Miniatuur antennes voor 80-10 meter

Onderstaand artikel beoogt een bruikbare antenne constructie to geven voor de HF-banden. Zenders en ontvangers worden steeds kleiner qua afmetingen, antennes voor deze frequentie echter vereisen nog steeds constructies van onhandelbaar formaat. De hier beschreven antenne is zodanig van opbouw dat de meeste lengte geplaatst wordt in verticale richting, zodat een vrij cornpacte en robuuste opbouw mogelijk is. De breedte van deze antenne is ca 5% van de oorspronkelijke breedte van een normale halve golf dipool en de verliezen t.o.v. deze zijn ongeveer 1,5 dB; nauwelijks merkbaar!

Theorie

De inductieve reactantie (X_L) van een kort koperen element en de capacitieve reactantie (X_C) van een paar parallelgeleiders ter lengte van een kwart lambda worden gecombineerd tot een resonantiekring (figuur 1).

Fig 1
Fig. 1.

Daar de stromen die in de parallelle geleiders lopen in tegenfase zijn en omdat de beide geleiders zich slechts 0,024 lambda uit elkaar bevinden, zal de hieruit resulterende straling gering zijn en vrijwel alle straling plaatsvinden vanuit het horizontale verbindingselement.

Maken we de afmeting van een element kleiner dan wordt de stralingsweerstand aanzienlijk kleiner. Een element van 0,024 lambda zoals hier gebruikt heeft slechts een stralingsweerstand van 0,5 ohm. Daar staat tegenover dat het rendement van de antenne beter dan 98% is, omdat de ohmse weerstand van de hier gebruikte ¾ inch koperpijp (waterleidingspijp) gemiddeld minder is dan 8 milli-ohm.

Worden de geleiders gemaakt van draad met een diameter van tenminste 1,5 mm, dan blijven de verliezen binnen 1 dB. Naast deze verliezen ontstaat er ook nog ten gevolge van het verkorten van het element een verlies in de stralingsrichting. Dit verlies bedraagt 0,39 dB, zodat de uiteindelijke verliezen, zoals eerder vermeld, ca 1% dB bedragen t.o.v. de halve golf dipool, hetgeen in de praktijk nauwelijks waargenomen kan worden.

Constructie

Fig. 2
Fig. 2.

Maten t.b.v. de praktische realisatie zijn in de tabel verderop weergegeven. Naast de horizontale is ook een verticale opbouw mogelijk voor verticale polarisatie. Voor elke band wordt een aparte coaxkabel gebruikt, men kan echter ook een parallelle enkele voedingslijn ontwerpen met slechts weinig extra verliezen.

De taps zijn gegeven voor 52 ohm coax, elke andere impedantie, gebalanceerd of ongebalanceerd, kan aangepast worden door de tap anders te kiezen. Serie condensatoren zijn niet nodig, daar het systeem in resonantie is en zich als een pure weerstand aanbiedt aan de voedingslijn.

Omdat aan het einde van de geleiders zeer hoge RF-spanningen optreden dient men hier goede vochtbestendige isolatoren te gebruiken.

Omdat de capacitieve reactantie (van het kwart lambda gedeelte) snel verandert met de frequentie is de afstemming van de voedingslijn zeer scherp. Houdt men de gegevens uit de tabel strikt aan, dan ligt het resonantiepunt van de antenne op het onderste gedeelte van de aangegeven band.

Aan het eind van de evenwijdige geleiders bevestigt men met een paar slagen een blank stukje draad; door dat steeds met ca 2 centimeter in te korten kan de antenne exakt in resonantie gebracht worden op de gewenste frequentie.

Resultaten

De taps, antenne Q en bandbreedte waren eerst berekend en vervolgens aangetoond met een test opstelling. De rendementen waren eveneens berekend maar helaas door het ontbreken van de nodige faciliteiten niet te testen onder bedrijfsomstandigheden.

Antennes voor elk van de genoemde banden zijn vervaardigd en de resultaten werden vergeleken met normale halve golf dipolen, waarmee ze van tijd tot tijd omgewisseld werden. Van significant betere resultaten met de halve golf dipolen bleek geen sprake te zijn; de resultaten waren vergelijkbaar.

Vervolgens werd een vergelijking gemaakt met een lange draad antenne van 84 meter. Door tussen beide antennes om te schakelen bleek dat in de richting van de maximale lob van de lange draad deze ½ tot 2 S-punten betere resultaten opleverde. In alle andere richtingen was de miniatuurantenne gelijk of zelfs beter dan de langdraad.

Conclusie

Waar voldoende ruimte is om een halve golf dipool op te hangen heeft deze de voorkeur echter waar die ruimte ontbreekt is de hier beschreven antenne een goed alternatief waarmee praktisch gelijkblijvende resultaten te behalen zijn. Daarbij komt nog dat de miniatuurantenne hoger geplaatst kan worden dan de halve golf dipool en dat werkt effectiever dan een grote lengte.

Band	Lengte radiator (C)	Lengte geleider (A, B)	Tap	Bandbreedte	Verliezen
10m	0,254 m	2,527 m	0,076 m	245 kHz	-1,3 dB
15m	0,381 m	3,391 m	0,102 m	215 kHz	-1,4 dB
20m	0,508 m	5,093 m	0,114 m	140 kHz	-1,5 dB
40m	1,016 m	10,084 m	0,178 m	80 kHz	-1,7 dB
80m	2,032 m	19,152 m	0,305 m	50 kHz	-2,0 dB

Literatuur