Bakgrund och syfte

Idén till detta projekt föddes kort efter att jag erhållit mitt HAREC-certifikat. Min stationära utrustning lämnade egentligen lite att önska: en Yaesu FTDX10-transceiver, ett brett utbud av mjukvaror, en påkostad lågförlust-koaxialkabel med en noggrant utförd väggenomföring samt en antennmast monterad strax utanför husgaveln. Trots dessa goda förutsättningar lös de riktigt långväga DX-kontakterna med sin frånvaro.

För närvarande använder jag en kommersiell multibandsvertikal från Moonraker. Den presterar tillfredsställande inom Europa och mot Nordamerikas östkust. Jag kan sporadiskt höra stationer från Oceanien (VK/ZL), men mina egna anrop når inte fram. Detta belyser den inneboende problematiken med traditionella multibandsantenner – de tenderar alltid att bli en kompromiss.

Efter ett tidigare och mycket lyckat projekt med en horisontell fan-dipol för 10-, 15- och 20-metersbanden, föddes idén att applicera samma princip på en vertikal konstruktion. Konceptet bygger på en multielementsvertikal med ett omfattande radialsystem. Det är ingen revolutionerande ny idé; brittiska DX-Commander säljer färdiga antenner utifrån samma princip med mycket gott resultat. Jag ska inte sticka under stol med att en hel del av mina tekniska lösningar har inspirerats av just deras design.

Det är värt att nämna att projektet har genomgått en hel del anpassningar och förändringar under resans gång. Detta har varit nödvändigt då flera okända variabler dykt upp – bland annat visade sig den ursprungliga masten inte alls fungera som planerat.

Etiskt ställningstagande och DIY-filosofi

Jag vill understryka att detta projekt inte syftar till att plagiera någon eventuell befintlig kommersiell produkt. De lösningar jag kommit fram till är det som jag kunnat åstadkomma med de förutsättningar jag har. Formen på plattorna, exempelvis, visar sig vara extremt lämplig för att kunna skriva ut dem i min 3d-skrivare.

Projektet drivs framförallt av teknikintresse, experimentlusta och viljan att lära sig något nytt. Konstruktionen sker på hobbynivå och uppdateras här i mån av tid, där familj och arbete alltid prioriteras. Eventuella konstruktionsfel och missöden under resans gång kommer att redovisas öppet, då dessa utgör en viktig del av lärandeprocessen.

Förutsättningar: Begränsad tomtyta

Jag bor på bottenvåningen i ett mindre flerfamiljshus en bra bit ut i skogen. Grannarna är få, men träden desto fler. Till lägenheten hör en väl tilltagen trädgårds- och gräsyta på framsidan och längs husets gavel. En del av denna yta utgörs dock av en gammal väg, vilket skapar utmaningar om man vill gräva eller gjuta ett traditionellt betongfundament.

Här har jag tidigare rest en Moonraker GPA-80F i en mast bestående av fyra 1,5-meters sektioner (inköpta på Jula), säkrad med tre staglinor i en fyrametersradie. Som fundament använde jag ett jordankare för tvättställningar. Det fungerade, men var långt ifrån en optimal lösning.

Utrymmet tillåter tyvärr inte horisontella trådantenner för 40 eller 80 meter. En long-wire ut i skogen eller en större fackverksmast med en Hex-beam eller Yagi-antenn skulle utmana tålamodet hos både hyresvärd, grannar och familj. Den enda framkomliga vägen är därför att bygga vertikalt.

Ett absolut primärt mål med projektet är enmanshantering. Min nuvarande mast kräver minst två personer vid resning och fällning för att kontrollera röret och säkra mastfoten. Vid annalkande stormar måste konstruktionen kunna fällas snabbt och säkert av en enda person för att förhindra egendomsskador.

Design och utformning

Inspiration: DX-Commander Signature 12.4

Jag inspirerades starkt av DX-Commanders Signature 12.4-modell. Den använder separata, resonanta kvartsvågselement samt 3/4-vågselement för varje band matade från en gemensam punkt. Den har dessutom ett dedikerat element för 80-metersbandet som, om den görs korrekt.även resonanerar på 30 meter via en spole som lindas runt maströret. Till en början hade jag mer eller mindre tänkt att göra en motsvarande antenn med samtliga band.

Inledningsvis hade jag tänkt att bygga masten med 10 sektioner av en gammal tysk militär truppmast, likt en högantenn. Dessvärre visade det sig att 10 sektioner blev för mycket för dennaa. Den totala vikten i mastens topp översteg helt enkelt mastens flex och den gick helt sonika inte att resa. Därför fick jag tänka om och hitta en annan lösning. Jag hade vid det laget redan skrivit ut samtliga plattor som skulle sitta i masten så därför fick jag skriva ut helt nya.

Spiderbeam 12 meter HD

På semesterresa till Danmark passerade jag Limmared och passade då på att köpa en 12 meter Spiderbeam teleskopantenn. Den är snarlik i designen DX-commanders teleskopmaster så den får bli masten för detta projekt. Fördelen med denna är att den går att hantera på en person.

Matnings- och radialplatta (Base & Driver plate)

Baradialplattan (ansluten till radialsystemet och koaxialkontaktens skärm) och drivplattan (ansluten till antennelementen och koaxialens innerledare) tillverkades i 2 mm aluminiumplåt jag hittade på Biltema. Konturerna sågades ut med sticksåg och en SO-239-kontakt monterades på en utstickare på radialplattan som bockats till.

Jag borrade centrumhålet 3 mm större än maströret och printade ut muffar i TPU-plast för att skydda maströret från eventuella vassa kanter från aluminiunämnet.

Plattorna kommer sedan att fixeras på plats med slangklämmor, över och under respektive platta. Slangklämmorna i sin tur kläddes in med ett gummiskydd som sen hålls på plats med hjälp av krympslang. Deta för att säkerställa att inte slangklämmorna skadar masten.

Stag- och spridarplattor

Eftersom den nya Spiderbeam-masten hade helt andra dimensioner än den militära masten, krävdes en helt ny design av spridarplattorna. De behöll sin hexagonala form och hålbild, men för att spara filament och minska vindfånget lade jag till ett bikakemönster (hexagonala hål) i de outnyttjade ytorna.

För att göra hanteringen smidigare gjorde jag öppningar ut från varje tradhål så att elementtråd och paracord enkelt skulle kunna träs i och ur. Detta visade sig dock vara en mindre bra idé i praktiken. Vid resning tenderade staglinorna att fastna i öppningarna, och antennelementen hoppade gärna ur när masten flexade. Lösningen blev att skriva ut små fasade lock som limmades utanpå hörnen, vilket gör att staglinorna nu glider förbi obehindrat och antennelementen hålls på plats.

Totalt används fyra plattor placerade på följande höjder:

• Platta 1: 405 cm (Stagpunkt)
• Platta 2: 525,5 cm
• Platta 3: 729 cm (Stagpunkt)
• Platta 4: 960 cm (Stagpunkt)

Stagningen sker i tre riktningar mot marken med en radie på 4,50 meter, vilket är det utrymme som finns tillgängligt. Med tanke på att min tidigare mast klarade sig på ett ännu snävare fotavtryck bör detta fungera utmärkt.

Vippbart fundament

För att uppnå målet om smidig enmanshantering valdes en prefabricerad betongplint. Som mekanisk länk mellan plinten och glasfibermasten används ett 0,5 meters avgasrör i stål. Röret säkrades i plintens stolpjärn med två genomgående bultar.

Genom att avlägsna den nedre bulten fungerar den övre som en rotationsaxel (vippfunktion). Masten kan därefter fällas kontrollerat med hjälp av staglinorna utan att botten glider iväg. Detta möjliggör även installation av en framtida vinsch.

Inuti och runt rörets överkant sitter 3D-printade TPU-muffar som centrerar och skyddar masten. TPU valdes på grund av sina stötdämpande egenskaper. Mellan stolpjärnen och röret monterades distansklossar i PETG. Den nedre bulten har numera ersatts med en låssprint för verktygslös hantering.

Förlängd radialplatta

Eftersom antennens ordinarie radialplatta hamnar cirka 50 cm ovanför marken tillverkades en sekundär, markliggande radialplatta. Denna placeras runt fundamentet och ansluts till den övre plattan med en grov kopparkabel. Det förenklar underhåll avsevärt, då markradialerna kan ligga kvar orörda när masten fälls – det enda som behöver lossas är en enda anslutningsterminal.

Antennsystemets uppbyggnad

Antennen har separata element för varje band matade från en gemensam punkt, samt ett täckande radialnät på marken. De avsedda banden är 10, 12, 15, 17, 20, 30, 40 och 80 meter.

80- och 30-metersbanden delar element. Detta uppnås genom att 80-meterselementet lindas till en spole runt maströret en bit upp. Varje element hålls sträckt med hjälp av elastisk nylonlina fäst i spridarplattorna.

Radialer

Teoretisk beräkning av kvartsvågsradialer

Utgångspunkten för en resonant radial är en kvarts våglängd$(1/4\lambda)$. För att beräkna den fysiska längden i meter används formeln för ljusets hastighet dividerat med frekvensen, justerat med en uppskattad förkortningsfaktor för tråd i marknära miljö (här satt till 0,96).

Vid en beräkning direkt på våglängden 81 meter ger detta:

Att lägga ut fyra kvartsvågsradialer på 19,4 meter vardera skulle teoretiskt sett ge ett fullgott jordplan och sänka markförlusterna tillräckligt för att ge en märkbar prestandavinst (cirka 1 dB) jämfört med ett minimalt jordplan. En radie på närmare 20 meter är dock helt orealistisk för min begränsade tomtarea.

Optimering: Fler och kortare radialer framför färre och långa

Inom antennteorin är det välkänt och väldokumenterat att markens ledningsförmåga och antennens verkningsgrad förbättras avsevärt om man installerar fler men kortare radialer, snarare än ett fåtal långa. Detta beror på att strömtätheten i marken är som högst absolut närmast antennens matningspunkt.

Genom att halvera längden och fördubbla antalet kan systemet optimeras i följande steg:

• 8 stycken radialer à 9,6 m
• 16 stycken radialer à 4,86 m

Genom att gå från 4 långa till 16 kortare radialer förblir den totala mängden koppartråd densamma, men markförlusterna minskar i matningspunktens omedelbara närhet.

För att maximera verkningsgraden ytterligare är målsättningen att fördubbla trådantalet ännu en gång inom samma radie. Genom att installera 32 stycken radialer med en längd på 4,86 meter uppnås en mycket god skärmning mot marken. Enligt etablerade simuleringar (t.ex. NEC-4) reducerar detta markförlusterna så pass mycket att det ger en systemvinst på strax under 1,6 dB i jämförelse med ett enklare jordplan.

Denna konfiguration är fullt hanterbar på den tillgängliga gräsytan. Det praktiska steget som återstår är att anskaffa cirka 160 meter lämplig wire för att färdigställa radialnätet.om återstår är att anskaffa cirka 160 meter lämplig wire för att färdigställa radialnätet.

Antenntråd och elementkonfiguration

Som antenntråd valdes AWHD-102, en extra kraftig antennwire från Sotabeams. Totalt blir det sju fysiska element.

Band (meter)	Initial Elementlängd	Foldback	Övrig info
80	23 m	–
40	9,48 m	6cm
30	–		Delar 80-meterselementet
20	4,95 m	6 cm
17	3,9 m	6 cm
15	1,29 m	6 cm
12	8,31 m	36 cm
10	8,4 m	140 cm

De element som har en foldback skapar också en ögla. Elementet hålls i spänn med paracord (eller motsvarande elastiska lina) mot ovanliggande platta. Hålet på öglan görs precis så stort att paracorden löper fritt, men tillräckligt litet för att stoppa en knut på linan på linan. Initialt tejpas öglan för att göra det enkelt att knyta upp och stämma av elementet. När sedan avstämningen är färdig fixeras öglan med limförsedd krympslang samt ett buntband. Då kan elementet spännas lite hårdare.

Tuning & SWR-mätningar

Efter en hel del finjustering lyckades jag uppnå mycket fina värden på de lägre banden: 80, 40, 30, 20 och 17 meter. Därefter stötte jag på patrull.

Avståndet mellan elementen har som bekant en stark inverkan på SWR, och detta blir betydligt mer känsligt ju högre upp i frekvens man kommer. På 15 och 12 meter vägrar SWR att gå under 2.0, och på 10 meter lyckas jag inte ens få till en mätbar kurva. Här krävs det helt klart mer arbete och felsökning för att hitta resonansen.

Längderna har jag hämtat från DX-commanders manual. 80-meter blev naturligt längre p.g.a. annan wire än dx-10 samt lite annan diameter på masten. På de lägre frekvenserna stämde dessa i övrigt bra, men på de två högsta banden stämmer ingenting i min nuvarande mekaniska miljö. Dessa element ska klippas till 3/4 våglängd istället för 1/4, och kräver en rejält tilltagen foldback (36 cm på 12 meter och hela 140 cm på 10 meter). Här krävs det mer analys och planering innan jag fortsätter trimningen..

Framgångar på bandet!

För att utvärdera antennens faktiska prestanda körde jag ett antal pass med FT8 när konditionerna verkade rimliga.Jag körde testet på de band där jag ändå hade någon form av mätbar SWR och använde radions inbyggda Antenntuner (ATU)

Testerna genomfördes på 40, 30, 20, 17 och 15 meter under en solig söndagsmorgon i slutet av juli 2026. Uteffekten var standard 100W från min FTDX10. Här är de första spännande resultaten

Detta är ett helt godkänt resultat måste jag säga.