|
Antenne
techniek door Marten v/d Velde, PA3BNT.
Deel 11,
Een artikelen reeks over antenne techniek.
|
|
TERUG |
Tekeningen door Tom,PA2IP. |
|
|
Behalve
de open voedingslijn bestaan er ook andere manieren om een antenne te voeden
zoals de lintlijn en de coaxkabel. De lintlijn is net als de openlijn een
symmetrische voedingslijn en heeft meestal een impedantie van 300 Ohm, zodat
een juiste aansluiting kan worden gemaakt met de symmetrische gevouwen
dipoolantenne. De opendipool heeft in de vrije ruimte een stralingsweerstand
van 75 Ohm maar die waarde wordt lager als straler wordt geplaatst in een
richtantenne tussen directoren en een reflector. De aanpassing aan een
coaxkabel van 50 Ohm is dan gunstig zij het niet dat de coaxkabel een
asymmetrische voedingslijn is. De open dipool is echter een symmetrische
antenne. Wat er dan gebeurt laat figuur 27 zien. De HF-stroom loopt in de
coaxkabel over de buitenkant v/d kern en over de binnenkant v/d mantel. Dit
wordt veroorzaakt door het skineffect.
|
|
Doordat de symmetrie is verstoord gaat
de buitenkant van de coaxkabel deel uitmaken van de rechterhelft van de
dipool. Er gaat ook stroom lopen over de buitenkant van de mantel en de
coaxkabel gaat dus stralen. Er loopt dus minder stroom in de rechter
dipoolhelft waardoor de antenne een andere richtkarakteristiek krijgt.
|
|
De antenne wordt een beetje “scheel”.
Die mantelstroom vloeit over de gehele kabel en veroorzaakt een veldsterkte
op andere plaatsen dan dat de bedoeling was en kan ook storing veroorzaken
in de omgeving. Vaak gaat de zender of microfoon en/of seinsleutel “prikken”,
er staat HF spanning op. Omdat de mantelstroom over de buitenkant van de
mantel van de coaxkabel loopt meten we dit niet omdat die stroom dan ook
over de buitenkant van een in de coaxkabel opgenomen meetinstrument (SWR of
Watt-meter) loopt. Ook de antenne tuner merkt er niets van.
We moeten dus zorgen dat de zaak bij
de aansluiting aan de antenne wordt gebalanceerd. Dit doen we met een BALUN
(balanced-unbalancend) In dit geval hoeft de impedantie niet te worden
aangepast. We noemen zo,n balun een 1 op 1 balun en kunnen dit doen op
verschillende manieren. Indien de coaxkabel niet al te dik is, kunnen we de
coaxkabel éénvoudigweg bij de antenne enige keren door een ringkern halen.
De ringkern moet geschikt zijn voor de gebruikte frekwentie. De stromen in
de coax ondervinden geen hinder van de aanwezigheid van de ringkern. De
mantelstroom wel zodat de coaxkabel niet meer straalt. We noemen deze manier
van balanceren een gedwongen symmetrie. Ook kan een ringkern op bepaalde
manieren worden bewikkeld met draad, zodat een breedbandige balun kan worden
gemaakt waarbij we de asymmetrische en symmetrische aansluitingen een
verschillende impedantie kunnen geven zoals 1 op 4 of 1 op 6 enz.
Net als bij de open dipool daalt ook
de stralingweerstand van een gevouwen dipool indien die wordt gebruikt als
een straler in een richtantenne. Die impedantie daalt onder invloed van de
andere elementen. Vooral de afstand tot de eerste director is bepalend voor
de impedantie. Zo kan de impedantie worden terug gebracht van 300 naar 200
Ohm om vervolgens d.m.v een 1 op 4 balun een aanpassing te krijgen voor een
coaxkabel van 50 Ohm. Ook hierbij wordt weer een asymmetrische voedingslijn
gebruikt om een symmetrische antenne te voeden. Voor VHF en UHF antennes
wordt vaak een balun gebruikt die gemaakt is van een stuk coaxkabel. De
impedantie moet dus worden getransformeerd van asymmetrisch naar symmetrisch
met een factor 4 naar 200 Ohm (zie figuur 28)
|
|
De lengte van de coaxbalun is 1/2 λ
waarbij rekening moet worden gehouden met de verkortingsfactor van de coax.
Die is meestal 0,66 maal de mechanische lengte. De tekening spreekt
voor zichzelf. Alle mantels worden doorverbonden. De kern van de beide
uiteinden van de balun komt aan het voedingspunt van de dipool en de kern
van de voedingskabel aan één van hen.
|
|
We weten dat de spanning in een geleider
na 1/2λ weer dezelfde waarde heeft bereikt en dat de fase is omgekeerd.
Bij de aansluiting van de balun op de antenne zijn de spanningen t.o.v. de
mantel in tegenfase, zodat tussen die aansluitingen nu de dubbele spanning
staat. Doordat de stroom wordt verdeeld voor de helft naar de balun en voor
de andere helft naar de antenne en de spanning is verdubbeld, wordt de
impedantie vier keer zo groot en vindt symmetrering plaats.
|
|
Een bekende vorm van aanpassing is de GAMMA-MATCH.
Deze kan worden gebruikt zowel bij open als bij gesloten antennesystemen
indien die geschikt zijn voor 1 frekwentie, de zogenaamde monoband antennes,
zie figuur 29.
|
|
Aanpassing aan de coaxkabel geschiedt
door met een staafje en een klem constructie het punt op de straler op te
zoeken waar de impedantie overeenkomt met die van de coax kabel. Op deze
manier ontstaat een inductieve component, die met een seriecondensator
wordt uitgestemd. Er ontstaat een seriekring die staat afgestemd op de
frekwentie waarvoor de antenne is gemaakt. Bij resonantie is de impedantie
nul Ohm. Een voordeel van deze aanpassing is dat de straler niet hoeft te
worden onderbroken en in het midden kan worden geaard.
73, Marten,
PA3BNT |