The "Cizirf-special" first real test

The "Cizirf special" at F6KAR for the HF-CW leg of the French Championship
This weekend took place the CW-leg of the "French Championship". This was a good opportunity to test the "Cizirf-special" in real contest conditions from the CERN radio-club F6KAR. The antenna was installed 5m AGL, on 2 fiber poles, as far as possible from the transmitting antennas and using the MFJ-1025 as phasing unit. The phasing box was controlled by a foot-switch, allowing to change instantly from a NVIS "omni" pattern (single dipole) to a predifined directionnal pattern. Although the antenna will probably be more useful during the SSB-leg, we all appreciated to be able to pull out weak stations from the saturated 80 and 40m bands. To learn more about this antenna, you may browse the 2008/01 archives: several videos, and many audio recordings are used to illustrate the topic. The full description in english is available by following this link.

test de la "Cizirf-spéciale" à F6KAR

La "Cizirf spéciale" à F6KAR pour la coupe du REF-CW.

Ce weekend de "Coupe du REF CW" a été l'occasion de tester la "Cizirf-spéciale" en conditions réelles de contest. Les 2 dipôles amortis ont étés installés E/W à 5m du sol sur des mats en fibre de verre, en contrebas des antennes d'émission, 2 fois 50m de RG213 servant à connecter les dipôles à la boite MFJ-1025. Une pédale permettait à l'opérateur de "bypasser" la boite, et d'obtenir ainsi très rapidement un diagramme NVIS "omni" (un seul des 2 dipôles étant alors connecté).

Hervé, "l'écureuil de KAR" hissant la réhausse pour le dipôle 80m au sommet du pylône.

La boite ne disposant pas de préréglages, j'avais pris la précaution de noter quelques réglages standard avant le début du contest, principalement et pour chaque bande un réglage éliminant les stations venant de l'Est et un éliminant les stations F. C'est Nico qui a le mieux résumé les choses: "C'est le premier contest depuis le club, ou j'ai l'impréssion de faire de la CW sur VHF, tout en étant sur 80m". De fait, depuis notre position près de la frontière Suisse, et aussi curieux que cela puisse paraitre, c'est le réglage "East only" qui s'est avéré le plus utile, permettant l'élimination des "keys clicks"et autres QRM's dus aux stations proches en fréquence, une petite action du pied permettant de choisir entre les stations F et les stations DX. Le petit extrait du log donne une idée du bénéfice qu'on peut tirer d'un tel dispositif....
Bon tout ça m'ayant donné quelques idées de perfectionnement du système, restez connectés sur le blog... ça va continuer à chauffer !

Extrait du log. On peut voir au milieu des stations F et Europe: N7... "au long path" et BD3... Qui a dit que la Cizirf-spéciale n était pas une antenne DX ? Ah oui c'est moi ! De fait elle ne l'est pas, mais elle est cependant diablement efficace, quand il s'agit de sortir une petite station du QRM ambiant...

Cizirf special, combiner and phasing system

Voici un schéma mis au propre du phasing system version "rustique"(sans électronique) et du "combiner" (derivé du BB2) . Cliquez sur l'image pour l'agrandir. Si l'on taille les lignes pour 80m, il sera également utilisable sur 40, mais avec un pas de 45 degrés.
This a clean diagram of the rustic phasing system (no electronics !) and the combiner (derived form the BB2)'. Click on the image to enlarge it. If you cut the lines for 80m band, it will also work on 40m, but the step will be only 45 degree.

Ci-contre une réalisation vite faite du transfo du combiner utilisant 2 tubes ferrite à fort indice AL (indice AL estimé1000 en uH/100 tours). Le secondaire (côté récepteur) comporte 3 tours et le primaire (côté antenne comporte 2 tours bifilaires). Le point milieu du primaire est chargé sur une résistance de 25 ohms. Celui la ne monte en fréquence, la ferrite ayant un indice AL trop élevé, mais il fonctionne parfaitement sur 160 et 80. En utilisant une ferrite d'indice AL plus faible, il faudra probablement augmenter le nombre de tours, l'éssentiel étant de maintenir le rapport de 2/3 entre un demi primaire et le secondaire.
This picture shows a quickly made transformer for the combiner. This is made on 2 high AL ferrite beads (est. AL 1000 in uH per 100 turns). The secondary (on the RX side) has 3 turns, while the primary is made of two bifilar turns. This one works perfectly on 80 and 160 and shows about SWR 1.3:1 on 40. To be able to use it higher in frequency a lower AL-ferrite would be required. The optimum number of turns can be determined experimentaly, just the 2/3 ratio between a half primary and the secondary needs to be maintained.J'en profite pour "spoter" la réalisation de boite de commutation, publiée sur le site de F6ETI, qui vous rendra les plus grands services si vous n'avez pas d'entrée "RX-antenna" sur votre transceiver.
I take this opportunity to spot the description of a switching box for RX antennas, published on F6ETI website. This will be very useful if your transceiver is not equiped with a RX-antenna input.

The "Cizirf special" as a QRN-killer

Ma source de bruit locale / My local source of QRN !
Un autre bénéfice de la "Cizirf spéciale" est sa propriété d'élimination de QRN locaux. Ce clip audio, enregistré ce matin sur 40m, donne un exemple sur un QSO entre un station ZL et une station DL. Bien que cette antenne n'ai pas été concue pour le DX, elle peut néanmoins s'avérer utile si vous êtes affecté par une source de bruit locale. L'enregistrement a été obtenu en utilisant la boite MFJ-1025 et une pédale connectée à son entrée PTT pour by-passer la boite (dans ce cas un seul des 2 dipoles est en service).

Another nice feature of the "Cizirf-special" is its capability to eliminate local QRN. This audio clip, recorded this morning on 40m, gives an example on a QSO between a ZL and a DL station. Although the antenna was not designed for DX, it may also help, if you are affected by local man-made noise. This recording has been made using the MFJ-1025 and a foot-switch connected to its PTT input, in order to by-pass the phasing box (in this case only one of the two dipoles is connected to the receiver).

The "Cizirf -Special" antenna in english

This new video is to announce the English translation of the "cizirf-Special" antenna description. This is a broadband receiving antenna optimized for short an medium distances. The soundtrack has been recorded on 80m with I1 stations, located about 150 kms from home, just using a simple version only 1m AGL where the phase-shifts were obtained by means of switched coaxial lengths. On the video you can see the 80m patterns, simulated with NEC2 (4Nec2 by Arie Voors) for 0, 45, 90, 112.5, 135, 157.5, 180, 202.5, 225, 247.5, 270 and 315 degrees (the rotating one being for 125 degrees). This antenna was initialy designed with our "national contest" in mind, but I am sure you will find many other applications.
You may not believe the 30dB claim... then have a look at this video !

Alternative au UNUN: Le BB2

Un grand merci à Jérome F4AJS pour le lien. Le lien ayant été tronqué dans son commentaire le revoila . Voila un coupleur, qui donne dans les 25 dB d'isolation pour 3dB d'insertion. Article de John Bryant and Bill Bowers daté de Janvier 2005 et publié sur le site DXing.info. Une bien meilleure solution que le coupleur résistif !

Une alternative très simple au UNUN

Je tiens à remercier un lecteur attentif (mais très timide ;-) qui m'a signalé que le schéma publié hier était "una tonteria", la ligne allant du "combiner" à chaque antenne n'étant pas adaptée côté coupleur. Dont acte ! J'avais cependant raison sur un point, l'idée du "resistive combiner" n'était pas nouvelle! Ces "petites choses" sont utilisées en mesure, par exemple quand il s'agit de "combiner" deux générateurs (mesures d'IMD). Un coupleur résistif peut être réalisé avec 3 résistances de 16.6 ohms, en étoile comme montré sur la fig7 de cette doc. L'isolation entre ports n'étant pas terrible on leur adjoint généralement des atténuateurs (ou mieux des isolateurs) dans les branches allant aux générateurs. En partant du schéma 1, et en insérant 2 atténuateurs en T de 3dB, on arrive schéma 2, qui nous donne -9dB d'atténuation et 12dB d'isolation entre les ports 1 et 2. C'était donc pas si simple !
J'en profite pour lancer un appel: Visiblement tous les coupleurs hybrides dont on peut trouver les descriptions, sont plus ou moins "monobande" (générallement ils utilisent un circuit LC ou des tronçons de ligne). C'est ausssi le cas des coupleurs "Comtek" (comme le PVS-2). En revanche, Sylvain F6CIS, m'a signalé que dans références du catalogue de la maison ANZAC, on peut trouver un coupleur hybride 90degrés (ref jh-6-4) couvrant de 2 à 32Mhz. Quelqu'un aurait il une idée de la façon dont on pourrait réaliser ce prodige (juste pour ma culture perso...).
J'en profite également pour vous conseiller de rendre une visite à l'excellent site de TK5EP, où l'on peut trouver (entre beaucoup d'autres choses) une description assez détaillée d'un coupleur hybride 4 voies pour alimenter un "4-square".

Un UNUN 50/25 ohms en 5 minutes...

La version 1: trop de tours pour l'indice AL de la ferrite... 1:1 sur 160m, 1.3:1 sur 40m

La question m 'ayant été posée, voici quelques idées pour réaliser un UNUN 25/50 ohms pour la Cizirf-spéciale. Un UNUN est juste un auto-transfo RF. Si l'on place une charge 50 ohms au borne d'un enroulement comportant 10 spires on va trouver à la 7ème spire un rapport de transformation en tension de 0.7 soit en impedance 0.7 au carré, soit 0.49 (dans l'idéal il faudrait un rapport de transformation de 0.707 en tension). Le premier a été réalisé sur une ferrite "à fort indice AL" (dont l'usage inital est le bloquage des courants de gaine sur un coax de 11mm) avec 5 tours bifilaires et une prise à 2 tours sur le second enroulement: Résultats SWR1:1 sur 160m, 1.1:1 sur 80m et 1.3:1 sur 40m.

Test de la version 1 la charge 25 ohms est constituée de 2 charges 50 ohms mises en parallèle.

Moralité trop de tours... (il faudrait une ferrite avec un indice AL plus faible). Pour le deuxième j'ai utilisé une ferrite plus petite (pour cable de 5mm) et trois fils torsadés, passant une seule fois dans la ferrite. Le port 50 ohms est connecté aux bornes des trois enroulements mis en série (attention au sens des enroulements) et le port 25 ohms (22.5 ohms en réalité) aux bornes de 2 enroulements: résultat 1.1/1 du 160m au 30m ce qui correspond au calcul puisque 50/45= 1.11
Pour réaliser le UNUN: si l'on suppose un fil noir, un blanc, un rouge. Le début du fil noir étant la masse, on connecte l'autre bout du fil noir (après son passage dans la ferrite) au début du fil blanc (avant son passsage dans la ferrite), et l'autre bout du fil blanc au début du fil rouge (les 3 enroulements sont dans le même sens et en série). On obtient le port 50 ohms entre la fin du fil rouge et le début du fil noir (la masse) et le port 22.5 ohms entre la jonction blanc/rouge et la masse. On peut bien sur mettre ça en boite avec 3 embases SO239, les 2 ports 50 ohms allant aux antennes, étant juste connectés ensemble, et reliés au port 25 ohms du UNUN. Je vous renvoie au bouquin de W2FMI (transmission line transformers), si vous voulez affiner le sujet... Bonne bricole!

La version 2: juste 1 passage dans une ferrite à fort indice AL. Le SWR mesuré est de 1.1 sur 160, 80, 40, 1.2 sur 30m et 1.3 sur 20m.

Cizirf-spéciale: Une version bidirectionnelle simple...

Voici une version bibande et bidirectionnelle (*) de la Cizirf-spéciale: Elle ne demande qu'un relais (ou commutateur) coaxial, 2"T" coaxiaux (à monter en sortie du relais) et un UNUN 25/50 (lui aussi à monter au ras du relais). L'astuce consiste à utiliser 19.66m de RG8 (ou RG213 ou tout câble de vélocité 0.66) créant un déphasage de 252 degrés sur 40m (7.050), et 128 degrés sur 80m (3.600). Il va sans dire que les lignes allant du relais à chaque dipôle, doivent être de même longueur et constitution. La simulation (**) supposant une répartition égalitaire des courants entre les 2 dipôles il faudra s'assurer que ceux-ci sont parfaitement identiques, et qu'ils exhibent un SWR aussi bas que possible sur les 2 bandes (au besoin il faudra retoucher la longueur des éléments et/ou la valeur des resistances d'amortissement). L'antenne a été simulée avec 15m d'espacement entre dipôles et 7m de hauteur, mais 1m/sol peut faire l'affaire si l'on dispose d'une réserve de gain suffisante sur le récepteur.
(*) Une idée subite, non encore testée...
(**) les diagrammes horizontaux sont donnés pour 45 degrés d'elévation. En rouge le diagramme 80m, en bleu le 40m.
Vous pouvez cliquer sur les images pour les agrandir.

Radio Sloboda and the "Cizirf-special"

Voici un lancement "à l 'américaine" pour vous signaler que la description complète de la "Cizirf-spéciale" est désormais disponible en suivant ce lien
This is an "American style" advertisement for the "Cizirf special", a receiving antenna optimised for short and medium range communications on 40 and 80m. The complete description including simulations, pictures and the results of many "on the air tests" will be made available soon in english on this blog. Have you ever dreamed about 30dB F/B even at high angles? Then this antenna is for you...