|
Trefwoorden |
duoband antenne voor 80 en (Eerder gepubliceerd in Electron #7-1999, Radcom
#10-1999 en Antenne Compendium #8) Inleiding Onlangs hielden we weer eens een afdelingslezing over antennes en kwam
het onderwerp van antenne-verkorting aan de orde. Vooral voor de lagere HF
banden is dit een gewild thema, omdat wij doorgaans in ons overbevolkte
landje weinig plaats hebben voor afmetingen die zelfs een eenvoudige dipool
antenne (op 80m.) al met zich mee brengt. Mijn mede-presentator behandelde
daar de bekende antenne verkorting d.m.v. spoelen, waarvoor toch altijd een
zekere prijs moet worden betaald al was het maar in de vorm van verminderde
bandbreedte en verlaagd antenne - rendement. De gedachte kwam toen bij mij
op, dat er natuurlijk meerdere wegen naar Rome leiden en dat hetzelfde
verkortingseffect ook verkregen kon worden door gebruik te maken van
“eind-capaciteiten”. In het algemeen heeft “eind-capaciteit (top-loading)” het effect dat er
(meer) stroom gaat lopen aan het einde van de antenne draad waardoor een
(korte) antenne elektrisch verlengd wordt. Voor de HF antennes kom je in het
algemeen deze vorm van verlenging minder vaak tegen, omdat voor een beetje
effect ook hier de afmetingen van de eindcapaciteit al vlug (te) groot gaan
worden. Het effect van capacitieve belasting is natuurlijk frequentie afhankelijk
en daardoor heeft dezelfde capaciteit een verschillende invloed bij antennes
voor verschillende banden. Dit bracht mij op het idee dat het mogelijk moest
zijn om een antenne te ontwerpen die bij een aantal gunstige keuzes voor
lengte en eind-capaciteit geschikt zou zijn voor meer banden. Om deze ideeën
te toetsen heb ik daarom enkele antennes berekend voor de 80 plus Berekeningsprogramma Voor de antenne berekeningen maak ik gebruik van reken programma's zoals
die tegenwoordig voor een betrekkelijk lage prijs te koop zijn. Deze
programma delen de antenne doorgaans op in een aantal antenne-elementen,
waarna de impedantie van elk van deze
elementen “naar de omgeving” wordt berekend. Ook deze omgeving kan binnen
wijde grenzen worden opgegeven, zodat met veel vrijheid de antenne hoogte
boven de grond en de grondsoort (geleiding, dielectrische constante) kan
worden gekozen. Voor mijn berekeningen heb ik de antenne steeds op Alle grafieken en tabellen in dit verhaal gelden uitsluitend voor deze
antenne hoogte van Na een eerste ruwe berekening om de “richting” te bepalen heb ik verdere
verfijningen ingevoerd in een aantal optimalisatie slagen. Hierbij heb ik
steeds op Hoewel meerdere antennes aan de door mij gestelde voorwaarden voldeden,
heb ik er een tweetal uitgekozen voor nadere analyse omdat deze mij eenvoudig
te realiseren leken. Beide antennes worden gevoed door 50 ohm coax, die via
een 1 : 1 balun aan de antenne is aangesloten. Het H-type (zie figuur 1) bestaat uit een in het midden gevoede,
horizontale draad van In de gestileerde tekening is de antenne opgehangen aan twee draadjes
tussen het huis en de boom en worden de eindjes vertikaal gehouden met een
touwtje dat met pennen in de grond staat. In werkelijkheid zou de antenne
uitgevoerd kunnen worden door aan een bovendraad (op
Het V-type (zie figuur 2) bestaat weer uit een middengevoede, horizontale
draad van Deze draden zijn elk weer
De
resultaten op Voor de
Tabel 1: Resultaten voor de Uit tabel 1 kunnen we een aantal conclusies trekken. De gelijke winst bij
0 en 90 graden (horizontale vlak) betekend dat er voor alle antennes maar een
stralingslob te vinden is en dat deze recht omhoog wijst. Dit is gunstig op
deze band voor lokaal verkeer. De elevatie van 38 graden bij alle typen valt
mooi op de onderste DX grens hoek en dat betekend dat er voldoende lage
opstralingsenergie is voor DX verkeer. Voor de optimale elevatie voor grote
afstanden op de HF-banden, zie de grafieken in "DX opstralingshoeken". We zien verder dat zowel het H- als het V- type een antenne winst
vertonen die weinig onder doet voor een dipool van 1/4 lambda, en dat voor
bijna de halve afmeting! De SWR van de beide duoband antennes valt nog binnen de grens van de
meeste “koopdozen” zonder antenne tuner kunnen werken en ook de bandbreedte
reikt nog tot een groot deel van het De resultaten
op Voor de Om een reële indruk te krijgen van de prestaties heb ik de resultaten van
de duo-band antennes vergeleken met een dipool antenne, die voor dezelfde
resonantiefrequentie (14,14 MHz) een lengte van
Tabel 2. Resultaten voor de Ook hier valt op dat de SWR binnen de grenzen van een tuner-loze
"koopdoos"vallen en dat het V-type zelfs perfect aangepast is op 50
Ohm. De bandbreedte van onze multiband types is weleenswaar kleiner dan bij
een dipool, maar beslaat zelfs in het ongunstigste geval nog een groot deel
van de In de grafiek heb ik alle drie antennes nog eens afgebeeld met winst en
opstralingshoek als functie van de stralingsrichting. Ook de DX grenshoeken
heb ik afgebeeld zodat we een overzichtelijke indruk kunnen krijgen van de
prestaties. Allereerst valt op dat ons H-type een hogere winst geeft dan de dipool en
dat dit geldt voor een groter deel van de stralingsrichting. Het V-type
presteert hier ca 1 dB minder maar mag er zijn met zijn 5,5 dBi en
stralingsrichting van ca 35 graden binnen de DX grenzen toch best wezen.
Conclusie Ik denk dat we er met de korte 80 - 20 duoband antenne een aardige
mogelijkheid bij hebben om binnen de grenzen van ons overbevolkte landje toch
zonder compromissen op de 80 en Bandbreedte Voor de bandbreedte (in kHz) heb ik de frequenties uitgerekend waarbij
het reële deel van de impedantie gelijk is aan het imaginaire deel; ook bij
L-C-R trillingskringen bepalen we immers op deze wijze de bandbreedte. We
moeten ons echter bewust zijn van het feit, dat hoewel de impedantie op deze
"- 3 dB punten" ca 1,4 maal de impedantie in resonantie is, dit
geenszins geldt voor de SWR. Als we b.v. uitgaan van een antenne die in
resonantie precies 50 Ohm is, dan blijkt de SWR op de "bandbreedte
punten" opgelopen te zijn tot ca 2,6! Antenne winst Voor de antenne winst heb ik steeds het (laagste) maximum genomen in het
stralingsdiagram en de waarde in dBi. Dit betekent niet, dat er geen andere
maxima zouden zijn; ook in minder gunstige richtingen (bij de Elevatie Voor de opstralingshoek (elevatie) heb ik het laagste punt genomen,
waarbij de stralingsenergie gelijk is aan -3 dB t.o.v. het eerder genoemde
maximum. Deze keuze volgt uit de wens om een zo reëel mogelijke inschatting
te krijgen van de prestaties van de antenne; bij een gegeven stralingsmaximum
is nog niet de breedte van de stralingslob bekend en willen we doorgaans
weten hoeveel energie we nog onder een zo laag mogelijke hoek kunnen
uitstralen als we een verre verbinding willen maken. Om onze kansen voor een DX verbinding te kunnen inschatten, kunnen we
gebruik maken van de vele praktijkmetingen die de firma Rohde & Schwarz
over de jaren voor ons hebben uitgevoerd. Een deel van de resultaten van deze
metingen is al eens in de vorm van een nuttige set grafieken gepubliceerd
geweest in Electron. Deze grafieken beschrijven de hoek waaronder signalen
werden ontvangen (en het percentage van de tijd waarvoor dit geldt) van een
zender die ver weg gelegen was (> Ook enkele radioamateurs hebben soortgelijke metingen gedaan tussen de
Engelse west- en Amerikaanse oostkust. De resultaten hiervan kwamen goed
overeen met die uit de professionele metingen. Voor dit verhaal herhaal ik slechts enkele getallen uit de bewuste
grafieken. Voor de Bob J. van Donselaar, |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
