Korte & verkorte antennes
Een korte (verticale) antenne is volgens sommigen laagohmig en volgens anderen hoogohmig - bij voeding aan de voet.
Hoe zit dat nu?
Om daar achter te komen werd het volgende experiment uitgevoerd. Een ¼λ antenne voor 20 meter werd achtereenvolgens gebruikt op de 40, 80 en 160 meterband. Naarmate de gebruikte frequentie daalde bleek er steeds minder stroom de antenne 'in te willen', hetgeen wijst op het voortdurend hoogohmiger worden van de antenne. De gemeet-gokte waarden treft u aan in de grafiek (figuur 1).
Fig. 1.
Tijdens de metingen keek PA3FQN op de S-meter en vergeleek de resultaten van de korte antenne met die waarmee wij gewoonlijk werken. Afstand tussen de stations ca. 5 km. Referentieantennes: 80 en 40 meter - dipool, 160 meter - afgestemde L-antenne.
Op 40 meter trad tot onze verwondering een kleine verbetering op.
Waarschijnlijk door een combinatie van afstand en polarisatie.
Op 80 meter was mijn zender bij PA3FQN nog nauwelijks te horen. Ongeveer 60dB minder signaal, dus een vermogensafname van een miljoen maal! Op 160 meter was het signaal niet meer te horen en dat was met de L-antenne: S9 + 15 dB.
Op 160 m heeft de antenne, met zijn slechts 1/32 golflengte, een ingangweerstand van ca. 2 kΩ. Met een zenderuitgang van ongeveer 50 Ω wordt door de antenne maar een heel klein gedeelte van de beschikbare zendenergie opgenomen.
Daarom werd een poging ondernomen om van 50 Ω naar 2 kΩ op te transformeren met de reeds in deel 1 (CQ-PA 12, 1993) beschreven vakantie-antennetuner (Z-match). . . hopeloos!
Het werkte niet, ook niet met een 2 kΩ weerstand i.p.v. de antenne.
Nu werd duidelijk waarom de beschreven vakantie-antenne zo beroerd werkt. Niet alleen de aarde deugde niet, ook de koppeling tussen de primaire en secundaire wikkeling van de gebruikte spoel/trafo is veel te los.
Een hele grote ringkern (uit een cornputervoeding) werd voorzien van de benodigde wikkelingen en nu was het mogelijk om de 2 kΩ weerstand flink warm te stoken via deze trafo. Nu de antenne er aan (foto). . . het signaal bij PA3FQN liep flink op en de SWR-meter bij mij gaf weer een gezonde waarde aan.
Toch bleef de signaalsterkte nog steeds onder de maat, zelfs als de ringkerntrafo met een C in resonantie werd gebracht.
Hoogohmig
In feite gebruiken we het hoogohmige topje van de antenne. De antenne is NIET in resonantie dus de reactieve component die daar mee samenhangt verhindert het lopen van een fatsoenlijke stroom; we hebben hier te maken met een 'schijn'hoogohmigheid.
De antenne is niet in resonantie: SLECHTE AFSTRALING!
We kunnen een antenne zien als een seriekring (figuur 2). Een te korte antenne heeft dan te weinig L en te weinig C.
Fig. 2.
Uit de formule voor resonantie: f = ½π√(L.C) blijkt dat de resonantiefrequentie afhankelijk is van het produkt van L en C.
Een VERKORTE antenne is een in resonantie gebrachte (te) KORTE antenne en gedraagt zich laagohmig; het is immers een seriekring met een kleine (afstralende) lengte. De stralingweerstand Rs zal dus lager uitvallen dan de 36C2 waarmee we met een ¼ golflengte antenne rekenen.
Zou het misverstand over hoog- of laagohmig slechts veroorzaakt worden door een slordig taalgebruik? Er is een verschil tussen een KORTE en een VERKORTE antenne!
Willen we een te korte antenne in resonantie brengen, dan zullen we of L moeten vergroten en/of C.
In de vorige aflevering van deze serie hebben we ons beziggehouden met het vergroten van de L d.m.v. de verlengspoel.
Experimenteel werd een waarde van de zelfinductie van een meter draad gevonden van 1,5 µH die hoger was dan de in de literatuur voorkomende 1,2 µH. Om een te korte antenne in resonantie te brengen moet echter meer spoel worden genomen dan om alleen het missende stuk draad (staaf) te vervangen .. ook de teruglopende capaciteit van de te korte antenne moet worden opgevangen door 'meer spoel'. Het maakt dus uit of we de zelfinductie van een stuk draad - als draad - bekijken ... dan 1 tot 1,2 µH of dat we rekenen met een spoel als compensatie voor een missend stuk antenne... dan 1,5 µH per meter.
PA3FFZ.