SWR & verlengspoel 2
Het 'kassie belazer' heeft mij weer eens voor de gek gehouden. Het gebruik van verlengspoelen om te korte antennes in resonantie te brengen is op zich een in de antennetechniek bekende truuk.
De 'lijmstiftspoel/tuner' (CQ-PA 6) kan daarbij worden afgesteld op een zo laag mogelijke Staande Golf Verhouding . . . maar is een antenne dan ook in resonantie?
NEE, de impedantie die we de zender aanbieden is dan 50 Ω en dat wil nog niet zeggen dat de antenne in resonantie is. Veel antennes komen niet eens in de buurt van die 50 Ω bij resonantie. Nemen we een kwart golf verticaal: Z = 25 .. 36 Ω; SWR = 1:1,4 - 1:2.
Een lagere SWR is verdacht! Bij antennes die van nature met hun impedantie ver van de 50 Ω afzitten (bijv. ⅝ straler) zou het zelfs wel eens kunnen zijn dat wij met de verlengspoel c.q. verkorting-C bezig zijn de antenne UIT RESONANTIE te brengen bij pogingen een 'mooie' SWR uit het 'kassie belazer' te toveren.
Misschien is het computerprogramma zo slecht nog niet, maar bederf ik de uitkomst van het programma met het op een verkeerde manier in orde brengen van de SWR. Dat zou moeten gebeuren met een transmatch en niet met een zo grote verlengspoel . . dat zou ook betekenen dat 1 à 1,2 µH per meter beter is.
Ik kwam op het spoor van dit fenomeen omdat de instelling van de verlengspoel voor zenden en ontvangst niet gelijk was bij gebruik van een losse zender en ontvanger. In de uitgang van de zender was meer spoel aanwezig dan aan de ingang van de ontvanger.
Maximale stroom is een beter afregelcriterium dan lage SWR.
Mocht bij maximale stroom ( = resonantie) er een, voor uw zender, ontoelaatbaar hoge SWR ontstaan, ga dan het niet-50 Ω zijn te lijf met een aanpassingnetwerk (bijv. antennetuner).
Bij coax-voeding moet de aanpassing BIJ de antenne (buiten) worden geplaatst. Gebruikt men 'open lijn' dan kan de tuner in de droge shack blijven.
Bij eindgevoede draden (vaak ten onrechte 'langdraad' genoemd) en verticale stralers doet zich nog een extra probleem voor: AARDE.
De draad die erg lang lijkt in het gemiddelde amateurtuintje is nog lang geen langdraad; dat is pas het geval als ie in golflengte gerekend erg lang is. Wie heeft er ruimte voor een 80 m langdraad… en voor 160 m?
Aarde
Stel we hebben een verkorte antenne in resonantie gebracht en die heeft nu een impedantie van 20 Ω. Volgens de SWR-meter hebben we een mooie aanpassing van 50 Ω. Er zit dan vermoedelijk voor 30 Ω verlies in het aardsysteem = 60% van het zendvermogen!
In een aantal antenneboeken kwam ik kreten tegen als: 'de aardweerstand was 10 Ω. Jammer dat men niet uit de doeken doet hoe je zoiets meet. Ook de Meppeler Ronde bracht geen oplossing voor het meten van aardsystemen.
Men kan aardsystemen op verschillende manieren maken.
- Een kunstmatig aardvlak van (tenminste 3) afgestemde radialen ver boven de 'echte' aarde = GP-antenne = PRIMA AARDE.
- Het (GP)aardvlak kan ook - in golflengte gerekend - vlak boven de werkelijke aarde worden gespannen. De kunstaarde is dan capacitief met de 'echte' aarde gekoppeld. Zijn de aardradialen niet gelijk aan 1/4 golflengte, neem er dan meer dan 3.
- In een normale tuin is een draden-net vlak boven de grond of lets hoger een afgrijselijk gezicht en zeer onpraktisch.
Vandaar dat menigeen de draden dan op de grond Iegt. Daarmee wordt de capacitieve koppeling tussen radialen en 'aarde' erg beroerd omdat het dielektricum tussen de 'platen' dan bestaat uit nat gras. In deze slechte condensator zijn de verliezen vaak enorm. - Dan is het maar beter om het aardnet in te graven in de sappige Hollandse bodem. Hoe meer draad in de grond hoe beter en er zijn zelfs mensen die rollen kippengaas onder de grasmat weten te stoppen om zo een zo goed mogelijk aardnet te maken.
- Is de bodem niet al te droog dan kan het ook met aardpennen. Een stuk of vier koperen pennen (waterleidingbuis) stampen (spuiten) we in de grond, waarna we de aardpennen met dik draad met elkaar verbinden.
Hoe goed is nu na al deze moeite het aardsysteem?
Meten is weten. Of meten aan de systemen 1 en 2 mogelijk is weet ik niet maar deze systemen zijn 'gewoon' goed.
Het meten van de weerstand met een universeelmeter geeft nietszeggende uitkomsten. We meten dan de gelijkstroom weerstand en niet de weerstand voor RF.
RF-spanning kunnen we meten met een eenvoudig diodekopje aan de universeelmeter. Spanning meten is een hoogohmige gebeurtenis en dan speelt de overgangsweerstand tussen een hulpelektrode en de aarde geen rol meer.
lk nam een (koperen) pijp die een halve meter in de grond werd gedrukt . . . ook een paar meter blank draad in het natte gras maakt al genoeg kontakt met aarde.
De beschreven antenne (20 + 30 = 50 Ω) geeft dan:
20 schaaldelen tussen antenne(voet) en hulpelektrode.
30 schaaldelen tussen het aardnet en de hulpelektrode.
50 schaaldelen tussen binnenader en buitenmantel van de coax.
De beschreven meetmethode geeft de waarden weliswaar niet in Ohm maar laat wel zien welk gedeelte van het vermogen de antenne in gaat (om te worden uitgestraald) en welk gedeelte wordt gebruikt om het gras beter(?) te laten groeien.
Fig. 3. HF-meetpen, aan te sluiten op universeelmeter. Ueff = 0,35 × unimeter.
Voor waarden in Ohm moeten we de stroom kennen of deze bepalen door een extra weerstandje (tijdelijk) in het systeem op te nemen. Over de extra weerstand - bijv. 5 Ω - kunnen we ook de spanning meten en daarmee de stroom bepalen.
De introductie van de weerstand geeft een kleine meetfout, waarmee best te leven valt.
Het gaat hier niet om exacte meetresultaten maar om de beoordeling van het gebruikte aardsysteem, waarvan de waarde toch al met de seizoenen varieert.
Opmerkingen
Systeem 3 - even snel een paar radiaaltjes in het gras - gaf vaak zulke wonderlijke meetwaarden dat de conclusie 'zeer slecht' voor de hand lag. Vooral met vakantie worden dergelijke 'aardes' veel gebruikt. Uit de metingen is gebleken dat een KLAVER 4, gemaakt van 4 rondgaande draden van ca. 30 m lengte veel betere resultaten geeft - ook gewoon op de grond gelegd.
De verliezen in het zelfde aardsysteem nemen toe met het dalen van de frequentie; vooral voor 80 en 160 meter komt het er op aan.
Meet ook eens met het HF-kopje tussen de aardaansluiting (kast) en de randaarde. Grote spanningverschillen tussen deze twee aardes geven aan dat de aarde GEEN goede HF-aarde is. De randaarde zou zelfs grote HF-spanningen door uw hele huffs kunnen voeren en inspraak en dergelijke kunnen veroorzaken!
Enige radialen, direkt met de behuizing van de set verbonden, kunnen prima helpen om dit soort ellende te bestrijden. Neem ¼ golflengte voor de radiaal voor iedere band waarmee u last heeft. Meerdere radialen kunnen met elkaar worden verbonden. Een dergelijke radiaal behoeft niet rechtuit te lopen en mag best onder het vloerkleed of op de plint van de shack worden gespijkerd . . . gewoon proberen en controleren met de HF-kop.
Bastiaan, PA3FFZ.
Deel 1 - deel 2