ติดต่อระยะไกล เป็นอย่างดี ประกอบกับกำลังส่งที่สูง ย่อมทำให้การเดินทางของคลื่นไปได้ไกลมากขึ้น

ความไวในการรับของเครื่องรับก็มีส่วนในการรับสัญญาณทางไกลได้ดีกว่า นอกจากนั้นสายอากาศที่มี Gain สูง ๆ ก็จะรับได้ดีมากเช่นกัน ประการสุดท้าย ลักษณะทางภูมิศาสตร์ ก็เป็นทั้งตัวเสริมการติดต่อให้ไกลขึ้นหรือลดทอนการแพร่กระจายคลื่นหรือดูดกลืนคลื่นวิทยุ

ระยะสายตา LOS (Line of Seight)

สูตรการหาระยะสายตานั้นสิ่งที่เรารู้เป็นข้อมูลเบื้องต้น คือความสูงของสายอากาศจากระดับพื้นดิน มีสูตรการหาระยะสายตาของผ่ายส่งดังนี้



ระยะความสูงของสายอากาศสามารถนำไปแทนในสูตรได้ทันที
สมมุตรว่าสายอากาศของท่านสูง 60 เมตร ก็ให้แทนค่าในสูตร
dt คือระยะสายตาของฝ่ายส่ง (Transmiting Distance)
ht คือความสูงของสายอากาศ (Height)

แทนค่า dt=4 x 7.745 = 30.9 กิโลเมตร


นี่เป็นระยะสายตาจากฝ่ายส่งเพียงฝ่ายเดียว เราต้องหาระยะสายตาของฝ่ายรับด้วยซึ่งก็ใช้สูตรเดียวกัน
สมมุตรว่าฝ่ายรับมีสายอากาศสูง 30 เมตร ก็จะได้ 4 X5.477 = 21.9 กิโลเมตร

เมื่อเราเอาระยะสายตาของทั้งสองฝ่ายมารวมกันเป็นระยะทางรวมทั้งหมด จะได้ 30.9+21.9 = 52.8 กิโลเมตร


ตัวอย่างที่ 1

ถ้าความสูงของสายอากาศฝ่ายส่งสูง 50 เมตร และสายอากาศฝ่ายรับสูง 20 เมตร จะมีระยะสายตารวมเท่ากับเท่าไร





แต่ระยะที่น่าจะไกลสุดคือ นำระยะที่ได้ไปคูณค่า K = 46.08 X 1.64 = 75.57 กิโลเมตร

คลื่นวิทยุเดินทางรอบโลก

คลื่นวิทยุเดินทางได้เร็วเท่ากับแสง คือประมาณ 186,000 ไมล์ต่อวินาที เมื่อเส้นรอบวงของโลกยาวประมาณ 24,890 ไมล์
เพราะฉนั้นคลื่นวิทยุจะใช้เวลาเดินทางรอบโลกเพียง 0.133,817 วินาที หรือ 133,817 uS หรือน้อยกว่า 1/7 วินาที คลื่นวิทยุจะเดินทางได้ 15 รอบโดยใช้เวลาเพียง 2 วินาทีกว่า ๆ เท่านั้น

คลื่นวิทยุเดินทางไปดวงจันทร์

ดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 240,000 ไมล์ คลื่นวิทยุจึงเดินทางไปถึงดวงจันทร์เพียง 1.29 วินาที รวมระยะเวลาเดินทางไปไกลับจะใช้เวลา 2.58 วินาที




  • hr = ความสูงของฝ่ายรับ
  • dr= ระยะสายตาของฝ่ายรับ
  • dlos= ระยะสายตาของฝ่ายรับและส่ง
  • dt=ระยะการติดต่อที่ไกลสุด

บทความนี้มาจากหนังสือ HAM NEWS ฉบับที่ 21 ปี พ.ศ.2538

ทำไมต้อง CQ CQ CQ

**นี่เป็นบทความจากนิตยสารนะครับ (จำที่มาไม่ได้) ไม่ใช่บทความของผม **






การเรียก CQ (-.-. --.-) ในสัญญาณโทรเลขเกิดขึ้นในวงการโทรเลขของประเทศอังกฤษ โดยมีความหมายว่า "ทุกสถานี โปรดเตรียมรับข้อความ" ความหมายใกล้เคียงกับ QNC และ QST และบริษัทมาโคนี่ ( Marconi Company) เป็นผู้นำมาใช้ในการเรียกเรือทุกลำ ในขณะที่บริษัทอื่น ๆ ใช้ KA

จนกระทั่งเกิดข้อตกลงลอนดอน ปี 1912 ซึ่งยอมรับสัญญาณ CQ ในความหมายว่า "โปรดทราบ"

จากหน้า 4 ของหนังสือ "คู่มือกู้ภัยทางทะเล ของ Baarslag" (Baarslag's Famous Sea Rescues) บอกไว้ว่า ในปี 1904 เรื่อเดินระหว่างทะเลแอตแลนติกจำนวนมากได้ติดตั้งวิทยุโทรเลข และพนักงานวิทยุส่วนมากมาจากพนักงานโทรเลขที่เคยทำงานตามบริษัทรถไฟหรือไปรษณีย์ (
railroad or post-office) ซึ่งได้ทิ้งงานเดิมมาหาประสบการณ์ที่ใหม่เอี่ยมนี้ สิ่งที่พวกเขาได้นำติดตัวไปคือภาษา คำย่อ และโค้ดรหัสต่าง ๆ (telegraphic abbreviations and signals) หนึ่งในจำนวนนั้นคือ CQ ซึ่งใช้สำหรับเรียกโดยไม่เจาะจงสถานี ซึ่งใช้เรียกเพื่อให้ทุึกสถานีสนใจฟังข่าวสำคัญ ซึ่งจะประกาศทุกวันเวลา 10 นาฬิกา หรือเมื่อมีข้อมูลสำคัญเร่งด่วนอื่น ๆ ที่เรือทุกลำควรทราบ รวมทั้งขอความช่วยเหลือ

ในหนังสือคู่มือโทรเลขของบริษัทมาโคนี่ (
Marconi Company) ในสมัยนั้นกำหนดว่า CQ ใช้สำหรับเรียกขอความช่วยเหลือ มีความหมายว่า "รีบมาด่วน" (ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนเป็น CQD แล้วปล่อยให้ CQ เป็นรหัสสำหรับเรียกทั่วไปตามเดิม)

ในปัจจุบัน CQ ก็ยังหมายความว่า "ทุกสถานีโปรดทราบ" แต่สำหรับวงการวิทยุสมัครเล่น อาจจะมีความหมายที่เจาะจงกว่านั้น อย่างที่ โธมัส แรดเดล เขียนไว้ว่า มันเหมือนกับการที่เราตะโกนเรียกเพื่อนว่า "เฮ้ย !! ... พรรคพวก มีใครอยู่มั่ง มาคุยกันหน่อย เอามะ"

Band Plan คืออะไร



Band Plan คือแผนการใช้งานความถี่ หมายถึงการวางแผนใช้งานความถี่วิทยุ ซึ่งจะกำหนดว่า ความถี่ทั้งหมดในโลกมีอะไรบ้าง แบ่งออกเป็นกี่ย่านความถี่ และแต่ละย่านความถี่จะใช้ในกิจกรรมอะไรและในกิจการนั้นที่ได้รับอนุญาตให้ใช้ความถี่ จะสามารถใช้งาน ติดต่อรุปแบบใด ผู้รับผิดชอบเรื่องนี้คือฝ่ายบริหารความถี่วิทยุ กรมไปรษณีย์โทรเลข


ข้อมูลจาก 100 วัตต์ เล่มที่ 68 พ.ศ 2543

วันเสาร์ที่ 22 พฤษภาคม พ.ศ. 2553

SWR ต่ำ แต่ทำไมส่งไม่ไกล

คำถาม :: ผมลองทำสายอากาศต้นหนึ่ง ปรับจูนจนได้ค่า SWR ไม่กระดิกเลย มันต้องมี Gain สูงมหาศาลแน่ ๆ ทำไมมันยังรับส่งไม่ดี




คำตอบ :: SWR กับ Gain หรืออัตราการขยายของสายอากาศ เป็นคนละเรื่องคนละหน้าที่


SWR เป็นตัวบ่งชี้ว่าระบบสายอากาศนั้น เรโซแนนท์แค่ไหนพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับที่วิ่งออกจากเครื่องส่งไปถึงสายอากาศนั้นวิ่งได้สะดวกมากน้อยเพียงไร เป็นเรื่องในขณะที่พลังงานยังไม่หลุดออกไปจากสายอากาศ



แต่ Gain หรือ อัตราการขยายนั้นเป็นลักษณะรูปร่างพลังงานเมื่อมันแผ่ออกมาจากสายอากาศแล้ว สายอากาศบางชนิดให้พลังงานรูปร่างอ้วนกลม แผ่ไปทุกทิศทุกทางรอบตัว สายอากาศบางตัวก็ให้รูปร่างแบบเตี้ยแผ่กว้าง บางตัวก็กลม ๆ ยืดยาว บางตัวก็ทิศทางเดียว เพื่อให้เราเลือกใช้ได้ตามความเหมาะสมกับความต้องการ

Gain หรืออัตราการขยายคือการเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการใช้พลังงานไฟฟ้า ของสายอากาศแต่ละชนิด กับสายอากาศมาตราฐานตัวหนึ่ง ว่าถ้าจะทำงานให้ได้ผลเท่า ๆ กัน สายอากาศตัวใหนจะกินพลังงานน้อยกว่า

สายอากาศที่เรานิยมใช้เป็นไม้บรรทัดหลักคือสายอากาศ Dipole ถ้าสายอากาศต้นนั้นกิน (ใช้) พลังงานไฟฟ้า หรือเรียกอย่างชาวบ้าน ๆ ว่ากินวัตต์เท่ากับสายอากาศ Dipole แล้วแผ่พลังงานออกไปไกลเท่า ๆ กัน เราเรียกว่าไม่มีอัตราการขยาย คือมันขยายเท่ากันกับสายอากาศ Dipole

แต่ถ้ากินพลังงานน้อยกว่าครึ่งหนึ่ง แต่ยังแผ่พลังงานไปได้ไกลเท่ากัน ก็เรียกว่าสายอากาศต้นนี้มี Gain 3
dBd (dBd คือ Decibel over Dipole) ทุก ๆ เท่าตัวเรานับเป็น 3 dB (มันมีสูตรในการคำนวน ในที่นี้ขอละไว้)

การวัดแบบนี้ดูยุ่งยาก แต่จะใช้วิธีป้อนพลังงานเท่า ๆ กันแล้วดูว่าสายอากาศต้นไหนไปไกลกว่ากันไม่ได้ เพราะเมื่อป้อนพลังงานน้อยลงครึ่งหนึ่งมันไปได้เท่ากัน แต่พอป้อนพลังงานเท่ากัน ระยะทางที่ได้กลับไม่แน่นอน มันขึ้นอยู่กับสภาพบรรยากาศด้วย

ยังมีสายอากาศอีกชนิดหนึ่งที่เราใช้เป็นไม้บรรทัด ที่ได้จากการคำนวนว่า ถ้าเรามีสายอากาศไดโพลต้นหนึ่งที่เรโซแนนท์สมบูรณ์แบบที่สุด ตั้งอยู่ในสูญญากาศที่ไม่มีแรงต้านเลย เมื่อป้อนสัญญาณวิทยุเข้าไป พลังงานที่ได้ควรไปได้แค่ไหน แล้วเราก็เปรียบเทียบกับสายอากาศที่เราต้องการ อย่างนี้เรียกว่า dBi (Decibel over Isotrobic) ตัวเลข dBi จะสูงกว่า dBd อยู่ 2.15 เสมอ เพราะไม่มีแรงต้านใด ๆ แต่เป็น dB เปล่า ๆ คือดีบีคุย ไม่รู้เทียบกับอะไร

ถ้าเราต้องการให้สัญญาณยิงตรงไปจุดใดจุดหนึ่ง เราควรเลือกสายอากาศแบบทิศทางที่มีอัตราการขยายพอเหมาะ ถ้าต้องการติดต่อในระยะใกล้ และติดต่องานทั่วไปควรใช้สายอากาศแบบรอบตัว

Folded Dipole แก้ปัญหาไม่ได้ทุกกรณีหรอก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไม่ควรใช้เกิน 2 ห่วง มากห่วงเกินไปต้นทุนแพง ความสูญเสียในสายยนำสัญญาณมากไป หนักเสา สัญญาณแผ่ไปแบนมาก จนถ้าติดตั้งที่สูง ๆ จะรับสัญญาณไกล้ ๆ ไม่ได้ (อันนี้เป็นความคิดเห็นจากเอกสาร)

(ข้อมูลจาก 100 วัตต์ เล่มที่ 68 พ.ศ 2543)

Link ::http://www.hs8jyx.com