The article is written in Dutch language.
Use the below Google Translate dropdown menu to choose a language of your choice.
Herstelling van een HF 7-band Cushcraft R7 vertical - en een beetje geschiedenis (november 2021 - januari 2022)
Eind november '21.
Dirk ON4AED belde aan, met een vraag over antennes die hij mogelijk bij hem
thuis wou installeren.
Tijdens het eyeball QSO bleek dat Dirk thuis een defecte Cushcraft R7 liggen
had.
Gezien de geschiedenis van deze antenne - met een nostalgische connotatie -
wou ik dit juweeltje graag van dichterbij bekijken.
De R7 is een vertical die zonder tuner 7 HF banden bestrijkt: 10-12-15-17-20-30
en 40m.
Een halve golfantenne op 7 banden met een in omvang beperkt radiaalsysteem:
ideaal voor een OM/YL met weinig plaats voor antennes.
Een handleiding van deze antenne kan je hier
downloaden (versie 07/1993).
(de R7 heeft verschillende versies gekend... hier
kan je een handleiding downloaden van de eerste versie, 04/1991 - de traps in
beide versies zijn erg verschillend)
De geschiedenis
Deze R7 werd in de jaren negentig aangekocht door Johan
ON5EX (sk).
De antenne werd in die tijdsperiode ook gebruikt in een vergelijkende test tussen
4 verschillende types verticale antennes.
Een Cushcraft R7, GAP Eagle DX-VI, Butternut HF6V-X en een homebrew vertical,
design John ON4UN (sk).
Het verslag van deze testen kan je hier nalezen: vertical
antenne testen
(tijdens die testen bleek dat de GAP en Butternut slechte contacten hadden...
de R7 zou volgen...)
Naderhand verving Johan deze antenne (door een Cushcraft R8) en kwam de R7
bij Armand ON4TL (sk)
terecht.
Via Armand ging de antenne uiteindelijk naar Dirk ON4AED.
In april 1995 kwam ik in Rwanda ook in contact met dit type antenne. Peter
ON6TT overhandigde me zijn R7, meegebracht na een missie in Goma - Zaire.
Alex PA3DZN/9X5EE liet me een mooie mast na, waarop ik de R7 monteerde, zie
foto.
Met deze antenne werden enkele tienduizenden QSO's gemaakt vanuit Kigali in
de modes CW, SSB, RTTY, SSTV, Satellite...voor elk wat wils.
Het ding werkt!
(klik op deze en alle volgende foto's voor originele versie/grootte).
Werking van de antenne
De R7 is een halve golf antenne op 7 banden, hoog impedant, waardoor geen extra
radialen buiten de voorziene 7 korte radialen nodig zijn (die voor een capacitief
tegengewicht zorgen).
Er wordt gebruik gemaakt van 6 LC-traps en 2 capacity X-hats (kruisvorm).
De zwarte doos aan de basis v.d. antenne herbergt een circuit met twee grote
ferriet ringkernen (MN-7 matching network).
De ene dient als common mode choke/balun (preventie mantelstromen), de andere
als impedantietransfo om een 50 ohm coax aan te sluiten.
De LC-traps zorgen ervoor dat je probleemloos kan schakelen v.d. ene band naar
de andere.
Het principe van de werking van LC-traps is veelvuldig beschreven en terug te
vinden via o.a. het internet.
Deze linken kunnen een startpunt zijn voor wie interesse heeft in de werking
of bouw van LC-traps: https://www.qsl.net/dk7zb/Trap/trap.htm
en https://www.hfkits.nl/bouwbeschrijving-antenne-trap/
De herstelling
Bij een eerste opstelling v.d. antenne op 2m hoogte, mat ik minimum SWR waarden
van 4.4:1 op frequenties die een stuk onder de amateurbanden lagen.
De SWR waarden in de amateurbanden zelf, waren nog veel hoger. Er werd wel een
resonantiepunt gevonden op... 60.6 MHz, hi.
Niet goed, dus.
Dirk meldde me dat Luc ON6UL ook reeds metingen gedaan had, en zeer hoge SWR
waarden gemeten had in de amateurbanden.
De interne antennetuner van Dirks trx, kon de antenne enkel op de 10 en 20m
band tunen.
Als de SWR op alle banden slecht is, dan moet daar een hoofdoorzaak voor zijn.
Ik richtte mijn aandacht initieel op de zwarte tunerbox (matching unit MN-7).
Leek me logisch, maar...dat bleek een vals spoor te zijn.
Onderaan dit artikel staan linken naar forums,webpagina's en artikels welke
ik geraadpleegd heb. Ik benoem ze als 'hulpbron' verderop in dit artikel.
Mede door deze hulpbronnen vielen uiteindelijk alle stukjes van de puzzel samen.
Here we go...
1. De tunerbox met de ringkernen
Als hoofdverdachte nummer 1, werd de inhoud v.d. 'black box' onder de loep genomen.
Naderhand vernam ik dat Patrick ON7ASN deze ook al eens onderzocht had. The
things we do...:-)
Op de 2e foto zie je linksboven de choke balun (dubbele ferriet ringkern) en
rechts de impedantietransformator (enkele ringkern). Bij gebruik van te veel
vermogen, durven de ringkernen al eens sneuvelen.
Een foto van een gesneuvelde ringkern vind je terug op de Cushcraft
R5 webpagina van PA0FRI. PA0FRI heeft verschillende circuitschema's gemaakt
v.d. R5, R6 en R7. Geen van deze schema's correspondeert met de inhoud van Dirks
blackbox.
(aantal windingen op de ringkernen lijkt een combinatie van een schema v.e.
R5 en R7 van PA0FRI)
De 2 gele matching capaciteiten durven ook al eens kapot te gaan, alsook de
RF Choke rechts onderaan (de RFC maakt een DC verbinding tussen de radiator
en ground, preventie tegen statische elektriciteit).
Op de 1e foto zie je bovenop de blackbox een alu-bracket (radiator bracket)
die via een slang/buisklem contact maakt met de radiator.
Over de jaren heen ontstaat er speling tussen de radiator en de kunsthars isolator
(base insulator), waarbij door het 'vele wiebelen' v.d. radiator de alu-bracket
soms (los)breekt van de radiator of slecht contact maakt.
Grondig nazicht van al deze componenten toonde aan dat het probleem niet in/aan
de matching box lag, noch aan de verbinding met de radiator (alhoewel, over
dit laatste kom ik verderop terug).
Ook de 2 alu-brackets die over de isolator heen zitten en waaraan de 7 radialen
bevestigd worden, dienen goed ohms contact te maken met de matching box... wat
het geval was.
De weinige contacten op de onderzijde v.d. printplaat werden ook nagekeken,
alsook de boutverbindingen boven- en onderaan (daar durft wegens oxidatie al
eens een slecht contact te zijn): all ok.
Eén van de hulpbronnen vermeldde om de black box 'stand alone' te testen
met een arbitrair stuk draad dat als antenne dienst doet en enkele radialen...
de test gedaan, daaruit bleek dat de black box in orde was.
2. Hoofdoorzaak v.d. zeer slechte SWR gevonden - een voorsmaakje van andere
anomalieën die in het verschiet lagen
Als je een nieuwe antenne in mekaar steekt, gebeurt dit straight forward door
zorgvuldig de handleiding te volgen.
Als je een 'oude' antenne in handen krijgt waar een probleem mee is, neem je
de handleiding erbij om na te gaan of alles gemonteerd is zoals het hoort.
In dit geval, was het niet straight forward om te 'back engineeren' aangezien
de handleiding niet alles in detail toont.
De 1e foto toont het onderste element van de radiator, een alu-overgangsbuis
en de base insulator.
De 2e foto toont de onderkant v.d. radiator in detail.
Doordat de onderkant 'afgescheurd' leek, ging er een lichtje branden: deze setup
is niet origineel, iemand heeft na de breuk/scheur een modificatie aangebracht.
Foto 3 toont de onderkant v.d. radiator en het stuk overgangsbuis.
Enkel doordat 1 van de hulpbronnen meldde dat de radiator slechts 3 cm in de
base insulator geschoven wordt, openbaarde zich de oplossing. Deze info was
niet terug te vinden in de handleiding.
Navraag bij Dirk leerde me dat hij de antenne zo ontvangen had. We weten dus
niet wanneer de breuk zich voorgedaan heeft, en wie de modificatie aangebracht
heeft.
Mogelijk heeft de antenne nooit naar behoren gewerkt na de modificatie. Als
dit zo is, valt dit te herleiden tot ontbrekende gegevens in de handleiding,
waardoor de modificatie minder kans tot slagen had.
Bij de 1e foto ligt een rolmeter naast de 3 stukken.
De combinatie radiator/overgangsbuis schuift veel dieper dan 3 cm in de base
insulator.
En dit is de hoofdoorzaak van de algemene barslechte SWR!
Er treedt een capacitief effect op tussen deze buiscombinatie en ofwel de 2
radiaalbrackets, de onderste mastbuis, of een combinatie van deze beide.
Ik heb testen gedaan met de radiator 3, 6 en 10 cm in de base insulator geschoven.
Bij 3 en 6 cm is alles ok, bij 10 cm en nog dieper werkt de antenne niet meer!
Bij de bestaande modificatie schoof de radiator-met-overgangsbuis meer dan 10
cm in de base insulator.
Nu de hoofdoorzaak gevonden was, kon het probleem v.d. speling tussen radiator
en base insulator aangepakt worden.
Eén van de hulpbronnen vermeldt de mogelijkheid om de uitgesleten binnenzijde
v.d. base insulator 'aan te dikken' met nieuwe kunsthars.
Aangezien de radiator na/door de breuk reeds 'verkort' was, besloot ik het bestaande
stuk overgangsbuis te gebruiken en dit te 'verdikken' zodat het nieuwe geheel
perfect paste in de base insulator.
Het verdikken gebeurde met een stuk recup alu-buis (dat ik overlangs open zaagde)
en over het onderste deel v.d. overgangsbuis schoof.
Het onderste deel v.d. overgangsbuis werd ingekort, zodat slechts 4 cm in de
base insulator kon schuiven.
Additioneel werd een bout doorheen de insulator en overgangsbuis gemonteerd.
Bij de initiële modificatie was geen bout gebruikt, waardoor de radiator+overgangsbuis
te diep in de base insulator verzonk; in de handleiding is te zien dat er 2
bouten gebruikt worden.
Op foto 4 houd ik het stuk recup alu-buis vast, dat gebruikt werd voor de verdikking.
Als je inzoomt op die foto, kan je het stukje verdikking net uit de base insulator
zien steken.
(het stukje recup alu-buis is van een 40m vertical die sneuvelde in de storm
van 5 januari 2012... nooit iets wegsmijten, heb ik dat nog al eens gehoord?)
Na de nieuwe modificatie was de slechtste SWR 1.5:1 en op sommige banden zelfs
een stuk minder - goed nieuws.
De 12, 15 en 17m banden zaten wel veel te laag in frequentie. De 4 andere
banden resoneerden min of meer reeds binnen het amateurbandsegment.
Op zoek naar de volgende anomalie(ën)...de traps:
Bovenaan 10-12m, midden 15m, onderaan 17m trap
3. De LC-traps - deel 1 - de spoelen
In diverse hulpbronnen worden de LC-traps als mogelijke boosdoener bij slechte
SWR en verschuiving v.d. resonantiefreq. aangeduid.
Tijdens 1 v.d. vele regenachtige momenten, werden binnenshuis eerst alle spoelen
ohms doorgemeten.
De spoel v.d. 17m trap mat 19 ohm, de 12m spoel 2.2 ohm. De andere spoelen waren
in orde en maten ± 0 ohm weerstand.
De oorzaak is vochtinsijpeling waardoor oxidatie tussen een spoeleinde en alu-buis
ontstaat.
De vochtinsijpeling gebeurt langs de uiteinden v.d. krimpkous (capillair effect)
of via een scheurtje in de krimpkous (soms bijna niet zichtbaar).
Ik heb bij beide spoelen eerst 1 kant blootgelegd (= krimpkous voorzichtig lossnijden
met scalpel) in de hoop dat daar het slecht contact zat.
Indien niet aan die kant, dan moest het andere einde ook blootgelegd worden.
Slecht contact mooi opschuren, vijs er opnieuw in, ohms nameten, beetje vaseline
aangebracht en dan gedicht met vulcaniserende tape 3M Scotch 23 en daarover
isolatietape 3M Scotch Super 33+.
Foto's: losgesneden krimpkous met daaronder vijs-door-spoeleinde waar het slecht contact zich bevindt
4. De LC-traps - deel 2 - de capaciteiten
Alvorens de capaciteiten van naderbij te bekijken, had ik eerst alle traps gemeten
(zie punt 5. Meten en afregelen v.d. traps).
Daaruit bleek dat de 15m trap wel zeer laag in frequentie zat (19.3 MHz). De
15m capaciteit leek een goede eerste kandidaat voor nazicht:
Links de 15m trap, rechts de 17m trap
Uiterlijk was er niets te zien aan de krimpkousen van de 15m capaciteiten (er worden 2 capaciteiten voor de 15m trap gebruikt):
Een ohmse meting op beide capaciteiten toonde aan dat er een probleem was:
De ene capaciteit mat 5.82M ohm, de ander 590k ohm... in beide gevallen zou
een oneindige weerstand moeten gemeten worden.
Een overlangse incisie met een scalpel doorheen de krimpkous, legde het probleem
bloot...er kwam onmiddellijk water te voorschijn:
Na het verder openen v.d. krimpkous was er oxidatie zichtbaar.
Toen de staafjes en het diëlektricum uit de buisjes gehaald werden, werd
duidelijk dat er heel wat water aanwezig was:
Na een grondige reiniging, werden de verschillende onderdelen van de 15m capaciteiten
op de chauffage gedroogd.
Na hermontage v.d. verschillende onderdelen toont de capaciteit een oneindige
weerstand, zoals het hoort (foto toont ohmse meting van de 17m capaciteit).
De frequentie v.d. trap was van 19.3 MHz opgeschoven naar 20.1 MHz wat overeenkomt
met de meting van EI7BA (20.05 MHz, zie punt 5. Meten en afregelen van de traps).
Enkele hulpbronnen suggereren om bij het demonteren v. capaciteiten, zorgvuldig
notities te nemen van de afmetingen v.d. capaciteiten, zie foto.
De waarde v.d. capaciteiten wordt door verschillende parameters bepaald: staaf-
en buisdiameter, positie v.d. staaf in het diëlektricum, positie v.h. diëlektricum
in de buis, maar ook door de afdichting (isolatietape of krimpkous).
In punt 5. ga ik hier dieper op in.
De 15m capaciteit/trap was terug in orde, tijd om de capaciteiten v.d. andere
traps te inspecteren.
Visuele inspectie v.d. krimpkousen bracht aan het licht dat de 10 en 12m capaciteiten
scheurtjes vertoonden.
(de 10m capaciteit had ook last van waterinsijpeling, en werd op dezelfde wijze
als de 15m capaciteit in orde gebracht, 12m zie verder)
Het ohms uitmeten brengt ook niet-zichtbare anomalieën aan bod.
Zo vertoonde de 30m capaciteit een ohmse weerstand van 1200 M ohm. Na het verwijderen
v.d. krimpkous, bleek er geen (zichtbaar) vocht aanwezig te zijn.
Bij hermontage v.d. onderdelen, was de ohmse weerstand oneindig. Een beginnende
contaminatie die ongetwijfeld mettertijd verergerd zou zijn.
De 17 en 20m capaciteiten waren de enige die niet gecontamineerd waren.
Hoe erg contaminatie door vochtinsijpeling kan worden, toonde de 12m capaciteit aan. Het had wat aarde in de voeten om deze capaciteit te herstellen.
Foto 1 toont de zichtbare scheur in de krimpkous t.h.v. de overgang buis naar
diëlektricum, foto 2 toont een opvallende verdikking v.d. krimpkous op
het einde v.h. diëlektricum.
Foto's 3 en 4 spreken voor zichzelf, de ravage door vochtinsijpeling en oxidatie
was enorm.
Een poging om de staaf uit het diëlektricum te verwijderen, resulteerde
in een breuk v.d. staaf.
De oxidatie had de staaf zodanig verzwakt en opgevreten en liep door tot bijna
halverwege het diëlektricum, waardoor bij het trekken aan de staaf deze
onmiddellijk afbrak.
Het resterende stuk staaf uit het diëlektricum verwijderen, was geen sinecure.
Uiteindelijk is het gelukt (opwarmen diëlektricum, staaf uitslaan).
Eén van de hulpbronnen vermeldt het herstellen v.e. beschadigd diëlektricum
door gebruik te maken v.e. lijmpistool.
Ik heb dit geprobeerd, maar de schade was te groot. Dergelijke herstelling is
eerder bedoeld bij schade door doorslag v.h. diëlektricum (vocht+hoog vermogen
=> gaatje in het diëlektricum).
Het diëlektricum werd enkele centimeter ingekort en de staaf werd vervangen
door een nieuw exemplaar (tnx Patrick ON7ASN).
De originele staaf was 4.75 cm diameter, de nieuwe 5 cm. Ook al was het verschil
in diameter minimaal, maakte dit (en het inkorten v.h. diëlektricum) dat
de waarde v.d. capaciteit redelijk wat veranderd was.
Dit werd merkbaar toen de trap gemeten en de antenne getest werd. De lengte
v.d. staaf werd uiteindelijk 3 cm ingekort.
De inkorting was gewenst omdat (met de 5 cm staaf en ingekort diëlektricum
= andere componenten) de tip v.d. staaf tegenover de spoel v.d. 10m trap kwam
te liggen (=> mogelijk beïnvloeding tussen beide traps).
Inkorten v.d. staaf en herafregelen v.d. capaciteit door te werken met de afstanden
v.h. diëlektricum en de staaf in de buis => mogelijke beïnvloeding
van de baan.
Een laatste aandachtspunt dat door hulpbronnen vermeld wordt, zijn de witte
kunststof eindkapjes v.d. capaciteiten.
Deze zouden met de tijd door UV-veroudering/barsten ook vocht doorlaten. Ik
heb bij deze R7 daar geen bewijs van gevonden, alle vochtinsijpeling was via
de krimpkousen.
Uit voorzorg heb ik de kapjes toch met UV-bestendige zwarte siliconenrubber
ingesmeerd (tnx Patrick ON7ASN). Foto 1 en 2 origineel wit kapje, foto 3 ingesmeerde
kapjes:
5. Meten en afregelen van de traps
Voorafgaand en tijdens het herstellen v.d. capaciteiten, heb ik redelijk wat
tijd gestoken in het meten v.d. frequenties v.d. traps en het afregelen ervan.
Achteraf bekeken, lijkt dit me een grotendeels overbodige oefening. Het heeft
me wel op weg gezet om een aanwezige fout te deduceren en detecteren (15m trap
die veel te laag in freq. zat).
De frequenties die gemeten worden, zijn indicatief maar geen 100% maatstaf.
Metingen uitgevoerd door EI7BA
en DK4PL
lopen uiteen.
De frequentiewaarden opgegeven door Cushcraft zelf (gebruik makend v.e. signaal
generator en oscilloscoop), komen niet overeen met de metingen van EI7BA/DK4PL
en mijn eigen metingen (die in lijn lagen met EI7BA).
De uiteenlopende meetresultaten:
Eigen metingen leerden me dat zelfs een klein stukje buis (deel v.d. radiator)
dat nog met een trap verbonden was, een ander meetresultaat gaf dan een meting
zonder dit stukje buis.
De 10 en 12m traps zijn onlosmakelijk verbonden op eenzelfde stuk buis.
Een hulpbron vermeldt dat je bij meting van bv. de 12m trap, de 10m capaciteit/trap
moet kortsluiten.
Dit is niet voldoende. Enkel wanneer de 10m capaciteit fysiek verwijderd wordt,
kan je een relatief betrouwbare meting van de 12m trap bekomen (en omgekeerd).
Om maar te zeggen: de schaarse meetresultaten v.d. traps die beschikbaar zijn
lopen uiteen, we weten niet op welke exacte wijze de metingen uitgevoerd werden
(met of zonder een extra stukje buis, capaciteit al dan niet verwijderd, enz.).
(een hulpbron vermeldt dat Cushcraft de R4-R5-R6-R7 antennes stuk voor stuk
manueel afregelde... een zeer arbeidsintensief werkje)
De metingen verschillen ook naargelang het gebruikte meettoestel, meetresultaten
kunnen dus best beschouwd worden als een 'grootte orde' voor eigen referentie.
Verderop in het afregelproces, werd het me ook duidelijk dat zelfs een klein
stukje isolatietape over de staaf en het diëlektricum v.e. capaciteit,
de frequentie v.d. trap deed verschuiven.
Hiermee moet rekening gehouden worden als men een capaciteit (na afregeling)
afdicht met krimpkous.
Ik heb vastgesteld dat bij het krimpen v.d. krimpkous, het diëlektricum
wat naar binnen schoof in de buis, waardoor de capaciteitswaarde veranderde!
Opletten dus...
Hierna volgen de metingen v.d. frequenties v.d. diverse traps. Ik gebruikte
hiervoor een MFJ-259B en een kleine lus, zie foto's.
Als je de lus over/rond het midden v.d. spoel houdt, krijg je een 'mooi' resultaat.
Om een 'correct' resultaat te krijgen, dien je de lus zo ver mogelijk naar een
uiteinde v.d. spoel te verplaatsen totdat je nog net een minimale 'dip' van
de meternaald bekomt.
De frequentie tussen het mooi en correct meetresultaat verschilt toch redelijk
wat.
De metingen zijn vóór en na: vóór = droging/herstelling/afregeling
capaciteiten, na = eindresultaat.
10m: 26.1 MHz - 26.5 MHz (droging)
12m: 21.8 MHz - 23.2 MHz (herstelling)
15m: 19.3 MHz - 20.1 MHz (droging)
17m: 17.3 MHz - 17.5 MHz (afregeling)
20m: 12.9 MHz - 12.9 MHz (trap was ok)
30m: 9.8 MHz - 9.8 MHz (lichte contaminatie capaciteit had (nog) geen invloed
op freq. v.d. trap)
Frequentiemeting 10m trap: 1e foto met lus rond de spoel (26580 kHz), 2e
foto met lus verwijderd v.d. spoel (26508 kHz, meternaald (SWR) geeft nog net
een dipje)
6. Nog enkele mechanische aanpassingen (waaronder een zeer belangrijke)
- alle beugels/brackets v.d. traps werden gereinigd zodat ze opnieuw goed contact
maakten met de radiator en capaciteiten (verwijderen oxidatie); ook de verschillende
buisovergangen v.d. radiator werden gereinigd; dit is een goed moment om alle
overgangen opnieuw van een laagje Noalox of Penetrox te voorzien (verhindert
oxidatie, jammer genoeg niet op voorraad, zal voor een volgende reinigingsronde
zijn)
> ik las ergens dat aluminium opkuisen met staalwol niet de goede manier
is (corrosie van achtergebleven stalen partikels kan optreden); tegenwoordig
gebruik ik 'stripping pads' van 3M - allicht zijn er nog betere alternatieven
- één van de 7 radialen was korter dan de andere; deze werd vervangen
door een op (correcte lengte afgezaagde) mobiele whipantenne die Dirk op overschot
liggen had
- een beugel van de 17m trap was nogal vervormd en werd herplooid tot zijn originele
vorm
- bij het veelvuldig opstellen en neerleggen v.d. antenne, brak een element
van de bovenste X-hat af; nazicht toonde dat dit geen origineel element was,
maar een stuk dat op het einde 'afgedraaid' was om te passen in de houder; hersteld
met nieuw stuk buis
- de bovenste X-hat werd visueel opgelijnd met de onderste; hiervoor moest de
30m trap wat verdraaid worden op de radiatorbuis
De zeer belangrijke aanpassing. In punt 1. 'De tunerbox met de ringkernen'
meldde ik:
Grondig nazicht van al deze componenten toonde aan dat het probleem niet
in/aan de matching box lag, noch aan de verbinding met de radiator (alhoewel,
over dit laatste kom ik verderop terug).
De verbinding v.d. tunerbox-bracket met de radiator was enkel met een slang/buisklem
gedaan.
Reeds in november nam ik me voor: alvorens de antenne terug te brengen naar
Dirk, zal ik de bracket nog met een extra bout verbinden met de radiator.
Op het einde van alle testen en toen ik uiteindelijk tevreden was met de afregeling
van de antenne, heb ik de bracket met een 4mm inox bout verbonden met de radiator
(en daarbovenop opnieuw de slang/buisklem).
Groot was mijn verbazing toen bleek dat de SWR op 3 banden nog verder gedaald
was!
Op 40m ging die van 1.2 naar 1.0, op 12m en 30m van 1.3 naar 1.2 (op de andere
banden bleef de SWR onveranderd).
Wat is hier aan de hand? Luc ON5UK verschafte een plausibel antwoord: de bout
zorgt voor een nog beter geleidend RF-pad (dan de slang/buisklem).
Eigenlijk kan ik hier niet spreken van een 'aanpassing', origineel is op die
plaats een bout voorzien. Maar in de handleiding wordt die bout niet vermeld
en is die ook niet zichtbaar op de tekening!
(in hindsight, als ik me goed herinner was er een bout meegekomen toen ik de
antenne ontving, maar die zat los in de radiator en maakte geen goede verbinding
tussen bracket en radiator => de slang/buisklem)
Backwards engineering...right.
Foto's: 3M 'stripping pads', vervormde beugel 17m trap, afgebroken element X-hat, visueel opgelijnde X-hats, verbinding bracket-radiator met slang/buisklem, verbinding bracket-radiator ontbrekende bout in handleiding (rood omcirkeld)
7. Afregeling van de antenne
De R7 bestrijkt in sommige, maar niet alle banden, het volledige frequentiesegment
(met een voor de transceiver aanvaardbare SWR).
Op mijn vraag aan Dirk in welke modes (cw-ft8-ssb) hij de R7 vooral wou gebruiken,
antwoordde hij: voornamelijk (trage) CW en FT8.
De doelstelling was helder, er zou gericht worden naar de FT8 frequenties in
iedere band.
De hulpbronnen melden: het afregelen v.d. antenne is een monnikenwerk en
vergt veelvuldig opstellen en terug neerlaten van de antenne.
Ik kan getuigen dat de hulpbronnen het bij het rechte eind hebben.
Maar, ik heb al doende een workaround gevonden die toekomstige restaurateurs
van deze antenne veel tijd kan besparen.
De handleiding vermeldt de procedure van afregelen. Men begint bij 10m en eindigt
bij 40m.
Als je in het CW gedeelte v.e. band wilt werken, moet het corresponderende deel
v.d. antenne ietwat langer gemaakt worden. Voor SSB, iets korter. Dit zijn algemene
richtlijnen, zie de handleiding.
Volgens de handleiding kan 12m niet aangepast worden. Niet helemaal correct.
Er is een mogelijkheid om iedere band te 'fine tunen' door de capaciteit v.d.
corresponderende trap proefondervindelijk aan te passen.
Bij nieuwe traps is dit uiteraard niet nodig, maar als je traps (capaciteiten)
hersteld/geopend hebt en niet zeker bent of ze de originele waarde benaderen,
kan je hiermee experimenteren.
Arbeidsintensief! Als je dit doet, check ook welke invloed je aanpassing heeft
op de onder- en bovenliggende band.
Gebruik steeds hetzelfde stuk coax voor je metingen.
Ik heb proeven gedaan met een stuk coax van 1m lengte, een stuk van 13m lengte,
en de MFJ-259B rechtstreeks met een koppelstuk op de MN-7 matching unit, alsook
nog met een extra choke balun ertussen.
De 4 methoden geven telkens lichte afwijkingen t.o.v. mekaar. Dus best steeds
hetzelfde stuk coax gebruiken voor alle testen/metingen.
Als de antenne op haar definitieve plaats gemonteerd wordt (veel hoger dan een
testopstelling), zullen de resultaten weer wat afwijken.
Hou bij metingen ook in het oog of je lichaam de metingen niet beïnvloedt
(vooral op 10 en 12m merkbaar als ik de MFJ-259B met de hand aanraakte).
Tijdsbesparing.
Ik deed de aanpassingen terwijl de antenne op 2 schragen, horizontaal 1m boven
de grond lag (met 5 radialen gemonteerd). Daarna werd de antenne na iedere aanpassing
verticaal op een 2m paal gemonteerd (met alle 7 radialen).
Ik noteerde alle frequentie/SWR-metingen zorgvuldig, met de antenne zowel horizontaal
op de schragen als verticaal op de 2m paal.
Hierdoor vond ik een constant terugkerende correlatie van de metingen, tussen
beide opstellingen.
Deze correlatie liet toe om met quasi zekerheid te kunnen voorspellen hoe een
aanpassing op de schragen, zou resulteren in de verticale opstelling.
Eens dat ontdekt was, was het zeer eenvoudig om de antenne naar wens aan te
passen/af te regelen. Deze methode zou ook kunnen toegepast worden tussen een
verticale testopstelling en de definitieve opstelling.
De correlatie.
De SWR-metingen op iedere band toonden een constant frequentieverschil tussen
wanneer de antenne horizontaal lag, en wanneer ze verticaal opgesteld werd.
Bij de ene band was de resonantiefreq. hoger als de R7 horizontaal lag, bij
een andere band lager.
Hieronder geef ik alle banden weer - gemeten met de antenne horizontaal op de
schragen - en hoeveel kHz hoger of lager de meting v.d. resonantiefreq. is dan
wanneer de antenne verticaal op 2m hoogte staat:
10m: 650 kHz lager
12m: 100 kHz hoger
15m: 100 kHz hoger
17m: 15 kHz hoger
20m: gelijk tot 10 kHz lager
30m: 80 kHz lager
40m: 200 kHz lager
Voorbeeld 40m band: op de schragen 6800 kHz resonantiefreq. gemeten, wordt 7000
kHz met de antenne verticaal op de 2m paal.
De minimum SWR wanneer de antenne horizontaal zo laag tegen de grond is, kan
uiteraard veel verschillen t.o.v. wanneer ze verticaal opgesteld is...vooral
bij 10, 30 en 40m was er een groot verschil merkbaar.
Voorbeeld hierbij van 40m: op de schragen 1.8 tot 2.0, verticaal 1.1 tot 1.3
SWR.
Men kan dus 1 of meerdere aanpassingen doen terwijl de antenne horizontaal ligt,
rekening houdend met het freq. verschil t.o.v. wanneer de antenne verticaal
staat.
De freq. verschillen die ik hierboven noteerde, zullen op een andere locatie
uiteraard anders zijn.
Wie deze oefening zelf wil doen, moet dus eerst enkele testmetingen horizontaal/verticaal
uitvoeren en het freq. verschil bepalen, alvorens aanpassingen aan de antenne
te doen.
In een forum
meldt Tom W8JI dat een extra choke balun wenselijk is voor de R7 antenne.
Als een side-project heb ik een extra choke balun gemaakt, en die op het einde
van de testen ook eens gebruikt bij de metingen.
Die extra balun, bracht dan weer andere meetresultaten te voorschijn. Ook was
er nogal wat beïnvloeding
(door het menselijk lichaam) als ik metingen op 40m band deed.
Misschien is deze balun goed voor een definitieve eindopstelling, maar misschien
is dit ook overkill.
Foto's van enkele testopstellingen - horizontaal, verticaal, verticaal met choke balun en closeup van de choke balun.
8. Eindresultaat en plaatsing van de antenne bij Dirk
Half december kwamen Luc ON5UK en Patrick ON7ASN langs om o.a. metingen met
de mini-VNA te doen.
Dankzij dit meettoestel krijgt men een overzicht v.d. SWR-curve van de 7 banden
tegelijkertijd.
Mooie plaatjes tot gevolg:
Op 1 januari meldde ik aan Dirk: De laatste metingen en afregelingen gisteren
hebben weinig nieuw licht gebracht:
- 40m > 1.0 SWR op 7076
- 30m > 1.2 - 10138
- 20m > 1.0 - 14125
- 17m > 1.1 - 18095
- 15m > 1.1 - 21070
- 12m > 1.3 - 24910
- 10m > 1.2 - 28150
Op de MFJ-259B zag dit er ongeveer zo uit (metingen half december):
Het doel om de resonantiefrequenties rond het FT8-spectrum te positioneren,
was bereikt. Fine-tuning is nog altijd mogelijk, maar dan liefst in de zomermaanden
met een frisse pint bij de hand.
Half januari werd de antenne bij Dirk thuis geïnstalleerd en getest. Ook
Luc ON5UK en Patrick ON7ASN gaven present die mistige voormiddag.
Binnen in de shack deed Luc een meting met de mini-VNA:
Iedereen tevree...!
Enkele dagen later stuurde Dirk deze printscreen door:
Mission accomplished.
Begin februari hebben we de antenne ook getuid.
Niks te vroeg, want 2 weken later passeerden stormen Eunice en Franklin door
het land.
De tuidraden hebben hun werk gedaan, de R7 bleef overeind!
Hieronder nog de linken naar de hulpbronnen.
Tnx Dirk voor de opportuniteit om deze antenne van dichterbij te bekijken, en
Luc en Patrick voor jullie bijdrage!
73 - Mark - on4ww.
9. Hulpbronnen
(mocht 1 van onderstaande linken mettertijd verdwijnen (bv. 404 not found error):
kopieer de URL en plak deze in de WayBack
Machine...meestal kan je op die manier 'verdwenen' webpagina's terugvinden)
https://www.qsl.net/ei7ba/r7_vertical.htm
https://pa0fri.home.xs4all.nl/Ant/R5/onhr5.htm
https://pa0fri.home.xs4all.nl/Ant/R5/onhr5eng.htm
http://f1chf.free.fr/F5DQK/4_Paraboles_antennas_dishes/Cushcraft%20R7%20reparation_eng.pdf
http://f5ad.free.fr/ANT-QSP_F5AD_Cushcraft_R7.htm
https://doczz.net/doc/1935441/cushcraft-r7-rescue-and-refurbishment
https://forums.qrz.com/index.php?threads/r7-maintenance-fix-high-swr-across-all-bands.704872/
https://forums.qrz.com/index.php?threads/cushcraft-r7-re-visted.397242/
https://forums.qrz.com/index.php?threads/cushcraft-r7-old-new-model.649953/
https://groups.google.com/g/rec.radio.amateur.antenna/c/zfMI-O4h47I
(comments of W8JI and WB0DGF)
Comparison
Cushcraft R7 1991-1994
DK4PL R7 tips
(courtesy FUNKAMATEUR en Patrick ON7ASN)
