Te korte, aktieve buitenantenne voor de korte golf
Inleiding
Voor een goede ontvangst van stations op de korte golf (van circa 1,6 tot 18 MHz) zou men eigenlijk moeten beschikken over een antenne met een variabele lengte van 4,20 tot 46 meter, die bovendien draaibaar is. Voor luisteraars van de kortegoif, die niet de beschikking hebben over de ruimte om een dergelijke antenne op te stellen, hoopt de schrijver met dit artikel een adequate oplossing voor dit probleem aan te dragen.
Theorie
Een dipoolantenne is schematisch weer te geven als een spanningsbron, in serie met een spoel, een kondensator en een weerstand. Zie figuur 1. Als de antennelengte in de buurt van ¼λ is, waarin λ de golflengte voorstelt, is zoals bekend R = 73 Ω en zijn L en C in resonantie. Indien de frequentie waarop L en C in resonantie zijn ωr wordt gesteld, kan worden afgeleid dat voor de antenneimpedantie de volgende formule moet gel-den:
waarin u de verhouding voorstelt tussen de aktuele hoekfrequentie w en de hoekfrequentie wr waarbij L en C in resonantie zijn. Bij gebruik van een te korte antenne is u klein, zodat de volgende benadering is toegestaan:
Hieruit blijkt dat de antenne, met antennelengte kleiner dan ¼λ, zich als een kapacitieve bron gedraagt.
Aanpassing
Het is mogelijk de te korte antenne aan te passen aan de meestal laagimpedante antennekabel en/of antenne-ingang door bijvoorbeeld direkt achter de antenne een spoel in serie met de antenne op te nemen. Tenzij men zich beperkt tot het beluisteren van slechts een enkele zender, kleven er aan deze methode wat praktische bezwaren: Voor een optimale aanpassing tussen antenne en kabel dient men iedere keer als men op een andere zender afstemt, een ander aanpassingsnetwerk tussen antenne en antennekabel te schakelen.
Ladingversterker
Een andere methode die, zonder gebruik te maken van aanpassingsnetwerken, voor optimale aanpassing tussen antenne en kabel zorgdraagt, is gebruik te maken van een zogenaamde ladingversterker. In figuur 2 is het blokschema van een ladingversterker geschetst. Aan formule 2 is te zien dat bij een gegeven antennelengte de impedantie van de te korte antenne omgekeerd evenredig is met de ontvangstfrequentie. Oftewel: hoe lager de ontvangstfrequentie, des te groter wordt de antenne-impedantie. Zouden we tussen antenne en kabel een buffer (of versterker) gebruiken, dan zal de verbinding tussen antenne en de buffer de overdracht volledig bepalen. Een ladingversterker aangesloten op een kapacitieve bron heeft dit nadeel niet. Voor de overdracht van een ladingversterker, die op een kapacitieve bron is aangesloten, geldt:
Uit bovenstaande formules blijkt dat de overdracht konstant is. Bovendien blijkt dat het ingangscircuit bij voldoende grote openlusversterking (Am) zich laagohmig gedraagt, waardoor het ingangscircuit veel minder kritisch is dan bij gebruik van een buffer.
Schema
Het schema van de aktieve, te korte antenne (zie figuur 3) is zeer eenvoudig van opzet. De FET T2 zorgt voor de noodzakelijk hoge openlusversterking. De stroombron, gevormd door T1 in kombinatie met L2, zorgen ervoor dat het draincircuit van T2 over een zo groot mogelijk frequentiegebied zo min mogelijk wordt belast, waardoor de versterking van T2, die de openlusversterking van de ladingversterker bepaalt, voldoende groot kan zijn. De kombinatie T3 en T4 zorgen voor aanpassing tussen het hoogohmige draincircuit van T2 en de laagohmige antennekabel. Het resistieve deel van het tegenkoppelnetwerk (Rt) wordt gevormd door de serieschakeling van de weerstanden R9 en R10 en het kapacitieve deel (Ct) van de tegenkoppeling wordt gevormd door de parasitaire kapaciteit over R9 en R10, parallel aan de parasitaire kapaciteit tussen de drain en de gate van T2. De spoel L2 kan bestaan uit twee ferrietkralen waardoorheen een draad is getrokken. De spoel L1 dient een smoorspoel van goede kwaliteit te zijn. De schakeling kan worden gebouwd in een klein kastje waarin een (telescoop-)antenne van hoogstens een meter lengte is gemonteerd. Eventueel kunnen in het kastje gleuven worden gezaagd om daarin (kastsluit-)magneten te monteren, zodat het geheel door deze magneten gemakkelijk aan bijvoorbeeld de balustrade van het balkon kan worden gekleefd. Zonder voorzorgsmaatregelen is het of te raden de aktieve antenne als binnenhuisantenne te gebruiken vanwege zijn aanzienlijke versterking bij de netfrequentie.
Fig. 3. Schema.
Afregeling
De afregeling is zeer eenvoudig. De ontvanger wordt afgestemd op de tweede overtoon van een sterke middengolfzender. De instelpotentiometer P1 wordt nu zodanig afgeregeld dat de S-meter minimaal uitslaat. Indien de vervorming nog te groot is, kan de antenne worden verkort. Het is aan te raden een LM78(L)24 te nemen voor IC1 in plaats van een LM78(L)12, alhoewel met een LM78(L)12 al goede resultaten zouden moeten worden bereikt. Voor optimale resultaten dienen T2 en in mindere mate T3 te worden geselekteerd op een zo klein mogelijke pinch-off spanning (Up).
Literatuur
- A New Approach to Active Antenna Design, Ernst H. Nordholt en Durk van Willigen,
- IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-28, Number 6, November 1980.
Maarten de Haan.