Ursäkta om jag dyker ner här, avsikten är inte att kritisera för eller emot, utan bara ge lite kött på benen på några frågeställningar.
(Bi-)quad är populär diy antenn som många bygger utan att riktigt veta varför de ser ut som de gör. Man följer givna recept som någon annan amatör skrivit ihop, i förhoppning om att denna har koll på sådant.
Det går ofta bra då de flesta mäter en förbättriad RSSI även om största förbättringen egentligen beror på att man ändrar från inre dåligt placerad till yttre antenn med mindre hinder i vägen. Placeringsförändringen ger i sej kanske större förändring än vad man någonsin kan uppnå med enbart antenn. Möjligen att man tappar om utomhusantennen kräver väsentligt längre kabel.
Quad-antennen är okomplicerad vad gäller måtten, men man måste se den för vad det är.
Quad-antennen är inget annat än två helvåglängds loop-antenner. Antenn-elementen kan utföras som två cirklar, fyrkanter eller trekanter utan att det förändrar antennegenskaperna nämnvärt. Impedansen för en helvågs loopantenn i fri space är ca 115 Ohm. Två parallella antenner som inte överlappar varandra ger då impedansen 57.5 Ohm. Genom att lägga ett jordplan bakom sänks impedansen och det stämmer bra att antenn-impedansen sjunkit till ca 50 Ohm när jordplanet är på ca 1/8 våglängds avstånd.
1/8 våglängd är inget heligt avstånd utan kan variera lite beroende på om jordplanet är solitt eller som även fungerar, låta jordplanet bestå av ett enda spröt, såsom på många Yagi-antenner. Även antenn-elementets tjocklek inverkar på optimalt avstånd.
Antennhöjd ovan jordplan, om den minskar avståndet sjunker antennens impedans, men det händer även lite andra saker, såsom att fram/back-förhållandet sjunker och antennens resonansfrekvens sjunker. Har man tänkt använda antennen för att undertrycka störningar bakifrån så är fram/back-förhållandet väsentligt. Är max gain viktigt är det främst förskjutningen av resonansfrekvensen som gör att antennens gain minskar på den tänkta frekvensen vid felaktigt jord-avstånd.
Har man specifika skäl att bygga antennen nära jordplanet, typ platsbrist, kan man sänka antennernas impedans i vardera loopen till 25 Ohm genom att lägga alooparna närmare jordplanet och sedan seriekoppla dessa till 50 Ohm, men man får korta elementlängdenl något för att få rätt resonansfrekvens.
Ofta bryr man sig inte i att göra någon genomtänkt övergång mellan balanserade antennen till den obalanserade koaxkabeln just för dessa mindre quad-antenner. Vet inte varför, för balanseringen är av samma betydelse som för t.ex. en Yagi-antenn. En delvis räddning är om man har stort jordplan, så utgör det en stabilisering av obalanserade mantel-strömmar.
Något om plastramens inverkan, De flesta plaster har låga förlustfaktorer om de inte färgats med kolbaserade ämnen. Kol i partikelform suger i sej radio-signaler, men kol är mest vanligt som färgmedel i mörka plaster så vi kan nog utesluta det som ett problem här.
Däremot inverkar plastens dielektricitets-konstant (e) på antennen. (e) är en faktor som beskriver hur fort vågrörelser överförs i ett material. Denna påverkan är störst i absoluta närfältet. Vet inte plastmaterialet men typiskt har PVC konstanten 4.
Vi kan försöka oss på en förenklad beräkning:
Anta 30 procent fyllning där resten är luft (e=1) men det omsluter i huvudsak bara halva antennen, vilket om man fördelar det jämnt runt antennen är 15% fyllning. Medel e är då (0.15*4)+(1*0.85)=1.45. Avrundar till 1.44 för att enklare huvudräkna att roten blir 1.2. Detta ger frekvenskvoten för en tråd i fri rymd relativt med nuvarande ram. Om antennen i fri rymd har resonansfrekvensen 900 MHz kommer resonansen att bli 750 MHz (900/1,2) i plastramen.
Beräkningen är kraftigt förenklaad, där vi bortser från att t.ex. plastramen inte fyller hela halv-sfären mot jordplanet men det är materialet som är närmast antenn-tråden som har dominerande betydelse. Med hänsyn till dett, är en grov gissning att nuvarande plasten skapar en förskjutning av resonansfrekvensen på ca 10% vilket kostar några dB i antennvinst om man inte kompenserat för detta.
För denna antenn tillkommer att det är två antenner som delar centrum samt att antennerna kopplar till varandra pga några närliggande paralella ledare. Det ger lite olika problem med oönskad koppling mellan antenn-elementen. Det är dock mest av typen transmission-koppling som inte är direkt skadlig för antennens gain men däremot påverkar det resp antenns impedans.
Att dela centrum ger praktiska problem eftersom två antennanslutningar ska ske i samma punkt men det är lösbart. Den PCB-baserade antennen som hembygget jämförs med i PDF-filen har i princip bägge antennerna i samma plan, sånär som på PCB-tjockleken.
Att ange ett mått relativt våglängden som elementen ska skilja i inbördes höjd (om antennerna är för samma frekvens) är bara påhitt. Man väljer höjd ovan jord för önskad impedans och resonans vilket rimligen blir samma för två i övrigt lika antenner.
I samma PDF finns ett foto där antennerna är placerade jämte varandra. PCB-baserade antennens skyddshuv ser man är mindre än tråd-slingans format. Denna mindre strlek är möjlig då PCB-antennernas trådlängd gjorts betydligt kortare för att få rätt resonansfrekvens, då dielektricitetskonstanten för detta PCB ligger på ca 4-5.
Min personliga åsikt är att kostnaden för ökat utrymme är relativt obetydligt om man bygger antennerna bredvid varandra relativt att krångla med att placera dom på samma ställe. Särskilt som självbyggare utan tillgång till bra mät-möjligheter gäller det att göra så enkla lösningar som möjligt, där det sedan, vid behov, blir enklare att experimentellt hitta bästa antenn-höjd ovan jordplan och vid behov justera trådlängder.
PDF-en är välskriven jämfört med många diy som man kan hitta på nätet. Även antenn-mätningarna är över vanlig amatör-standard. Ur mät-synpunkt har man dock missat en del som gör att relativa jämförelserna är rätt värdelösa.
Är tämligen säker på att hade man redovisat VSWR hade man insett att åtminstone ena antenn-elementet var rejält feltunat.
Har en misstanke om att man mätt på det ena antenn-elementet utan att lägga in en fast 50-Ohms last på det andra elementet.
Då elementen påverkar varandra och antennerna i verkligheten är avsedda att bägge samtidigt ska vara anslutna till 50 Ohm måsta man även i mätkammare göra på samma sätt.
Problemet bekräftas delvis om man tittar på strålningsdiagrammen och ser att hemmbyggets fram/back-förhållande ser dåligt definierat ut. Av samma skäl tror jag man mätte PCB-antennen på mer korrekt sätt.
Fast nog kan man tycka att de själva skulle reagerat när två i stort identiska antenn-halvor gav så olika gain vid samma frekvens. Hade VSWR redovisats så hade det givit bra ledtrådar. Det enda man kan se nu är att det även är lite skumt med resonansfrekvensen då Biquad1's uppmätta gain visar på stigande värde för lägre frekvenser utanför aktuellt mät-område.
Fortfarande så är det i sammanhanget en bättre än snittet mätredovisning för att vara diy-antenn, men det är ett uppenbart problem med antennen, vars anledning inte går utläsa från mätningarna.
Även jag brukar ibland sätta ihop quad-antenner, då det är enkel antenn att bygga med material som man redan har hemma.
En bit kretskort eller plåt som jordplan. Väljer allid lödbart material för att enkelt kunna löda fast koaxkabeln i jordplanet men oftast gör jag inget hål i jordplanet utan bara böjer kabeln utmed jordplanet så att den kan dras ut vid kanten på jordplanet. Det ger slät baksida, vilket är bra om man vill spika upp den på en vägg och enklare med fuktskyddet så att fukt inte kryper baklänges in i kabelskärmen då man kan skydda med en rejäl klick silikon om inte hela antennen ges en skyddshuv.
Vore det inte för antennens simpelhet vad gäller material så är det enklare att utan mätisnstrument bygga välfungerande Yagi-antenn. Vill man envisas att bygga två antenner på samma plats så fungerar det bättre att låta två korspolariserade antenner dela samma bom, då de har obetydlig inverkan på varandra jämfört med biquad.
Lite mer Yagi-jämförelser. Ett tre-elements Yagi har bättre gain än en quad men tar något mer utrymme pga av bommen. Jordplanet för quaden motsvaras helt av Yagins reflektor som kan vara en pinne eller en solid metall-yta. Stor yta ger något bättre gain för bägge antenntyperna.
Vill man fintuna eller kolla upp en nybyggd quad-antenn, så går det bra även med rätt enkla verktyg. Tips att kolla jordplanshöjden genom att klä en 5mm masonitskiva med aluminiumfolie, och succesivt föra in den på jordplanet, samt kolla om RSSI förändras. Man tar till bra längd på masoniten, eller vad man nu har, så att inte egna händerna är i direkt närhet av antennen, vilket kan störa.
För att se om evt problem justeras åt rätt håll, finns det inget krav att masonitenmåste täcka under hela antennen.
Annnat tips är att koppartejp kan tillfälligt sätta på antennelementen för att skapa en något kortare slinga vilket höjer resonansfrekvensen. Sedan är det bara att läsa av RSSI och se vilken tråd-längd som ger högst nivå för den önskade frekvensen. Gem och ståltråd kan fungera också, i brist på tejp.
På Ebay kan man köpa små sändare avsedda för fjärrstyrning på 800-900 MHz. De sänder med några milliWatt så det lär inte störa några längre sträckor men duger bra att sätta up egen teststräcka typ 10 meter. En sådan sändare kostar ett par tior. Komplettera med en SDR-radio som mätmottagare , vilken kostar en hundring på samma ställe, sedan har man nästan professionella mätmöjligheter så när som på vektormätning av impedanser. Det är om inte annat en kul hobby att kuna testa antenn-lösningar enligt eget huvud, utan att vara beroende av andras förmodade slughet och förmåga till mått-sättning.
Mätsträckan, mät alltid utomhus på en fri yta, hyggligt högt ovan mark och inga andra reflektorer i närheten såsom bilar eller husväggar. Det går inte mäta inomhus, då reflektioner ger slumpmässiga resultat. Minsta teststräcka 10 våglängder för att undvika närfälts-effekter.
Har du tillräckligt bra prestanda så finns ingen anledning till annat än att vara nöjd med ett snyggt antennbygge. Jag rekommenderar inte några förändringar. Däremot kan det finnas bitar som kan vara värda att beakta om du absolut vill söka en bättre lösning.
Mina antenner bruka f.ö. sällan se så bra ut. Möjligen ogillas lite hur du jordanslutit koaxkabeln och är lite frågande till koppartejps-virningen. Rejält RF-mässig lödning (kortare än kort och brett) alternativ chassi-kontakt som genomföring är sådant som fungerar. Allt ska väderskyddas om antennen ska hänga utomhus.
