"5 Foundation Course: Feeders & Antennas" by EKRS Karl Davies -

Slide15 Foundation  Course  Feeders &  Antennas 5  Foundation  Course  Feeders &  Antennas EKRS KARL DAVIES 1

Slide2Feeders Two basic feeder types: Coax, Twin Wire Inner Conductor is shrouded by dielectric, with outer (braided) screen. For Radio 50   Coax is used (TV is 75  ) Two conductors kept at constant separation by insulation - no screen Balanced Feeder Coax  Twin Feeder 2

Slide3Balanced/Unbalanced Coax is unbalanced - Inner has voltage, Outer is earthed.  Coax is widely used as its outer acts as a screen  Twin feeder is balanced - conductors have equal and opposite voltages/currents/fields.  In order to connect an unbalanced feeder to a balanced antenna (e.g. coax feeding a dipole) a transformer known as a balun is needed.  BALUN:   BALanced - UNbalanced  Without a Balun rf currents flow on the outside braid, and the screening properties of coax are lost 3

Slide4Coax Connectors A wide variety of connectors exist.  Common RF Connectors include BNC, PL259, N-type, SMA etc.  Ensure both the inner conductor  and  outer braid are assembled correctly.  Poor condition connectors are a major cause of bad SWRs etc.  Screening must be continuous through plugs and sockets.  Foundation Licence requires good understanding of two connectors - BNC, PL259. 4

Slide5BNC Connectors BNC Connectors have a Bayonet locking action and are commonly used for lower power interconnections.  Take care not to mix incompatible 50 and 75 Ohm versions which have different inner pin sizes. 5

Slide6PL259 Connectors Common HF/VHF connector with reasonable power handling. 6

Slide7Antennas Antennas transform AC signals into propagating radio waves.  Gain is the directing of power in the wanted direction  Need to know the following types:-  Dipole  Quarterwave ground plane  Five-eighths ground plane  Yagi  End-fed wire  Antenna size is determined by the operating wavelength,   .  Example: a 2m   4 is a third of the size of a 6m  /4. 7

Slide8Dipole Simple - but requires a balanced feed via a balun.  Each leg is   /4 long -   /2 across in total. 8

Slide9Quarter Wave:  /4  Radials simulate a groundplane and are also   /4 long  Sometimes called a ‘groundplane’ antenna Coax Feed Radials 9

Slide10Five-Eighths: 5/8  5 / 8   - Common antenna for mobile use  Better impedance match and gain than basic quarter wave  Radials emulate ground plane like the quarter wave 10

Slide11Yagi Dipole acts as pick up  Front  Directors ‘focus’ to give Gain  Rear Reflector gives back/front isolation  Yagis may be horizontal or vertical Gain - Circles are at -3dB, 10dB & 20dB Dipole Directors Rear Reflector 11

Slide12End Fed Antennas Common at HF where wavelengths are long  Needs an ATU to match it for HF multiple bands  Is unbalanced  Has strong RF voltages and currents near the house. These are likely to couple into TV and other equipment and cause EMC problems Station RF Earth 12

Slide13Gain/ERP ERP = Effective Radiated Power  ERP is the power radiated in the direction of the maximum radiation  ERP is the product of the power supplied to the antenna, multiplied by the gain of the antenna.  ERP = Power x Gain (in linear units, not dB) Units = Watts 13

Slide14Polarisation Polarisation is the plane of the antennas radiating electric field.  Common polarisations are Horizontal and Vertical.  Transmitter and receiving antenna polarisations need to match for optimum signal strength.  Verticals (  /4, 5  /8) give vertical polarisation.  Yagis and Dipoles may be either horizontal or vertical depending on their mounting.  In complex situations polarisation can rotate. 14

Slide15Antenna Match - SWR Antennas must be suited for the frequency of the transmitted signal. This is a challenge for multiband operation.  SWR - Standing Wave Ratio is a measure of the mismatch of the antenna system to the nominal impedance of the radio.  A high SWR will result in Output Power being reflected back to the Transceiver -  Inefficient and Potentially Damaging.  At HF most antennas are not matched for the wide range of frequency bands, unless a matching unit is used.  SWR Meters are valuable for checking correct antenna design, installation and operation - and indicating faults  Dummy Loads permit radio tests without radiating a signal 15