studie vraag over antenne's

Alles over antennes en toebehoren.
Plaats reactie
Bericht
Auteur
chantal31
Berichten: 11
Lid geworden op: 28 feb 2019, 19:05

studie vraag over antenne's

#1 Bericht door chantal31 »

Klopt het als je een halve golf dipool met een 1.1 balun afgestemd op 1 frequentie ook kunt gebruiken op de frequenties die evenredig zijn in de som van de op de frequentie afgestemde antenne?
En met een antenne tuner ook kan gebruiken op tussen liggende frequenties ?

voorbeeld

een halve golf voor 40 meter ( 7,1 mhz ) 300/7,1=42 meter/ 4=10.5 ( been lengte dus 2 x deze lengte links en rechts van de aansluiting van de 1:1 balun.

Deze dipool is dan als 5/8 te gebruiken voor 20 meter immers 7,1+7,1 = 14.2 mhz
En deze dipool is als dubbele 5/8 te gebruiken voor 10 meter immers 7,1+7.1+7,1+7,1=28,4 mhz
En de tussen liggende amateur banden is deze dipool wat buiten de frequentie en kan je bij regelen dmv een antenne tuner?

In principe kan je met een halve golf dipool voor de 40 meter band alle amateur banden gebruiken die de 40 meter band en hoger bestrijken?

Neemt de rendement dan ook toe , om dat de antenne langer is voor de banden dan een halve golf?

En bij baluns moet je daar ook nog een mantelstroom filter toe passen ( aantal windingen coax ) zo dat er geen mantelstromen ontstaan die de coax doen stralen, en daar door storing kan
veroorzaken?

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2497
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: studie vraag over antenne's

#2 Bericht door PA3DJS »

Lange bijdrage....

Een resonante halve golf dipool heeft het voordeel dat de impedantie behoorlijk dicht bij 50 Ohm ligt, waardoor je er rechtstreeks een coaxiale 50 Ohm kabel aan kan knopen. Een stuk ferriet met de kabel er een paar keer doorheen vormt een mantelstroomfilter dat in de praktijk zeer goed als balun werkt.

Ga je jouw 2*10 m dipool (geschikt voor 40 m) gebruiken op 20 m, dan zit je te sturen tussen twee eindgevoede halve golf lange draden. Je hebt nu een hele golf dipool. De impedantie zal nu diverse kOhms zijn. De misaanpassing met 50 Ohm coaxiale kabel is zeer groot. Als je dit onder aan de kabel recht gaat trekken met een tuner, zal je flink verlies hebben in de coaxiale kabel, en het mantelstroomfilter. Dit natuurlijk afhankelijk van de dikte van de kabel en het dielektricum. De reden van de invloed van het dielectricum is dat als je PE schuim als dielektricum hebt, de binnengeleider dikker moet zijn en je minder koperverlies hebt (in vergelijking tot kabel met massief PE dielektricum met een dunnere binnengeleider).

De meeste mantelstroomfilters hebben niet voldoende common mode impedantie om te gebruiken met een hele golf antenne. Als mensen een 2*10m dipool van bijvoorbeeld 80m....10m willen gebruiken, zie je meestal dat ze kippenladder gebruiken tussen de tuner en de dipool. De tuner is dan vaak een gebalanceerde tuner.

zijstapje: Ik snap even niet hoe jij aan 5/8 komt voor een 2*10m dipool die je op 20m gebruikt. 14 MHz is ongeveer 20 m golflengte, dus een dipool van 20m lang (2*10m) is dan een hele golf voor 20 m.

Waarom die kippenladder? Een dipool die je gebruikt op harmonischen heeft een impedantie die zo varieert tussen 50 en 4000 Ohm. Een kippenladder heeft een karakteristieke impedantie zo tussen 400 en 600 Ohm. Dat zit v.w.b. meetkundig gemiddelde lekker tussen 50 Ohm en 4000 Ohm in (wortel(50*4000) = 450 Ohm). Daardoor is de misaanpassing minder in verhouding tot wanneer je die dipool met 50 Ohm kabel zou gebruiken. De verliezen in de transmissielijn (hier kippenladder in plaats van coaxiaal) zijn dan minder.

Buiten de harmonischen (14 en 28 MHz voor jouw 2*10m dipool), gedraagt de antenne zich als iets met een capacitief of inductief deel. Een bijzondere situatie doet zich weer voor als er precies drie halve golven passen in de dipool (in geval van 2*10 m zo'n 22.5 MHz). De imepdantie is dan weer relatief laag, en ohms waardoor je op die frequentieband met een 50 Ohm coaxiale kabel kunt werken.

Eindgevoede antennes die weinig tegencapaciteit nodig hebben.
Dit zijn de "end fed" monopool antennes. De draadlengte is zodanig dat de ingangsimpedantie zo hoogohmig mogelijk is. Dat heb je als de draad een veelvoud van een halve golflengte lang is (inclusief een halve golf zelf).

Veel N-frequentiegebruikers gebruiken een end fed van 20 m lang die ze op 40, 20 en 10m kunnen gebruiken. Op deze drie frequentiebanden is hij hoogohmig waardoor je met een 1:49 transformator (1:7 windingen) redelijk in de buurt van 50 Ohm komt. Op 10 en 20m is de vorm het stralingsdiagram wel heel anders dan op 40m.

Je ziet ook uitvoeringen waarbij aan het niet gevoede eind een spoel met stuk draad hangt. Die combinatie is zo gemaakt dat op 80m (3.5 MHz) die spoel met stuk draad in serieresonantie komt (laagohmig wordt). Zo"n 20 m lange end-fed kun je dan ook op 80 m gebruiken. Normaal is een kwart golf stuk draad laagohmig, maar die spoel met stuk draad zorgt voor een bijna kortsluiting aan het eind op 80m waardoor het voedingspunt weer hoogohmig wordt.

rendement.
Het rendement moet je zien als de verhouding tussen het uitgestraalde vermogen en het toegevoerde RF vermogen. Als een dipool veel korter wordt dan een halve golf, wordt het lastig om hem aan te passen met weinig verlies. Daardoor neemt het rendement af. Maak je een halve golf dipool veel langer, dan neemt het rendement niet meer toe, omdat een halve golf juist heel makkelijk aanpast op een 50 Ohm kabel. Het is zelfs zo dat een hele golf dipool gevoed vanuit een 50 Ohms kabel een lager rendement heeft (dan een halve golf dipool). Dit zoals reeds besproken: veel misaanpassing, het kabelverlies is hoger, dus rendement minder. Langer betekent dus niet automatisch meer rendement.

Als een antenne groot mag zijn (lees: veel groter dan een golflengte), kun je wel richtwerkinig maken (dus gain). De yagi ("hark") is wel een van de bekenste voorbeelden. Hoe langer de drager, hoe meer richtwerking. En vergeet de schotelantenne niet, vééél groter dan de golflengte en daardoor superrr richtwerking.

De UHF/SHF mensen die richting satellieten gaan willen een hoog rendement, en veel richtwerking. Je hebt beide nodig.

Gebruikersavatar
PA3DAT
Berichten: 6253
Lid geworden op: 21 sep 2008, 08:08
Roepletters: PA3DAT
Locatie: Kampen
Contacteer:

Re: studie vraag over antenne's

#3 Bericht door PA3DAT »

Ik ben bang dat je uitgebreide antwoord zijn doel deels voorbij schiet. :D
In plaats van dat het antwoord leidt tot verduidelijking, is Chantal nu waarschijnlijk
de antennedraad helemaal kwijt... :wink:

Mijn antwoord op vraag 1 zou zijn: nee.
Ook nee op vraag 2, of je die afgestemde dipool met een tuner kunt gebruiken voor
andere frequenties. Het kan wel met een open, symmetrische voedingslijn, zoals een
kippeladder. Maar dan zou je ook eigenlijk een symmetrische antennetuner moeten
gebruiken.
73 de Aloys PA3DAT / PA6D / 5P4W / KE2CZI

Goos
Berichten: 338
Lid geworden op: 16 nov 2011, 20:45
Roepletters: pa0sir

Re: studie vraag over antenne's

#4 Bericht door Goos »

Je kunt je ook nog de vraag stellen , wat verwacht ik van de antenne ?
Alleen goede aanpassing , het vermogen effectief de lucht insturen , het antennediagram , opstraalhoek enz . elk doel heeft een net iets anders waarbij je rekening moet houden.

Ik denk voor het begrip voor jou probleem, het beste is, het gratis programma MMana-gal-Basic downloaden.
Ik gebruik het professioneel ook heel veel.
Dit is eenvoudig te bedienen en geeft veel inzicht voor de studie dan we hier kunnen vertellen.
Het geeft ook de stromen aan in de elementen , weliswaar niet de fase , maar verduidelijkt heel veel.
Er zitten ook talloze voorbeelden bij.
http://gal-ana.de/basicmm/en/
Ik denk dat je het in 5 minuten door hebt en aan de praat hebt. Jou opstelling is in feite een draad met in het midden een voedingspunt in het midden.
En simuleer dit in freespace op de verschillende frequenties die je noemde. Je kunt dan de impedantie zien en ook de stralings-diagrammen in 2D en 3D.

Een ander gratis programma is NEC maar dit is lastiger , het kan iets meer bv met voedingslijnen. Maar MMana is denk ik voor jou voldoende.

Goos
Peilen is het omgekeerde van een antennediagram opmeten.
pa0sir

Gebruikersavatar
PA3DAT
Berichten: 6253
Lid geworden op: 21 sep 2008, 08:08
Roepletters: PA3DAT
Locatie: Kampen
Contacteer:

Re: studie vraag over antenne's

#5 Bericht door PA3DAT »

Hé leuk Goos, die zal ik ook eens downloaden!

Was even zoeken, maar hier is het download-paginagedeelte: http://gal-ana.de/basicmm/en/#18

En de downloadlink: http://gal-ana.de/basicmm/download/download.php?mm=2
73 de Aloys PA3DAT / PA6D / 5P4W / KE2CZI

Goos
Berichten: 338
Lid geworden op: 16 nov 2011, 20:45
Roepletters: pa0sir

Re: studie vraag over antenne's

#6 Bericht door Goos »

Hoi Aloys

Leuk, ik dacht dat je het wel kende omdat jij ook wel eens met antennes zit te experimenteren.

Voor niet al te ingewikkelde antennes is het een prachtig programma , ook voor ontwikkeling.
Als je iets verder wilt kun je op bepaalde parameters ook optimaliseren. Je kunt er ook de tabellen uithalen en verder verwerken in b.v. Matlab
Het grote gemak t.o.v. NEC2 is, dat je je draadjes ook visueel kunt tekenen en veranderen. Eventueel ook roteren om een van de assen.

Laatst nog een passieve antenne ontworpen met dit programma voor 50MHz - 1Ghz , K-factor klopte binnen 2dB over het hele bereik VSWR binnen 1 op 1.5 . Vraag niet naar de gain , maar die was in dit geval niet belangrijk.

Waar ik nog geen grip op krijg is hele kleine segmenten t.o.v. golflengte, voor heel breedbandige antennes , maar vaak kun je dan aan het verloop wel aanvoelen of het zou kunnen gaan werken.
Dit is een van de regeltjes waar je je aan moet houden , niet alles wat je kunt tekenen gaat het programma goed mee om , in de beschrijving wordt voor de meeste valkuilen wel gewaarschuwd. Dezelfde dingen kom je tegen bij NEC.

Voor de eigenlijke vraag hier, kan het bijna niet fout gaan.

gr
Goos
Peilen is het omgekeerde van een antennediagram opmeten.
pa0sir

Solostar
Berichten: 95
Lid geworden op: 16 jul 2015, 12:11

Re: studie vraag over antenne's

#7 Bericht door Solostar »

Een zeer positieve bijdrage waarin kennis van zaken wordt gepropageerd......

Geen geklets of gezwets doch doelmatige hulp voor de topic startster.

Het ware te wensen dat in de toekomst meer van deze goede gespreksstof op hun inhoud en waarde wordt gemeten.

Inderdaad meten is weten. :)
Hij of zij, die de ogen sluit naar het verleden, is blind voor de toekomst.

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2497
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: studie vraag over antenne's

#8 Bericht door PA3DJS »

@PA3DAT:
Ja, ik snap jouw opmerking, ik heb zelf ook mijn twijfels. Echter gezien hun achtergrond zijn de dames behoorllijk slim.

@HILSGBT:
Als toevoeging een plaatje t.b.v. van een experiment wat je zelf kunt doen: staande golven en impedantie in een langwerpige waterbak.
AntennasAndWaterReservoir1.jpg
Ik gebruik deze analogie soms bij cursussen. Je kunt echt voelen dat halve golf resonantie in het midden gevoed een lage impedantie heeft, en hele golf resonantie middengevoed een hoge impedantie heeft. De overeenkomst is: kracht ten gevolge van het drukverschil komt overeen met elektrische spanning, horizontale verplaatsing komt overeen met elektrische stroom. Het scharnierende flapje met de energie die je met je vinger toevoert is de signaalbron.

Voor de mensen die zuiver op de letter zijn, ik weet dat in de analogie de overeenkomsten tussen mechanisch en elektrisch domein anders zijn.

Gebruikersavatar
PE2AAB
Moderator
Berichten: 7090
Lid geworden op: 12 apr 2005, 19:06
Roepletters: PE2AAB
Locatie: Aalst - Waalre
Contacteer:

Re: studie vraag over antenne's

#9 Bericht door PE2AAB »

Mooi plaatje Wim! Geeft duidelijk weer hoe het zit.

Met jouw goedkeuren wil ik deze ook aankomende JOTA meenemen om de bovengemiddeld geinteresseerden (en dat zijn zowel heren als dames!) e.e.a. toe te kunnen lichten.

Het schijnt overigens een hot topic te zijn; plaatjes van anderen gebruiken ;-) Ben benieuwd hoe hiermee om te gaan in presentaties. Even Googelen naar een leuk beeldje en in je PowerPoint plakken is er niet meer bij als deze later ook online wordt geplaatst. :-(
'73 Rick, PE2AAB www.pe2aab.nl

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2497
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: studie vraag over antenne's

#10 Bericht door PA3DJS »

PE2AAB schreef:Mooi plaatje Wim! Geeft duidelijk weer hoe het zit.

Met jouw goedkeuren wil ik deze ook aankomende JOTA meenemen om de bovengemiddeld geinteresseerden (en dat zijn zowel heren als dames!) e.e.a. toe te kunnen lichten.

Het schijnt overigens een hot topic te zijn; plaatjes van anderen gebruiken ;-) Ben benieuwd hoe hiermee om te gaan in presentaties. Even Googelen naar een leuk beeldje en in je PowerPoint plakken is er niet meer bij als deze later ook online wordt geplaatst. :-(
Klopt, ik kom nog weleens plaatjes van mij tegen in presentaties, ook een keer in een zakelijke presentatie waar ik zelf als toehoorder bij zat...

Het plaatje is bruikbaar, maar het werkt echt beter als mensen het zelf kunnen voelen. Het plaatje kunnen ze dan naderhand als geheugensteun / opfrisser gebruiken. Soms hebben mensen moeite om het resonantiepunt te vinden. Ondanks dat, vind ik de waterbak voor impedantie beter werken dan resonantie in een dik touw of ketting.

Staande golven en reflectie doe ik dan weer meestal met een dikke ketting (de link naar BDSM wordt best vaak gemaakt, mensen zijn dus goed op de hoogte). De "open load" situatie doe ik door aan het eind van de ketting een paar meter dun nylon te binden. Het eind van het nylon zit dan aan een vast punt t.b.v. de statische spanning in de ketting (waarmee je de golflengte bepaald). Het kettingeind kan dan vrij tranversaal bewegen waardoor je een goed "open eind" gedrag krijgt met +1 reflectiecoëfficient.

Je hebt zometeen ook een PB.

chantal31
Berichten: 11
Lid geworden op: 28 feb 2019, 19:05

Re: studie vraag over antenne's

#11 Bericht door chantal31 »

Heren, dank voor de uitgebreide uitleg.
Ik zat er gewoon wiskundig er over na te denken dat 7 mhz 14 mhz en 28 mhz in het verlengde van elkaar liggen, maar had over het hoofd gezien dat wanneer de lengte van de dipool toeneemt dat de ohmse weerstand ook toeneemt.
Dan kan je beter 1 50 ohm voedings punt nemen en daar aan meerdere halve golf dipolen onder elkaar maken te beginnen met de grootste golf lengte en dan zo naar beneden werken tot de kleinste golf lengte en tussen de draden dmv kunststof spaties aan brengen.

Maar het geheel is wel duidelijk nu

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2497
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: studie vraag over antenne's

#12 Bericht door PA3DJS »

chantal31 schreef:Heren, dank voor de uitgebreide uitleg.
Ik zat er gewoon wiskundig er over na te denken dat 7 mhz 14 mhz en 28 mhz in het verlengde van elkaar liggen, maar had over het hoofd gezien dat wanneer de lengte van de dipool toeneemt dat de ohmse weerstand ook toeneemt.
Dan kan je beter 1 50 ohm voedings punt nemen en daar aan meerdere halve golf dipolen onder elkaar maken te beginnen met de grootste golf lengte en dan zo naar beneden werken tot de kleinste golf lengte en tussen de draden dmv kunststof spaties aan brengen.

Maar het geheel is wel duidelijk nu
Je kunt een stuk draad zien als een verliesgevende transmissielijn, maar dan zonder retourgeleider. Als je transmissielijnen begrijpt, ga je antennes ook sneller begrijpen. Het verlies ontstaat voornamelijk doordat een deel van de energie wordt uitgestraald, en bij antennes is dat de bedoeling. Je kunt aan een stuk draad zelfs een karakteristieke impedantie hangen om er beter aan te kunnen rekenen. Voor een dunne draad op HF moet je denken aan een karakteristieke impedantie van 500....600 Ohm.

Zoals je wellicht weet, heeft een transmisiselijn van 0.25 lambda lang die aan het eind open is (dus hoogohmig), een lage ohmse impedantie. Die impedantie is fors lager dan de karakterisiteke impedantie. Daarom heeft een stuk draad van een elektrisch kwartgolflengte lang een lage impedantie, en een middengevoede halve golf dipool dus ook.

Een halve golf transmissielijn die je open laat (dus aan het eind hoogohmig), heeft juist een hoge ingangsimpedantie (veel hoger dan de karakteristieke impedantie). Je kunt een halve golf transmissielijn zien als twee kwartgolf lijnstukken aan elkaar.

Vandaar dus dat een enkele draad (monopool) erg hoogohmig is voor een lengte = n*0.5*lambda (n = geheel getal).
Voor een lengte = (0.25 + 0.5*n)*lambda is de draad relatief laagohmig (n = geheel getal).

Elektrische lengte.
Dit begrip ga je wellicht ook nog tegenkomen als het aankomt op antennes en transmissielijnen.

Stel je hangt een stuk draad aan een impedantiemeter en je zorgt dat de massa van de impedantiemeter aan een groot stuk metaal zit. Als je nu de frequentie tijdens het meten opvoert, gedraagt de draad zich in eerste instantie als een capaciteit. De capaciteit neemt met toenemende frequentie toe. Op een gegeven moment kom je bij het eerste laagohmige punt (de kwartgolf resonantiefrequentie) Als je voor die frequentie de kwartgolflengte uitrekent, zul je zien dat de draad fysiek iets korter is. Elektrisch gezien (lees: op basis van de ohmse impedantie die je meet) is de draad 0.25lambda lang maar fysiek dus iets korter.

Vandaar dat in de praktijk de meeste resonante antennes ietsje korter zijn dan de lengte op grond van de golflengte. Als de draad isolatie bevat, wordt de fysieke lengte nog ietsje minder.

Plaats reactie