Spoel-antenne en de Inverted L antenne

De SPOEL-ANTENNE

(Wat je altijd al eens wilde weten:..)

Je kunt een GPA 27 Mc antenne ombouwen naar een (zend) spoelantenne voor de middengolf  van 5½ meter lang. Deze spoelantenne is uiteraard ook te maken als (prima) ontvangstantenne voor -een klein deel- van de middengolf.

Hoe je de antenne maakt staat in deze link:  http://www.frieloo.nl/schema/Rondstraler/rondstraler.html

De verkorte verticale (spoel) antenne voor de middengolf is de simpelste vorm van een antenne. Hij bestaat uit een straler met aan het voetpunt een verlengspoel om de korte lengte van de straler te compenseren. De elektrische lengte van de antenne is een kwart golflengte.

Voor de 1620 kHz moet de spoel ca. 36,70 meter worden, als de straler zelf 5½ meter is. De straler moet boven de spoel worden gemonteerd, en mag er dus ‘niet in hangen’.

Hoe goed werkt een spoelantenne voor de middengolf 180 meterband? Naast een goed aardnetwerk is de lengte van de straler erg belangrijk. Hier onder zie je het rendement van een ‘gewone spoelantenne’.

Bij een GOED aardnetwerk:

Golflengte             Impedantie                 straler-lengte                Rendement %

¼ = 0,25                    36,6 Ohm                 45 meter                              72 %

1/8 = 0,125                     8 Ohm                 22½ meter                            36 %

1/16 = 0,0625                 2 Ohm                 11¼ meter                          12,5 %

1/32 = 0,031                    1 Ohm                  5½ meter                               6 %

Je ziet dat een spoelantenne met een straler van 5½ meter slechts 6 van de 100 watt effectief uitstraalt! En dan nog met een goed aardnetwerk. (14 ohm)

Het effect van toploading:

Fig 1

Links:    Afstraling met gebruik spoel aan de onderzijde.

Rechts: Afstraling met toevoeging van topload.

Je kunt de afstraling van de antenne verbeteren door extra elementen boven in de antenne toe te voegen. Als topload moet je dan een even aantal elementen 2 , 4, 6 of meer toevoegen in de top van de antenne.

Hier is een goed voorbeeld van toploading bij KBC 1602 kHz.

Onder de antenne zit een tuning systeem om de (te korte) antenne naar 50 ohm te transformeren.

Met toploading krijg je meer afstraling in het bovenste deel van je antenne, hoger dus een verder bereik. De gebruikte toploading bij KBC is eigenlijk aan de wat korte kant.

Radialen voor de middengolf antenne: Elke antenne heeft aarde nodig. Dit realiseren we door middel van radialen op de grond. Dit eventueel aangevuld met extra aardpennen. Bij radialen geldt hoe meer hoe beter. Het aantal radialen is altijd een punt van discussie. Uiteraard zijn er optimale waarden maar die gaan we vast niet redden bij ons in de tuin. Ga uit van minimaal 16 radialen en meer als het kan. Het hebben van een goed radialensysteem is het verschil tussen een goed werkende antenne en een tegenvallende antenne. Het is niet erg dat de ene radiaal langer is dan de andere en ook niet als deze op een gegeven moment een hoek om gaat (omdat je bij de buren bent aangekomen) en verder gaan langs de heg o.i.d. Bij radialen hebben we liever veel kortere dan 1 of 2 lange radialen al dan niet gecombineerd met een aardpen. Aardpennen zijn uitstekend voor een goede aarde bij blikseminslag maar als aardweerstand doen ze niet veel!

Bij KBC 1602 kHz fungeert het metalen schip en het zoute water als aardnetwerk, het meest ideale aardnetwerk dat er is!

 

De inverted L antenne:

Hier een inverted L ( omgekeerde L ) zoals die in Engeland door een radiostation op de middengolf gebruikt wordt.

Wat opvalt is dat deze antenne bestaat uit meerdere draden die parallel aan elkaar lopen.

Een eenvoudige weergave van een enkeldraads inverted L:

Afbeeldingsresultaat voor inverted l antenna pictures

De lengte van het antennedraad bereken je door 300 te delen door de frequentie x 1/4:

300:1,620 = 185 meter  x 1/4 = 46,30 meter. In de praktijk zal de antenne vaak wat korter zijn. ca. 44 meter. (Dit heeft verschillende oorzaken).

Aanpassen Inverted L naar 50 ohm (coax). Je kunt de coaxkabel rechtstreeks met de antenne verbinden als hierboven. Vaak is de antenne maximaal afgeregeld (door de juiste lengte te vinden van het draad) nog niet 1 op 1 (staandegolf). Toch hoef je geen dure tuner te kopen om de antenne toch goed 1 op 1 (swr) te krijgen. Zendamateurs passen zo’n antenne eenvoudig aan d.m.v. een ‘hairpin match’. Dit is niet anders dan een koperen spoel te plaatsen aan de onderkant van de antenne. De spoel plaats je over de plus en de min (aarde) van de antenne. Je lijkt dus kortsluiting te maken. Als hier onder:

De spoel maakt echter geen kortsluiting. De spoel gaat anders werken namelijk hij transformeert de antenne van ca. 20 ohm naar 50 ohm. Je krijgt daarmee een perfecte staandegolf van 1 op 1 en nee het vermogen loopt dan niet weg!  Het is zelfs een van de minst verliesgevende aanpassingsvormen.

Mike Radio werkt altijd met een inverted L op de middengolf én deze aanpassing. Veel radiostations op de middengolf -tot enkele kilowatts- werken ook op deze wijze. Een bijkomend voordeel is dat bij blikseminslag de stroom direct naar de aarde vloeit. Dus veiliger. Op de antenne staat daarmee ook nooit ‘prik’. De spoel kun je maken met vertind koperdraad van de bouwmarkt  6 mm2 dik; genoeg om meer dan een kilowatt aan te kunnen. Zelf heb ik een wijnfles gebruikt om de spoel te wikkelen. Het is wel experimenteren met de lengte en het aantal wikkelingen van de spoel. Het is een eenmalig geduldig werkje. Als lengte van draad heb ik ongeveer 4 meter gevonden. De diameter van de spoel is niet kritisch. Eenmaal gemaakt werkt de antenne als een speer. Door mij is de antenne dubbeldraads uitgevoerd: Twee draden gaan 20 meter omhoog met 12 cm er tussen en horizontaal zijn de draden 24 meter lang met een afstand van 50 cm er tussen. De dubbeldraadse versie is breedbandig en heeft meer toploading. De antenne is afgestemd op 1620 khz en hoeft niet tussendoor getuned te worden voor gebruik van 1611 tot 1636 kHz. (SWR kleiner dan 1.5 over 30 kHz)

Meer info over de hairpinmatch:  http://www.dj0ip.de/vertical-antennas/hairpin-match/