Impedantieaanpassing antenne

Je vergeet dat het geheel zich ohms gedraagd en dat is niet alleen de straler.
De spoel zal veel minder afstralen en de combinatie dus ook.

Maar het kan wel.
Een helical antenne is in feite een lange spoel en toch werkt het vrij aardig als antenne.

Maar een dikke afgeschermde smoorspoel en een breinaald op 80 meter gaat echt niet werken..

Marconi had al door dat grote antennes de weg waren naar succes:

Met een dergelijke kunstgreep pas je weliswaar de impedantie van de antenne aan aan de zender, maar het gaat ten koste van de afstraling. De golflengte van de uitgezonden frequentie "past" als het ware niet in de straler.

Niet zo snel allemaal.. eigenlijk heeft @TS gelijk.
Het gebeurt dan ook héél vaak dat de antenne NIET een bepaalde afmeting ten opzichte van de golflengte heeft.

De bekende 5/8 golf antenne, bijvoorbeeld, is van zichzelf helemaal niet resonant (en trouwens ook niet precies 5/8 golf).
Er zijn veel antenneontwerpen die groot zijn ten opzichte van de golflengte. Het kan dus best.

Je zou ook een heel kleine antenne kunnen maken. Het is nl. niet waar dat deze van nature slecht zouden werken.

Maar in de praktijk is dat helaas wel zo, doordat het materiaal weerstand heeft. Bij "normale" antennes maakt dat maar weinig uit. Maar in een korte antenne zou heel veel stroom moeten vloeien voor dezelfde afstraling. En dan zijn de verliezen in de draad- of staafweerstand wel hoog.
Verder zijn de spanningen op korte antenneelementen erg hoog (waarom dat is, volgt uit wat meer antennetheorie), zodat ook de isolatie verliezen gaat veroorzaken.

Omdat verder de afstemelementen (spoelen vooral) ook niet verliesvrij zijn, is in de praktijk toch een resonante antenne vaak handig.

Op 15 februari 2009 23:39:57 schreef Frederick E. Terman:

Je zou ook een heel kleine antenne kunnen maken. Het is nl. niet waar dat deze van nature slecht zouden werken.

Dat kan wel, maar niet ongelimiteerd. Ik geloof niet dat een kwartgolf GSM antenne met aanpassing op 80m dezelfde resultaten geeft als een resonante langedraad antenne voor 80m. Ook niet in theorie.

De enige beperking vind je in de optredende verliezen. Als je supergeleidend materiaal zou kunnen gebruiken, zou de afstraling wel degelijk hetzelfde zijn.

Je zou dan wel een bijkomend nadeel ontmoeten: de bandbreedte van de antenne zou te klein worden om een gemoduleerd signaal te kunnen uitzenden.

Nou je het zegt, ik had in mijn CB tijd een CBM 108 kleefvoet op het autodak staan die best wel goede resultaten gaf, ondanks dat hij 60cm hoog was.

Het is met antennes grappig gesteld. Ze kunnen zijn:
1 - klein
2 - breedbandig
3 - met redelijk rendement
Je mag twee van de drie kiezen; de derde krijg je dan niet!

Hoe verschilt dan de constructie van een antenne die 1 en 3 combineert en een antenne die 1 en 2 combineert? Heeft dat dan te maken met de dikte van de straler of draaddikte van de spoel? Of wellicht de plaatsing van de spoel, onderaan of ergens halverwege.

Wel, een verkorte antenne plus zijn verlengspoel vormen een afgestemde kring waarvan de Q hoger is dan die van een resonante antenne.
Om nu van "weinig verliezen, smalbandig" naar "veel verliezen, breedbandig" te gaan, is het voldoende dat de verlengspoel een slechte kwaliteit heeft.
Zo krijg je dan een antenne die een goede aanpassing biedt tussen 25 en 31 MHz, bijvoorbeeld. De advertentie noemt uiteraard alleen de goede aanpassing.

Jullie vergeten één ding: de antenne wordt meestal ook als ontvangstantenne gebruikt.
Daar zit een addertje. De verwarrende term effectieve antennehoogte.

Een afgestemde ontvangst kwartgolfdipool zal op 20 MHz véél meer signaal opvangen bij eenzelfde veldsterkte dan eenzelfde afgestemde dipool op 200 MHz. De fysieke lengte van de antenne die het veld snijdt is immers veel groter bij lagere frequenties.

Neem je nu een véél te kort sprietje dat je afstemt met een spoel, dan heb je in het gunstigste geval misschien een perfecte impedantie matching, maar door de korte lengte zal de opgewekte emk spanning in de antenne zeer laag zijn. En dan natuurlijk nog de al eerder vernoemde extra verliezen.

Ik vraag me alleen af hoe het dan met het reciprociteitstheorema zit?

In principe zou je zend en ontvangstantenne kunnen van plaats verwisselen zonder verschil in de radioverbinding.

Maar als je nu een veel te kort maar aangepaste antenne als zendantenne gebruikt en een afgestemde lambda/4 dipool als ontvangstantenne ...
Dan zendt de zender al zijn vermogen uit en de ontvanger heeft een gevoelige antenne.

Draai je de boel om, dan heeft de zender nog een optimale antenne, maar de ontvanger een ongevoelig sprietje. Beide situaties zijn dan niet meer evenwaardig.

en tenslotte: het stralingsdiagram, dus de voorkeursrichting zal bij een veel te korte, maar afgestemde antenne gevoelig afwijken van deze van een lambda/4 dipool.

De hoeveelheid vermogen die je aan een steeds kleiner gedachte ontvangstantenne kunt onttrekken, gaat naar een limietwaarde en niet naar nul. Dat komt doordat de ontvangen "emk" zoals je het zo mooi zegt, wel kleiner wordt, maar de stralingsweerstand ook, zodat je meer stroom kunt nemen. Google op Chu, Wheeler e.a.

Alles natuurlijk afgezien van de verliezen in de geleiders en isolatoren, die in de praktijk roet in het eten gooien.

Maar zelfs als de kleine antenne wel verliezen heeft:
Het reciprociteitstheorema (dat is Nederlands voor: het omkeerbaarheids-beginsel) blijft gelden.
De ontvangen signaalsterkte van het gewenste station zal inderdaad niet veranderen als je zender en ontvanger van plaats verwisselt.

Wat wel verandert is de signaalsterkte van alle àndere stations en van de storing.
Als je de ontvangstantenne slechter neemt, verminderen gewenste èn ongewenste signalen in gelijke mate; de verhouding wordt niet slechter. Uiteindelijk krijg je met de ontvangerruis te maken, maar dat is van veel later zorg.

Als je de zendantenne slechter neemt, vermindert de sterkte van het gewenste signaal even veel als daarnet; dat maakt niet uit.
Maar de ongewenste signalen zijn nu niet verminderd.

Vandaar dat in de praktijk de ontvangstantenne wel slecht mag zijn (dat maakt de ontvanger wel weer goed met zijn gevoeligheid), maar de zendantenne niet (dat kan de ontvanger niet goed maken, omdat de signaal-storingverhouding daarvan niet beter wordt).

Een ideale antenne moet 1/4x zo groot zijn als de golflengte.

Ikzelf kom uit de vliegtuigindustrie en weet toevallig dat de fokker 50 een antenne heeft zo groot als zijn staart voor hele lage frequenties te ontvangen. Echter dit is nog niet groot genoeg en moet er elektrisch mee gespeelt worden. (Vroeger hadden ze een koperen kabel op een rol zitten, en die werd in de lucht afgerold naar 1/4 van de golflengte).

Het product van de golflengte (meters) en frequentie (Mhz) is ongeveer 300.! Voor 3MHz is dus de golflengte 100 meter.! Neem daar een kwart van en je hebt een antenne van 25meter nodig. Beetje grote antenne he.! Hoe lager je gaat met frequentie, hoe groter je antenne.! Andersom ook he, hogere frequentie --> kortere antenne.!

Hoe dat ook alweer ging met elektrisch bijtrimmen van je antenne, weet ik niet meer precies.

Voor radiozenders tussen 88-108MHz heb je een antenne nodig van 0,7 tot 0,85 meter nodig. Kijk maar naar die antennetjes die je bij je nieuwe stereo kreeg. 1 meter koperdraad gewikkeld op een rol.

Dat geldt alleen voor marconi antennes, dus asymetrisch tegen aarde; niet voor dipolen. En λ/4 is niet "ideaal"! Het is alleen vaak erg praktisch. Maar voor zulke golflengtes in zo'n ruimte duidelijk niet. Als λ/4 ideaal was, zouden er veel minder antennes bestaan dan nu het geval is.

Af en toe komt (kwam) er weer zo'n nieuwe Airbus uit Toulouse naar Schiphol. Het is dan leuk daar een verbinding mee te maken op HF terwijl het toestel in de lucht is. (Google: pa0sny).
Hij gebruikt ook een stuk kielvlak als antenne, ik geloof een meter of vier (of was het acht? veel te klein in ieder geval).
Trouwens, mijn antenne is ook te klein: als we die verbindingen maken, ben IK ook mobiel, met de auto. Mijn antenne is 2m. De golflengte is 40 of 80m....

Bij een vliegtuig is het zo dat de romp ook dient als antenne. Laten we zeggen 1/2 Lambda. De antenne is ook een 1/2 Lambda. Dan heb je dus samen 1/4 Lambda en is je antenne voor de helft ingekort.! Vandaar dat je ook wel ontvangst hebt op de hogere frequenties als je je antenne eraf draait.

Bij auto's is het ook zo, anders kwam je geen parkeergarage in

Eigenlijk zouden ze vliegtuigen zo moeten bouwen dat ze resonant zijn op de 80m band. Dan hebben wij amateurs er tenminste ook nog wat aan. Want Hans' signalen zijn daar heel wat zwakker, hoor.

Een voorbeeld zoals dat door Boeing in gebruik is, men maakt gebruik van een 8 feet (~2,5m) lange slot antenna die onderdeel is van het verticale stabilo (de staart voorrand).

Hierachter plaatsen ze de couplers, de antenna lengte vernaggelkast

Vaak zijn het ook nog eens 2 HF systemen die gebruik maken van 1 en dezelfde antenna.
Een oplettende ammateur zal ook zien, dat het 'tunen' van de antenna alleen maar plaatsheeft voor zenden en niet voor ontvangen.

NOTE: Heb de plaatjes een beetje bijgewerkt, omdat ze rechtstreeks uit de manuals komen.

Acht voet! Dan is mijn mobielspriet niet veel minder met zijn twee meter.
Ik zie dat het basisschema van de tuner nog steeds onveranderd is. Bij PI9KLM staat een ouwe.. mooi hoor, zo'n binnenwerk.

Op 16 februari 2009 10:59:15 schreef Frederick E. Terman:
Het is met antennes grappig gesteld. Ze kunnen zijn:
1 - klein
2 - breedbandig
3 - met redelijk rendement
Je mag twee van de drie kiezen; de derde krijg je dan niet!

Correctie: er is ook nog :
4 - groot

Kies je 4 dan mag je als bonus er nog 3 bij kiezen, driemaal raden welke afvalt