home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Tech Arsenal 1 / Tech Arsenal (Arsenal Computer).ISO / tek-20 / discone.zip / DISCONE < prev   
Text File  |  1990-01-06  |  13KB  |  288 lines
  1. Article 486 in rec.radio.shortwave:
  2. From: ka2raf@ka2qhd.UUCP (Chris Crosby  Lakewood NJ)
  3. Subject: Discone Antennas: Designs Explained
  4. Keywords: compiled from various postings
  5. Message-ID: <69@ka2qhd.UUCP>
  6. Date: 25 Dec 89 18:04:05 GMT
  7. Organization: KA2QHD PUB ACCESS UN*X,OCEAN NJ
  8. Lines: 281
  9.  
  10. Discone Antenna
  11.  
  12. The following infos are related to a request by N7FWL.
  13.  
  14. The discone antenna is not a good ham antenna, it is all right for
  15. commercial and military purposes. It is an omnidirectional antenna with
  16. wideband characteristics. It can operate over a 10 to 1 frequency range
  17. with, of course, some SWR variations over such a wide range. Since the
  18. antenna can operate roughly a 10:1 frequency range it will, more
  19. readily, radiate any harmonics present in the transmitter output.
  20.  
  21. For transmitting use, and some receiving low signals, it is therefore
  22. important to use suitable filters for each frequency (band), to adequately
  23. attenuate the harmonics output or received high out of band signals.
  24.  
  25. The radiation angle tends to rise after the first frequency octave, at about
  26. 5:1 in frequency the direction of radiation is above 45 degrees from the
  27. horizontal.
  28.  
  29. I do not know the commercial models mentioned by Phil, N7FWL, neither I do
  30. have experiences on building such an antenna but I may suggest the following.
  31.  
  32. The ideal construction, apart the full metal sheet, calls for 16 rod elements
  33. or a minimal of 8.
  34.  
  35. The so wide band discone could be build with interleaved elements, 8 for the
  36. band of 40 to 400 MHz and 8 for 200MHz to 2GHz, two-in-one.
  37.  
  38. Construction hints:
  39.  
  40. A = Cone elements length equal to 1/4 wave at the lowest operating frequency
  41.         ( 2,952/F(MHz) = length inches ). Cone angle = 60 degrees.
  42.  
  43.         f1 = 40 MHz  and f2 = 200MHz
  44.  
  45. B = The overall disc diameter equal 70% of 1/4 wave (lowest freq.)
  46.  
  47. C = Top cone diameter, will be decided by the diameter of the coaxial cable
  48.         utilized ( most purposes .5" )
  49.  
  50. D = Spang of the center of the top disc to the cone top, 20% of C, or .1" fo
  51. 50 ohm, use a suitable insulator which may be made of a potting resinr from
  52. ptfe or other stable low-loss material.
  53.  
  54.                               \ B /
  55.                         _______\_/________  (40-400)
  56.                 D             / - \
  57.                              /  ^  \ (200-2G)
  58.                               // \\
  59.                              //   \\
  60.                             //     \\
  61.                            //       \\
  62.                         A //    60   \\ (200-2G)
  63.                           /           \
  64.                          /             \
  65.                         /               \
  66.                        /                 \ (40-400)
  67.  
  68. I hope the drawing is understandable.
  69.  
  70. Some mechanical details are on " VHF-UHF MANUAL " fourth ed., by
  71. G.R.Jessop,G6JP published by R.S.G.B. ( Radio Society of Great Britain )
  72.  
  73. Good work.
  74.  
  75. Gian MODA - I7SWX
  76.  
  77. This is a comment on Gian I7SWX's recent posting on discone
  78. antennas:
  79.  
  80. About five years ago, when I moved to New Hampshire, I figured I
  81. needed some kind of broadband VHF antenna (50-450 MHz) as a space
  82. saver.
  83.  
  84. I am not a mechanical person so I looked around for a cheap
  85. commercial version of the many discone designs I had seen in
  86. handbooks and articles. I found Hygain made one with three top
  87. elements and three radials (I forget the model # now). It was supposed
  88. to be for scanner use but a call to Hygain indicated that it could
  89. be used for low power transmitting as well.
  90.  
  91. Anyway, I tried it out and it worked. Compared to a 1/2 wave or 5/8
  92. wave groundplane, performance isn't great but it covers 144-148 MHz nicely
  93. without adjustments.  It also is cheaper than some of the fancier versions
  94. now being marketed for hams.
  95.  
  96. Bottom line: Come up with an application and then find an
  97. antenna that will satisfy the application. I knew the discone would
  98. not be a world-beater in terms of  2m DX so I wasn't disappointed
  99. when I couldn't work every repeater in New England with it.
  100.  
  101. BTW, Gian's advice on harmonic and spurious radiation with regard to
  102. discones (or any broadband antenna) is correct. The discone will NOT
  103. discriminate between the real signal, the harmonic, or the spur. It
  104. will radiate all three very well, thank you.
  105.  
  106. 73,
  107.  
  108. MarStarin KB1KJ
  109.  
  110.  
  111. Is there such a thing as a HORIZONTALLY polarized discone antenna?
  112.  
  113. I'd like to have transmit coverage of ham bands from 50-1300 Mhz in the
  114. horizontal plane (circular acceptable) with omnidirectionality.  An overhead
  115. null is fine with me; a low angle of radiation is fine, too.
  116.  
  117. A discone will work fine horizontally.  In fact if you place two discones
  118. disc to disc and remove the disks you have a conical antenna which also
  119. has an extremely broad frequency response.  The fan dipole used on HF is a
  120. "sparse" form of the biconical.
  121.  
  122. You might try two biconicals mounted in the fashion of a turnstile antenna for
  123. omnidirectional horizontal polarization but you would run into problems with
  124. the half-wave phasing line between the two biconicals.
  125.  
  126. Antennas like the turnstile, Alford array, and big wheel can approximate
  127. omnidirectional horizontally polarized coverage but only over a limited
  128. frequency range.
  129.                                              73 de WA4VZQ  Barry
  130.  
  131. Discone antennas are indeed very impressive for just about any
  132. frequency range. I do not believe that one can be build which will
  133. cover 25-1300Mhz as RS and others claim. A 10 to bandwidth ratio
  134. is all that can be expected from the design. The low end cutoff
  135. frequency is determined by the length of the cone (slant length).
  136. The cone is 1/4 wavelength at the lowest operating frequency. The
  137. response of the structure degrades very rapidly below that freq.
  138. The length of the elements in this recent flood of discones on the
  139. market is such that it's low end cutoff should be about 100MHz. You
  140. might also notice that they specify that it can be used for transmitting
  141. on 144, 220, and 440Mhz, even though they claim it is good down to 25.
  142. They do not claim it can transmit on 50Mhz, which supports my claim
  143. that it just won't work below 100. I think they just claim the wide
  144. bandwidth to make it appeal to the scanner crowd.
  145.  
  146. I started playing with discones about 10 years ago and I currently have
  147. on that covers 48-480MHz, just right for 50, 144, 220, 440, and
  148. everything in between with < 2:1 SWR. I would like to build an HF
  149. discone for 7-30MHz at some point. They give excellent low radiation
  150. angle response over the whole HF spectrum and are really not that big
  151. (relatively speaking).
  152.  
  153. Building discones is quite easy as they are not particularly critical
  154. in their construction requirements. You can find a set of simple
  155. cookbook type formulae in the radio amateurs handbook for designing
  156. your own.
  157.  
  158. Happy disconing!
  159. Ron
  160.  
  161.         There was an article in 73 Magazine a year or so ago (I'll see
  162. if I can find the exact issue) which described how to build a discone
  163. for 30 - 1200 Mhz. Since the discone only has a working frequency range
  164. of about a decade, the author designed it to cover 120 - 1200 Mhz and
  165. added a cut-down helical CB whip to the top of the antenna. This whip,
  166. together with the mounting pole, formed a coaxial dipole for 30 - 50
  167. Mhz.
  168.         I built it. It's made of 1/8" brass welding rod (about $6
  169. worth), has 8 radials (in both disk and "skirt") and the hardest part
  170. of building it was getting the place where the radials connect
  171. machined. It would appear that it's not possible to build a discone
  172. without at least a good drill press & maybe a lathe. Anyway, I got a
  173. friend who works in the machine shop at MIT to do it for me. The
  174. article had all the details & he just whipped up the pieces for me out
  175. of scraps around the shop.
  176.  
  177.       It works fine. I have a VHF - UHF TV mast mounted preamp at the
  178. antenna (covers from channel 2 to old channel 83, about 56 - 900 Mhz or
  179. so) to fight feedline loss. I have a friend who used one of these on
  180. his Grove Scanner Beam. They have a lousy noise figure (about 6 db is
  181. typical) but plenty of gain so you can use cheap coax.
  182.  
  183.         The RSGB VHF - UHF handbook has drawings for another version of
  184. the VHF - UHF discone (I like their junction hardware a little better
  185. but it's tougher to machine). I've looked at commercial discones (I
  186. spotted one on a building at Spaceport USA when I was in Florida this
  187. spring and counted radials as the tour bus dre by - I believe there
  188. were 8 but I've seen them with 16). It was made of welded aluminum,
  189. painted white. About 1/2" - 3/4" dia. radials.
  190.  
  191.       Also in Florida, just outside Ft. Lauderdale, there's a
  192. commercial HF radio facility in a field next to the highway (talk about
  193. antenna farms!). I made my wife take a detour and did some quick
  194. photography. Lots of rhombics but the most impressive thing I saw was
  195. an HF discone. Picture a 60 ft dia ring of 60 ft tall phone poles with
  196. a wire connecting their tops in a circle. From this circular wire,
  197. about every foot or two along its circumference, wires run down to a
  198. plate about 6" off the ground in the exact center of the circle of
  199. poles. (there's your cone...I assume the disk was buried under the
  200. soil). There's a horrendously expensive book ($80), put out by Artech
  201. House (Norwood, MA) called _Shipboard Antennas_, which is basically a
  202. catalog of Navy antennas with all their specs. It's chock full of
  203. discones (I looked at it at a recent trade show & would have bought it
  204. if it wasn't so overpriced as to be silly!).
  205.  
  206. The discones as sold by Icom and others for use mainly with wideband VHF/UHF
  207. receivers like the Icom R-7000 are not just simple discones.  They would
  208. indeed cut off below 100 Mhz or so, except that a whip and loading coil has
  209. been added to extend coverage to lower frequencies.  How *well* this works
  210. is, of course, a matter of debate.
  211.  
  212. Phil
  213.  
  214. I may suggest to mount a discone horizontally, for the omni directionality I
  215. do not know, maybe two discones could be mounted as a dipole, in this way you
  216. will have a very broadband dipole with similar directive characteristics or at
  217. 90 degrees which should give around 100% directionality.
  218.  
  219.                         :  /   \  :
  220.                  1)     :/       \:
  221.                     A   :\       /:  B
  222.                         :  \   /  :
  223.  
  224.  
  225.                  2)       _______
  226.                             / \         A
  227.                            /   \
  228.                           /     \
  229.                              :
  230.                              :\
  231.                              :  \  :
  232.                              :___ \:    B
  233.                                   /:
  234.                                 /  :
  235.                               /
  236.  
  237.  
  238.                3) coaxial feeding :
  239.  
  240.  
  241.                       1/4W x VF   1/4W VF
  242.   50 ohm antenna A  *-----------*-----------* B antenna  50 ohm
  243.                         75      |       75
  244.                                 |
  245.                                 |  50 ohm
  246.                                 |  any length
  247.                                 |
  248.                                 |
  249.  
  250.                                rtx
  251.  
  252.  
  253. C) A good experiment, to transmit only only on ham bands and reducing other
  254. frequencies interferences, would be building one with 2 elements for each
  255. band. It may be complicated but it should be working, i.e. : 50MHz, 146MHz,
  256. 220MHz, 434MHz, 900MHz and 1296MHz, for a total of 12 elements. Probably the
  257. lobe for each band would look like a fat "8" similar to the inverted V one.
  258.  
  259. Gian MODA - I7SWX
  260.  
  261.  
  262.  
  263. I do recall a past issue (within the last 2 years) of Ham Radio Magazine
  264. showing a SPHERICALLY directional discone antenna.  It had radiators on
  265. each of 3 axis.  I'm not sure if there was consistency in polarition.
  266.  
  267. I'm sure it would have some satellite applications.
  268.  
  269. All this talk about a horizontally polarized discone antenna got me
  270. thinking, You can make a single axis discone (cut a slice from it, or
  271. you could view this as a discone with two radials). Now granted the
  272. performance may not be that great. Now, picture a set of radials from a
  273. central point.  I alternately ground each radial (and feed each other
  274. radial).  I would have a large set of horizontally polarized Single Axis
  275. discone antenna's. The ground radials would be shorter and cross
  276. through center. The fed radials would be balanced, I would hazard a
  277. guess that there would be two of these driven elements at 90 degrees to
  278. each other. Now this is what I call a horizontally polarized discone
  279. style antenna :-).
  280.  
  281. 73's
  282. Mark Salyzyn
  283. -----------------------------------------------------------------------------
  284.  This is for informational purposes ONLY, not a commercial or an endorsement
  285.  
  286.         New address is: PO Box 1286 Lakewood, NJ 08701 or KA2RAF@NN2Z
  287.  [ Suns @10am on 7240 LSB, The ANARC Listeners' Net - DC to Light and MORE! ]
  288.