Vragen rondom de actieve antenne
Piet PA0PRG publiceerde in CQ-PA nr. 1 2008 een actieve antenne, welke ondertussen veel nabouwers heeft gevonden.
Auteurs krijgen regelmatig vragen en/of opmerkingen over hun artikel. Soms zijn de vragen en opmerkingen interessant voor de overige lezers en aanleiding voor een publicatie.
VRAAG:
Ik heb in CQ-PA 1 van 2008 een in- en outdoor unit gezien van een actieve antenne. Nu is de vraag, hoeveel windingen heeft de RFC in het in- en outdoor gedeelte? Ik zie namelijk een ringkern gewikkeld, met draad, op de outdoor unit. Heb jij misschien duidelijkere foto's, of eventueel een opbouw, van deze in- en outdoorunits. Ook mis ik een stuklijst. Dit is altijd genialcicelijk als je iets wilt nabouwen.
Overigs lijkt mij het beste, dat je inderdaad een potmeter gebruikt. Zo kan je het later ook naar een vaste weerstand zetten. Gewoon stapelen en bij zetten tot je de juiste waarde hebt.
Ik weet niet wat de ontvangstprestaties van dit project zijn. Wat er zou gaan gebeuren als ik i.p.v. een 5/8 voor 2 meter een halve golf zou gaan gebruiken. Speelt, in het algemeen gesteld, de antennelengte bij een actieve antenne in het algemeen een rol?
De schakelaars VHF 1 en 2: dat is zeker om te kunnen schakelen met andere sets? Als dat zo zou zijn, dan zou ik hem moeten aanpassen, dat deze apart VHF en HF schakelt.
Is het gebruik van een ruisarme FET ook een goed idee? Het moet immers geen ruis antenne worden.
Cheers, Gerard
ANTWOORD:
Eerst wil is zeggen dat ik zeer blij ben met deze reacties zoals van jou afkomstig. Ik ben enorm voor het promoten van de zelfbouw. Je kunt voor een fractie van de "fabrieksprijs" zelf bouwen en het verrijkt de kennis en het inzicht in onze hobby.
Betreffende de actieve antenne: die is inderdaad in het stukje in CQ-PA niet helemaal goed uit de verf gekomen, maar het was ook voor de eerste maal dat ik iets ter publicatie aanbood. Er staat in de beschrijving dat je een zekering in de voeding moet opnemen, echter dat is onzin. Wanneer je de ingegoten trafo's gebruikt zoals ik heb gedaan zijn dit veiligheidstrafo's en die hoefje niet te zekeren. In het laagspanningsgedeelte zit een weerstand van 33S15 watt die bij kortsluiting van de coaxkabel al het vermogen opvreet en daardoor de voeding ook hier kortsluitvast maakt.
Antenne soorten
Grofweg hebben we resonerende en niet resonerende antennes. Resonerende antennes vormen eigenlijk een uitzondering en in die uitzonderingspositie zijn de antennes voorspelbaar. Zendamateurs gebruiken daarom graag resonerende antennes, echter die hebben als nadeel dat deze uitzonderingspositie eigenlijk maar op 1 golflengte geldt. Veel gebruikt op kortegolf is de dipool antenne die dus een lengte heeft van een halve golf. Voorspelbaar is dan een symmetrische impedantie van 75Ω.
De niet resonerende antenne wordt meestal met een antennetuner aangepast naar een handelbare impedantie.
Theorie
Betreffende actieve antennes is er een hele theorie, waar ik niet op ben ingegaan. Een actieve antenne lijkt op de niet resonerende antenne. Waar het op neer komt, is dat de antenne veel te kort is voor zijn golflengte en daardoor een hoge (onbekende) impedantie heeft. De afgegeven spanning in deze impedantie is gelijk aan die van de halvegolf dipool in zijn voedingspunt. Er hoeft bij een actieve antenne dus geen spanningsversterking plaats te vinden, alleen een impedantie aanpassing gelijk aan wat een antennetuner zou doen. De sprietlengte heeft geen invloed op de afgegeven spanning, alleen op de impedantie, echter die werd al met de "elektronische impedantie omvormer" ("de antenne versterker") aangepast.
Fig. 1. Outdoor unit.
Keuze antennelengte
Ik wilde de antenne ook geschikt hebben om te kunnen zenden en ontvangen op 6 meter en 2 meter, vandaar dat ik een 5/8 golf voor 2 meter heb gebruikt. Wil jij dat niet, kunnen de schakelrelais vervallen en is een spriet of draadje van bijna iedere lengte perfect. Bouw bijvoorbeeld de versterker in een waterdichte kabel lasdoos en gebruik een aluminium pijpje van ongeveer 60 cm lengte die je met een kabel wartel in de lasdoos vastzet. Laat je fantasie hierin maar de vrije loop.
FET
Ruis in de fet is niet belangrijk, daar er op de kortegolf al heel veel ruis heerst. Iedere fet zal daar al ver onder zitten. Op kortegolf heb je meer last van "man made noise" dus de ruis wat gemaakt wordt door de mens (computers, spaarlampen en dergelijke). De actieve antenne kan buiten deze "storingswolk" geplaatst worden en storingsvrij het huis worden ingevoerd. Hier zit ook het sterke punt en er zijn dan ook al zendamateurs die op de actieve antenne ontvangen en op de dipool zenden. Ook bij de marine worden aan boord van schepen actieve antennes gebruikt.
Capaciteit
Wat wel belangrijk is dat aan de ingang van de versterker geen grote capaciteiten (naar massa) zitten. De antenne is omdat hij veel te kort is zwaar capacitief, een C'tje van 4pF naar massa kan op 80 meter al de goede werking verstoren. Vandaar dat de beveiligingdiodes aan de ingang (clamping diodes) ook in sperrichting naar de massa en de plus voeding staan. Hierdoor krijgen zij een flinke spanning in sperrichting waardoor de eigen capaciteit van de diodes afneemt. Een 1N4148 kan zonder deze maatregel al een eigen capaciteit van 4 pF hebben.
Keuze transistors
Wanneer transistoren moeilijk verkrijgbaar zijn zijn deze door andere vervangbaar. De fet is vervangbaar door 2SK19 / BF245 / BF246 / 2N3819 of iets wat hierop lijkt. De BFW16 kan vervangen worden door 2N3553 / 2N2219 / 2N3866 of iets wat daarop lijkt. Geen laagfrequent transistors gebruiken zoals types beginnend met "BC" (BC337 / BC547 / BC557 en dergelijke!)
Potmeter of vaste weerstand
Je kunt het beste eerst alleen de schakeling rond de fet opbouwen en met een potmetertje de spanning afregelen. Daarna de potmeter opmeten en deze vervangen door een vaste weerstand. Potmeters hebben vaak last van verouderingsproblemen dus wordt de betrouwbaarheid van de versterker minder wanner je deze zou laten zitten. Wanneer je de gehele versterker in 1 keer opbouwt en de spanning op het afregelpunt wijkt te veel af bestaat de mogelijkheid dat je de BFW16 ( of wat je daar ook hebt ingezet) opblaast.
Na deze procedure bouw je het verdere gedeelte van de versterker op. Door de versterker op een voeding aan te sluiten en de spanningen te meten is te controleren of je alles goed hebt gedaan.
Eigenschappen versterker
De versterker hoeft dus geen spanningversterking te geven. Hij moet echter wel een groot dynamisch bereik hebben. Aan de ingang kunnen al spanningen van enkele volts voorkomen en komt de versterker dan in een niet lineair gebied, zal menging van de signalen plaatsvinden. Ik woon zelf ongeveer 4 kilometer vanaf Den Helder en de marine heeft daar hele grote zenders staan, wat geen probleem geeft.
Ook wordt hier met 80 watt op 10 meter en een 5/8 golf antenne voor 27 MHz gewerkt. Op 5 meter afstand van deze antenne staat de actieve antenne. Terwijl hiermee gezonden wordt, kan er met de FRG-7 zonder problemen op 20 meter geluisterd worden. Zelfs de "S" meter vertoont geen extra uitslag. Door gebruikmaking van de verzwakkers in het indoorgedeelte krijgt de FRG-7 geen overdadig hoge antennesignalen aangeboden.
RFC/Smoorspoelen
De smoorspoelen zijn niet kritisch. Zendamateurs hebben nog wel eens de neiging niet te meten, maar wel een moeilijk verhaal af te steken alsof wat zij DENKEN(!) de ENIGE(!) waarheid is.
Resonantie in de spoelen treedt niet op, omdat op de plek waar deze worden gebruikt, een impedantie heerst van 500 en dus sterk worden afgedempt. Wel moet de kern niet in verzadiging raken door de gelijkstroom die door de spoel loopt. De mini "Lunt en klaar" spoeltjes zijn daarom niet geschikt. Een ringkern gesloopt uit een oude geschakelde computervoeding met een diameter van ongeveer 2 cm of meer is perfect.
Deze ringkernen krijg je met een gelijkstroom eigenlijk niet in verzadiging. Zaten er al Oink wat windingen op de kern, kan deze al perfect voor je doel geschikt zijn. Testen is zeer simpel!! Zet je ontvanger op een station op 80 meter en plaats de spoel over de antenne aansluiting. Verandert de "S" meter aanwijzing niet, heb je een perfecte spoel. Anders wikkel je de kern maar flink vol met koperdraad van 0,3 tot 0,5 mm. Sloop dit draad uit een oud motortje, trafo of wat je maar kunt vinden.
Inrichting indoorunit
Fig. 2. Indoor unit.
Betreffende de indoorunit: die kun je inrichten zoals jij dat zelf het beste vindt. Het belangrijkste is dat deze spanning via de coaxkabel aan de versterker geeft en dat het HF signaal naar de ontvanger kan.
De meeste (oudere) ontvangers hebben een slechte HF regeling, waardoor gemakkelijk oversturing van de ontvanger kan plaatsvinden. Vandaar de extra ingebouwde verzwakker.
In plaats van de samengestelde weerstanden in de verzwakker, kun je ook 1 weerstand van een dichtbij zijnde waarde kiezen. Alleen de verzwakking zal dan niet precies 1 (=6dB) of 2 (= 12dB) "S" punten zijn, maar dat is niet altijd belangrijk. Dus twee weerstanden van ieder 47 Ω in serie kun je vervangen door een weerstand van 100 Ω.Gebruik van relais
Betreffende de gebruikte schakelaars: er wordt in onderdelenzaken nog wel eens troep verkocht. Meestal is deze troep blauw van kleur. Ik heb overgangsweerstanden gemeten van wel 5 Ω.
Op een impedantie van son is dit natuurlijk veel te veel. Ik gebruik zelf schakelaars van het merk CNK die mij goed bevallen. Zijn meestal oranje/rood van kleur. Je kunt het ook wel voelen als je de schakelaar bedient.
Ik heb mijn verzwakker nagemeten en tot 200MHz was de verzwakking nog exact 6dB. Op 70 cm (435 MHz) week de verzwakking 2 dB af (was te hoog). De verzwakker wordt maar tot 30 MHz gebruikt, dus dat valt ver binnen alle toleranties.
Slot
Ik hoop dat ik je vragen een beetje heb beantwoord, echter is er nog iets dan stuur je maar gewoon even een mailtje. Laat ook even weten hoe het gehele project is afgelopen en of alles werkt!
Piet, PA0PRG.