Metingen aan antennes
In het antennenummer van CQ-PA is het 1 en ander aan antennes gemeten met zelfbouw-apparatuur zoals het diode-kopje en de 'Anti SWR-meter' (impedantie-meter). Ook de SWR-meter was zelfbouw, zie CQ-PA 13-'93. Voordat je het weet heb je een hele collectie van alle mogelijke apparaatjes en hulpstukken om de verschillende antenneproblemen op te lossen. Daarbij is ook een zender nodig en dat is een probleem voor SWL's en voor amateurs die willen weten wat de antenne (net) buiten de amateurbanden doet.
De 'RF Analist RF-1' is door de firma 'CQ International' aan de redactie ter beschikking gesteld om eens lekker met dit nieuwe produkt te spelen. Het kleine kastje was kleiner dan ik mij uit de folder had voorgesteld en dat kan best handig zijn om boven op het dak of op een ladder te gebruiken.
Het hart van het apparaat wordt gevormd door een oscillator die in 5 banden op iedere frequentie tussen 1,1 en 36 MHz kan worden afgestemd. Met deze oscillator is een micro-processor verbonden waarmee de aangesloten impedantie wordt gemeten en die de berekeningen uitvoert die info geven over SWR, L en C.
Behalve deze drie grootheden geeft het LCDisplay ook de ingestelde frequentie weer en de gemeten impedantie Z.
Het belang om de impedantie van antennes en antennesystemen te kunnen meten is in CQ-PA al aangetoond. Uit de Z-meting is behalve de reeds genoemde grootheden nog veel meer informatie te halen, maar dan is de bijgeleverde uitvoerige handleiding - in het Nederlands - nodig omdat daarin een serie trucs beschreven staat om een flink aantal afgeleide metingen uit te voeren, zoals:
- zelfinduktie van een C
- op lengte maken antennes
- ¼ en ½ golflengte stukken
- bepalen kabeldemping
- bepalen kabelimpedantie
- kontrole baluns etc.
- SWR bij niet 50 Ω
- invloed radialen
- afstemmen tuner zonder TX
- Q van een spoel
- resonantiefreq. v.e. trap
Nauwkeurigheid
Hoe nauwkeurig zijn de metingen met de RF-1?
De metingen zijn gebaseerd op de meting van Z waarbij de microprocessor L en C berekent uit Z en de frequentie. Deze 'metingen' kunnen dus niet nauwkeuriger zijn dan de meting van Z.
Een hoge en een lage Z worden met 'n maximale afwijking van 12% gemeten. In het middengebied (rond Z =150 Ω) is de nauwkeurigheid met 2% het grootst.
De tabel vertoont de gemeten waarden. De gebruikte C's hadden een tolerantie van 0,5% en de spoelen 1%.
| C-waarde | Display RF-1 | L-waarde | Display RF-1 |
|---|---|---|---|
| 12 pF | 12 | 161 µH | 178 = 10,5% |
| 182 pF | 172 | 39 µH | 39.7 |
| 205 pF | 200 | 8,4 µH | 8.43 |
| 340 pF | 341 | 1,2 µH | 1.30 (-0.12)* |
| 804 pF | 815 | 0,22 µH | 0.343 (-0.12)* 0.225 op plug |
| 845 pF | 865 = 2.3% | 0,047 µH | 0.154 (-0.12)* 0.088 op plug |
*) Bij kleine spoelen hebben de korte meetsnoertjes een duidelijke invloed. Deze kan men ook meten; gewoon de spoel weglaten. Mijn snoertjes maten 0,12 µH. Gewoon draad heeft een zelfinduktie van ± 1,2 µH/m en mijn snoertjes waren 2 ×5 cm = 10cm lang. Dat klopt mooi met de theorie en als we de zelfinduktie van die draadjes van de displaywaarde aftrekken kunnen ook kleine spoeltjes betrouwbaar worden gemeten. Aileen de laatste L-meting ging fout. Volgens de handleiding bij 'EEN ZEER KLEINE L METEN' heeft de RF-1 een resolutie van 0,001 µH, maar verrekening van de aansluitdraden geeft een L van 0,034 µH en zonder draden 0,066 µH. Hoe groot is die spoel van 0,047 µH nu eigenlijk?
De RF-1 ontpopt zich als een echte universeelmeter voor HF, waarmee ook de bij dit werk noodzakelijke kleine spoelen en condensatoren vrij nauwkeurig te meten zijn. Het apparaatje kan in de jaszak worden meegenomen en zou goede diensten kunnen bewijzen bij het zoeken naar spoelen en grote afstem-C's voor een antennetuner, waarvan de waardes op een drukke radiomarkt zo op het oog maar moeilijk zijn in te schatten. Het bereik van de RF-1 loopt tot 300 µH en/of 9999 pF en meet het nauwkeurigst die kleine L- en Cwaardes waar andere meters het zo moeilijk mee hebben.
Afgeleide metingen
Bij een bezoek aan PA0KDM zag ik tot mijn verwondering dat Klaas gewoon tweelingsnoer gebruikte om zijn antenne voor 40mtr te voeden. 'Altijd gedacht dat dat niet best gaat.' Met de RF-1 in huis ben ik maar eens wat aan een stuk tweelingsnoer gaan meten. Wat zou de impedantie van tweelingsnoer eigenlijk zijn?
Voor iedere voedingslijn geldt: Als we een transmissielijn met een ohmse weerstand die gelijk is aan Zk belasten, dan mag - bij een frequentieverandering - de Z aan het andere eind van de lijn niet wijzigen. Aan het ene eind van een zwart/rood luidsprekersnoer soldeerde ik een 5000 potmeter en aan het andere eind werd de RF-1 aangesloten. De frequentie kan veranderd worden, de Z gemeten en nu is het een kwestie van net zo lang aan de potmeter en de frequentie draaien tot een stand van de potmeter wordt gevonden waarbij Z niet meer verandert met de frequentie. Van dit tweelingsnoer werd een Zk gevonden van 103 Ω.
Zijn die verliezen van open lijn echt zo laag? Ook dat kan met een truc gemeten worden. 45mtr lintlijn gaf bij 10 MHz een verlies van 0,55 dB terwijl RG58 op 2,1dB (G2BUP) komt voor deze lengte. Het verlies van lintlijn is dus 4× zo klein en dat wordt met een echte kippeladder nog veel minder. Het lintlijn werd ook nog liggend op het droge gras beproefd en de verliezen stegen met een factor 5.
Als open lijn niet kan hangen nemen sommigen hun toevlucht tot twee coaxkabels parallel, waarbij de volgende kwestie telkens weer naar voren komt: 'moeten de buitenmantels met elkaar verbonden zijn en zo ja aan beide kanten?'. Hier wordt op de band veel over gepraat, maar praten is geen meten. En als we nu toch de RF-1 in huffs hebben.
Met de buitenmantels niet verbonden of aan 1 kant was geen waarde voor Zk vast to stellen, maar dat veranderde met de mantels aan beide zijden verbonden. Met twee 5012 kabels werd gemeten : Zk =10212. Als we dan toch bezig zijn kijken we ook nog even wat er gebeurt als ook de binnenaders aan beide kanten met elkaar worden verbonden: 26 Ω (fig. 1).
Fig. 1.
Vooral vanwege de geringe verliezen wordt open lijn gebruikt en dus is de HAMvraag of die verliezen met coax ook gering zijn. Dat was niet het geval. De open lijn uit 'dubbelcoax' geeft dezelfde verliezen als een enkele coaxkabel en is uiteraard 2× zo duur. Met ook de binnenaders parallel krijgen we weliswaar de moeilijk verkrijgbare 2512 coax, maar de verliezen stijgen met een factor 1,4.
Nog een voorbeeld van een afgeleide meting: de twee 1:4 aanpassingstrafoos uit het 'CO-PA antennenummer' (fig. 2).
Fig. 2.
Of het aan de ringkern ligt of aan het twisten weet ik niet, maar zeker is dat met de Philips ringkernen uit ferriet 3E1 (groen) = 3E25 (oranje) een trafo of balun gemaakt kan worden met een konstante overzetverhouding over het gehele HF-gebied.
| Freq. MHz | *1) Z(Ω) | *2) Z(Ω) |
|---|---|---|
| 1,1 | 73 | 68 |
| 2 | 73 | 83 |
| 3,8 | 73 | 115 |
| 7,8 | 73 | 210 |
| 14 | 70 | 516 |
| 20 | 70 | 900 |
| 25 | 70 | 664 |
| 30 | 71 | 437 |
*1) Groene kern, getwist draad
*2) Computervoeding, niet getwist
De RF-1 is aan de tand gevoeld en heeft een aantal vragen beantwoord die u zich misschien ook wel eens gesteld heeft...
En dan komt de dag dat ie weer terug moet naar de leverancier. lk heb hem gehouden en betaald. Kan ik een betere aanbeveling geven voor dit handige stukje meetgereedschap?
Bastiaan, PA3FFZ.