VLF antenne aanpassen

Als je de ruimte hebt zou ik toch opteren voor een raamantenne.
Ik heb ooit een vergelijkende test gedaan tussen een raamantenne en ferrietantenne tijdens een uitzending van SAQ.
De raamantenne gaf veel meer signaal dan de ferrietantenne:
https://youtu.be/8hc7kCZAGL0?si=z4xNywK_l-qo26OG

Ik heb nu het een en ander gemeten, nu wil ik de capaciteit uitrekenen. Maar kan dat wel? Ik heb namelijk de inductie van de antenne gemeten met een LC200A, een simpele LC-meter die (denk ik) slechts één grootheid tegelijk meet. De gemeten inductie is 4 mH. Verpest de capaciteit van de antenne hier de meting niet? Of mag ik die verwaarlozen?

Verder:
De resonantiefrequentie ligt rond de 173KHz. Ik heb dit gemeten door de antenne aan de oscilloscoop en de functiegenerator te koppelen. Tussen de oscilloscoop en de antenne+functiegenerator zit een 100kOhm.

Nog even reageren:
@FET, ah het is een H-veld antenne!

@Murphy: ik ben nu al een eindje met de raamantenne, dus die gaat het
waarschijnlijk toch worden. Het ontwerp van de raamantenne en de ferrietantenne zal ook meespelen.

@Nonius. Kan je ook een kunststof buis of koker gebruiken? Of doet het aluminium ook nog iets? Je geefg een diameter op, gebruik je gewoon onde ferrietstaven? Blijkbaar doen de openingen niet iets slechts.

Bedoelt kunststof buis als wikkelkoker? Neem aan dat dat ook gewoon werkt, maar geloof dat ik materiaal heb gebruikt dat normaal voor het wikkelen van electromotoren wordt gebruikt ('groefisolatie'). Maar is lood om oud-ijzer.

Mijn constructie was inderdaad als die van in de afbeelding van FET, maar dan met een vierkante, i.p.v. ronde, aluminiumkoker (NB, misschien overbodig te vermelden, maar de wikkelingen liggen rechtstreeks rondom de samengevoegde ferrietstaven, NIET om de aluminium afscherming!). De gleuf in de lengterichting van de afscherming is zeer belangrijk, anders vormt deze electrostatische afscherming een kortgesloten wikkeling en dan werkt de boel een heel stuk slechter.

En ik gebruikte inderdaad gewoon oude ferrietstaven waarvan ik de originele wikkelkokers had verwijderd. Heb in m'n leven zoveel Philips radio's gesloopt dat ik er een doos vol van had. Al die ferrietstaven hadden dezelfde diameter en lengte, dus was mechanisch makkelijk samen te voegen, met gebruik van wat epoxy. Daarna wikkelkokertje eromheen maken, windingen aanbrengen, afwerken, en daaromheen weer een (ruim passende) alu afscherming aanbrengen.

Blijkbaar doen de openingen niet iets slechts.

Bedoelt de holle ruimte met lucht die ontstaat wanneer je 3 ferrietstaven samenvoegt? Is geen enkel probleem.

Probleem met mijn antenne was dat hij prima werkte, heel het gewenste bereik afdekte in proefopstelling, maar nadat het geheel ingebouwd was (met alu afscherming) de maximaal-haalbare frequentie net iets te laag was geworden.

Het gehele zaakje had ik ingebouwd in PVC buis van 40mm diameter, met een T-stuk in het midden dat als bevestiging op een behuizing fungeerde en als draaipunt. Voordeel t.o.v. een raamantenne is dat het een stuk compacter is.

Eerst wil ik ik de raamantenne afmaken. Ik wil de capaciteit uitrekenen, ik heb de resonantiefrequentie bepaald en de inductie gemeten. Ik heb de inductie gemeten met mijn LC-meter, die meet maar één grootheid tegelijk. Kan ik op basis van deze metingen de capaciteit eigenlijk wel goed uitrekenen? Het lijkt me dat de meting van de inductiviteit al beïnvloed is door de capaciteit. Of is dat te verwaarlozen

n.b.: de meter is een LC200A

Het lijkt me dat de meting van de inductiviteit al beïnvloed is door de capaciteit.

Dat is juist opgemerkt!
Nu is dat een parallelcapaciteit. Bij lagere frequenties gaat een kleiner deel van de meetstroom door die capaciteit, en een groter door de spoel.
Door op een lage frequentie meten, 1 kHz bijvoorbeeld, kun je het effect van de capaciteit wel ruwweg verwaarlozen.
Het probleem dan wordt natuurlijk wel weer dat de spoel nog wel meetbaar moet blijven. Het hangt van de meter af hoe ver je kunt gaan.

Een leuke oplossing is, op twee frequenties te meten, bijvoorbeeld 1 kHz en 100 kHz. Je krijgt dan een goed idee van wat de schijnbare inductie doet, en met wat wiskunde kun je zelfs apart de 'echte' L en C bepalen.

En uiteraard kun je natuurlijk op 17,2 kHz meten. Wat je dan meet aan 'schijnbare' zelfinductie is tenslotte ook waarmee de ermee gebouwde ontvanger gaat werken.
Een LCR-meter zal niet over die meetfrequentie beschikken , maar er zijn nog andere manieren om te meten.

Wat mijzelf betreft: ik sloot de raamantenne gewoon aan en probeerde C'tjes uit tot ik maximum geluid had. Dát was blijkbaar de resonantie-capaciteit. Ongeveer, althans; maar het maximum was - met de belasting die ik eraan hing, nl. de microfooningang van de laptop - vrij breed.
Ik geloof dat ik 47 nF vond; bij 17,2 kHz moet het raam dus ca. 1800 µH geweest zijn, wat niet onaannemelijk klinkt voor enkele windingen rond de omtrek van een gewone deur. (deurantenne; geen raamantenne )

FET, mijn simpele LC-meter zal ook niet op twee frequenties kunnen meten. Ik denk dat er een ander meetprincipe gebruikt wordt. Ik denk dat ik inderdaad gewoon een variabele condensator parallel ga zetten en moet proberen. Ik wou graag van te voren bepalen welke waarde de condensator ongeveer krijgt, dat leek me handig, maar eigenlijk maakt het niet zoveel uit. Ik zou het ook kunnen schatten. Ik kan ook uitrekenen wat de capaciteit van de spoel is door de resonantiefrequentie twee keer te meten, een keer zonder condensator en een keer met een bekende condensator.

de resonantiefrequentie twee keer te meten, een keer zonder condensator en een keer met een bekende condensator

Oh ja, dat is ook een leuke en klassieke methode.

Stel de parasitaire capaciteit C₁, en de resonantiefrequentie zonder externe condensator f₁.
Stel de externe condensator C₂, en de daarmee gemeten resonantiefrequentie f₂.

Bereken de parasitaire capaciteit: C₁ = C₂ × f₂²/(f₁² − f₂²)

Bereken de zelfinductie: L = 1/(C₁ × (2πf₁)²)
(of, als je dat liever doet: L = 1/((C₁ + C₂) × (2πf₂)²)

Voorbeeld, mijn deurantenne: f₁= 200 kHz; f₂= 17,2 kHz met C₂= 47 nF.
C₁= 47 nF × 17,2²/(200² − 17,2²) = 350 pF.
(De factoren 'kHz' vallen tegen elkaar weg en mag ik hier dus wel weglaten.)

L= 1/(350 pF × (2π × 200 kHz)²) = 1810 µH

of: L= 1/((350 pF + 47 nF) × (2π × 17,2 kHz)²) = 1810 µH.

Op dinsdag 18 februari 2025 17:26:20 schreef necessaryevil:
Ik heb nu het een en ander gemeten, nu wil ik de capaciteit uitrekenen. Maar kan dat wel? De gemeten inductie is 4 mH. Verpest de capaciteit van de antenne hier de meting niet? Of mag ik die verwaarlozen?

Verder:
De resonantiefrequentie ligt rond de 173KHz.

Een parallel condensator van 21405pF (22nF) is nodig om op 17,2kHz in resonantie te komen, dat is aardig wat capaciteit dus. Hierbij hou ik geen rekening met de eigen capaciteit van de antenne en parasitaire capaciteiten van de meting. De eigen capaciteit van de antenne is 211,58pF op 173kHz.
Ik zou er wat meer draad op wikkelen, daarbij gaat uiteraard ook de eigen capaciteit een beetje omhoog. Als ik de reactantie van de spoel op 173kHz bereken, is dat ongeveer 4000ohm, maar op 17,2kHz is dat een factor tien lager. Er is dus wel tien maal zoveel inductie nodig, dat is ongeveer tweemaal zoveel draad erbij opgeteld nodig. Ik weet niet hoeveel windingen en bij welke spoel diameter je nu gebruikt, maar hiervan zou je dus ongeveer het drievoudige van moeten toepassen.