Onderstaand een ingezonden stuk van André PA3OES over zijn experiment met een inverted L antenne voor 160m.
160 mtr.
Doel: Contest verbindingen.
Aandachtspunt: Veel te kleine tuin.
Uitdaging: De golflengte maakt de antenne een uitdaging.
Een ¼ golf vertical is al snel in de buurt van 40 mtr hoog en dan moeten er ook nog radialen aan van het liefst ook 40 mtr.
Verticals rule on 160M!
Hoogte is beter maar een TOP load is de next best thing.
Radialen zijn echt nodig. En veeeeeel.
Inverted L: Zo hoog als je kunt en dan zo horizontaal mogelijk.
Dit horizontale deel maakt de antenne iets richtingsgevoelig in de richting van de, zo goed als mogelijk, horizontaal afgespannen draad.
Dus de keus is een TOP load antenne?
Stroom zorgt voor uitstraling. Verticaal gedeelte.
De hoogste stroom loopt aan de voet van de antenne. De TOP doe steeds minder mee.
Door experimenteren wordt je wijs. Met dun draad (lekker licht in gewicht) haal je minder bandbreedte.
Had ik al verteld dat ik een veeeeeel te kleine tuin had?
Met geïsoleerd draad kan de lengte korter. Ongeveer 2%. (Scheelt ongeveer een meter op de ¼ golf voor 160 mtr.)
Maak de draad dikker. Of neem 3 draden en sluit die parallel aan. Ongeveer 2% minder lengte en meer bandbreedte.
Op 40 mtr draad scheelt dat haast niets.
Voorbereiding:
Ik gebruik MMANA-GAL als rekenprogramma.
Hierin kun je da antenne tekenen en door laten rekenen. Je kunt dan een stralingspatroon laten zien.
Maar ook de optimale SWR uit laten rekenen.
Voor een inverted L voor de 160 mtr ben je iets meer dan 40 mtr draad nodig.
160 mtr 1.810 – 1.880 MHz Gemiddelde frequentie = 1.845 MHz.
Hele golf 300.000 : 1.845 = 162.602 mtr Afgerond 163 mtr
¼ golf 163 / 4 = 40.75 mtr.
Beter iets te veel draad dan iets te weinig. Afknippen gaat makkelijker dan er weer aan solderen.
Handig TIP is misschien om de draad niet af te knippen maar dubbel te vouwen en met een tyrape vast te zetten. Soort lusje.
Radialen:
De grond oppervlakte heeft effect op elke antenne. Ook op een vertical.
Je wilt het liefst vette zeeklei zoals in Groningen.
Dit hebben we niet voor het uitkiezen. ☹ Hier in Drenthe hebben we nu eenmaal veel zandgrond en dat is nou niet echt wat we graag zouden willen.
Hoe beter de geleiding van de grond des te lager de afstraling van de antenne. Lage afstraling is DX.
Je moet er dus voor zorgen dat je een radiaal netwerk neer legt.
Uit dit plaatje blijkt dat erin, of nabij, zout water de beste afstraling van de antenne te verwachten valt. En de minste grond verliezen.
Radiation Resistance vs Height
50 Ohm gaan we niet halen maar in de buurt van 30 Ohm moet te doen zijn.
Radiation resistance (R R) is het deel dat we de voedingspunt weerstand noemen. Dit is heel erg belangrijk om het uitgestraalde vermogen zo hoog mogelijk te krijgen.
Deze weerstand wordt bepaald door de hoogte (lengte) van de antenne.
Uit bovenstaande plaatje blijkt dat de 35 Ohm te benaderen is, bij een hoogte van 38.1 mtr (125 foot).
Ground resistance (R G) De grond weerstand. Deze willen we zo laag mogelijk hebben. Niet veel aan te doen. Afhankelijk van de plek waar de antenne staat. (Je kunt altijd verhuizen).
Je kunt een aardvlak maken met radialen. Als je dit al hebt moet hij misschien groter of met meer radialen of een scherm van gaas.
Wire resitance (R W) Deze willen we ook zo laag mogelijk hebben. Dun draad of koper in plaats van staal of aluminium draad.
We willen een hoge RR en een kleine RG en RW!
Dus: een zo hoog mogelijke antenne met een goed radiaal vlak er onder.
(%) = Antenneweerstand / Antenneweerstand + Aardweerstand Voorbeeld berekening: volledige kwart golf vertical = 36 Ohm en leuk aardnet is 14 Ohm. De formule geeft 36/36+14 = 36/50 = 72 procent rendement. Stel je hebt 100 watt welke bij de antenne aankomt dan wordt 72 watt ook echt uitgezonden (er van uitgaande dat de aanpassing ideaal is). Er gaat dus 28 watt verloren. Een rendement van 72 procent is voor 160 meter bijzonder goed!
Om de antenne op de coax aan te sluiten hebben we vaak een aanpassingsnetwerkje nodig. We zorgen er eerst voor dat de antenne in resonantie is op de gewenste frequentie.
De antenne is in resonantie als de reactantie van de antenne 0 is (jX=0)
Het meten van de antenne doen we op de in resonantie zijnde antenne (zonder aanpassingsnetwerk).
Het transformeren van 50 Ohm (coax) naar de impedantie van de antenne doen we met (vaak) behulp van spoel/condensator combinatie. Het aanpassingsnetwerk is meestal een condensator parallel over de coax en een kleine spoel in serie met coax.
Even makkelijk getekend, met een paar voorbeelden.
Lange antenne met goed radiaal vlak.
Te korte antenne met weinig radialen.
Even een beetje rekenen.
Het vermogen:
P uitgezonden = P radiaal + P draad + P grond.
Weten we nog? P = U * I of P = (I*R) * I of P = I² R
P uitgezonden = I ² R R + I ² R W + I ² R G
De verliezen:
R W met 1,5 mm ² zal rond de 1 Ω liggen bij zo’n 40 mtr draad. (1/4 golf voor 160 mtr)
(Soortelijke geleiding van koper is 0.0175 W mm² / mtr)
Om de R G onder de 10 Ω te krijgen wordt lastig tenzij je veel ruimte hebt. 20 Ω op de kleine tuin die ik heb is al niet te doen.
Dus conclusie:
R W dun draad voor lagere weerstand maar niet te dun draad i.v.m. de bandbreedte.
R G Veel en lange radialen. Die kan ik niet kwijt. (Tuin 5 X 6 mtr.) (Verhuizen?)
R R dus zo hoog mogelijk. Daar zijn de buren niet blij mee en afspannen wordt dan ook een probleem in mijn kleine tuin. (Verhuizen?)
Waarom zijn radialen zo belangrijk?
De aarde is een slechte geleider. Een grote weerstand eigenlijk.
Zelfs goede grond is nog te slecht voor een antenne.
Een goed radiaal netwerk schermt de antenne van de aarde af en zorgt voor een gelijk aard potentieel.
Zonder radialen werkt de coax mantel als 1 enkele radiaal met alle gevolgen van dien. Het werkt vast maar is niet echt effectief. En de kans is erg groot op RF in de shack. En dat wil je niet!
Richtlijnen / aandachtspunten:
Geïsoleerd draad houdt het langer uit in onze weersomstandigheden.
Installatie draad van 1 mm² werkt goed.
Radialen: zoveel mogelijk en in verschillende lengten.
Ongeveer ¼ golf is wenselijk. Bij minder dan 12 radialen.
Daarboven, zo veel als je kwijt kunt in elke lengte die je kwijt kunt.
Netjes naast elkaar is geen must.
Wenselijk:
Dus antenne en aan alle zijden 40 mtr radiaal.
De meeste amateurs zullen weg geen grondstuk hebben van 80 bij 80 mtr en als men dat al heeft staat er vaak een huisje, garage, tuinhuis, etc…..
Verhuizen??
SWR en de verliezen.
Het is moeilijk om de grond en draad verliezen rond de 4 Ω te krijgen en de voetpuntweerstand van de antenne boven de 35 Ω.
Dus R R + R W + R G van 50 Ω is mooi maar een antenne met een slechtere SWR kan beter afstralen.
Als we meer radialen neer leggen gaat R G lager worden. Resultaat slechtere SWR.
SLECHTE SWR IS DUS GOED!!!!
Radialen van 40 mtr = ¼ golf
4 radialen 0 dB
8 radialen 0.8 dB
16 radialen 1.2 dB
32 radialen 2.1 dB
64 radialen 2.4 dB
4 λ/4 radialen of 100 λ/4 radialen hoeveel verschilt dat?
Over goede grond 3-4 dB
Over gemiddelde grond 5-6 dB
Over slechte grond 6-7 d
Dus meer radialen. Ook boven “goede” zeeklei!
1:1 balun is geen overbodige luxe. Zorgt voor veel minder narigheid in de shack.
PAS OP!!!! Op de uiteinden van de antenne maar ook van de radialen kunnen hoge spanningen staan. Tot wel 2 KV.
Elevated radials werken niet in een kleine tuin!
Maak de antenne langer zodat er 50 W ontstaat. De antenne is nu waarschijnlijk inductief.
Voeg capaciteit toe om op een SWR van 1:1 te komen met een R van 50 W.
Succes met het bouwen en verbindingen maken.
PA3OES.
Info uit eigen gegevens en her en der van het internet. Extra credit to Jim Brown (K9YC) and Remco (PA3FYM)
1 X 10 mtr en 2 maal 12 mtr radiaal. (2 X 12 mtr beetje (1 mtr) omhoog gelegd.)
2X2 mtr, 2 X 4 mtr en 2 X 7 mtr.
Paar pennen (20 a 30 cm) in de grond.
Radialen om de lader, waterleiding, kolenkit, aluminium tuin set gewikkeld.
Binnen de afdeling is er een groepje om’s die graag gezamenlijk iets zou willen bouwen op de hobby-avonden. Geen high-tech toestanden , maar iets eenvoudigs, gewoon om te bouwen en met de soldeerbout bezig te zijn. In eerste instantie is de keus gevallen op het ontwerp van een regeneratieve ontvanger met tweemaal een ECC81. Een aantal om’s heeft aangegeven hieraan mee te willen doen, maar ook hier geldt, hoe meer zielen, hoe meer vreugd 🙂 Voor wat betreft de onderdelen, is er wel het één en ander aanwezig, maar zal mogelijk ook een beroep gedaan worden op de eigen knutselvoorraad.
Het ontwerp dateert uit de jaren zestig van de vorige eeuw, maar is nog steeds betrouwbaar en goed bruikbaar bij de zelfbouw en/of reparatie van allerlei apparatuur.
