LPAM antenne verbeteren

Mijn ontvanger reageert op een andere manier bij erg veel signaal, modulatie is dan helemaal niet meer te horen en hij maakt plop geluiden.

Deze brom lijkt echt te maken te hebben met een slecht presterende antenne.

Maar ondertussen heb ik mijn antennespoel aangepast en voorzien van een koppelwinding waarop de coax aangesloten is.

Ik heb zoals aangeraden eenmaal met vier en vijf wikkelingen getest.
De koppelingswinding heb ik aan de koude kant van de spoel gelegd.

Twee plaatjes bijgevoegd met een meting van 4wdg en 5wdg.
(Mantelstroomfilter verwijderd)

Wat ook nog wel eens wil werken is een variabele condensator parallel aan de antenne en de aarde.
Maar dat is wanneer de antenne in serie staat.
Voor de rest is het even experimenteren met hoeveel windingen je de koppelspoel gebruikt.
Leg deze zoals ErwinA schrijft over het koude einde van de antennespoel.
De onderkant van de antennespoel sluit je aan op de aarde.

Maar zonder koppelspoel kan het ook, dan noemen we het "harpin match".
https://www.dj0ip.de/vertical-antennas/hairpin-match/
https://owenduffy.net/antenna/misc/BetaMatch.htm
http://ehpes.com/n6mw/HairpinArticleFix.pdf

Bij brom en andere vreemde effecten adviseer ik een common-mode spoel te gebruiken (staat overigens ook in één van de links hierboven).

Wat gebruik je nu voor aarde, kun je dit omschrijven.

Voor mijn eigen reken-interesse:
@Vaas, hoe hoog en hoe dik (diameter) is de straler?
Hoe lang (vanuit het midden) en hoe dik (diameter) zijn de radialen van de topcapaciteit?

Uit je VNA-plaatje zie ik dat je hebt gemeten aan het begin van de coax, zodat je de kabel in het systeem opgenomen hebt. Dat veroorzaakt de impedantiepiek rechts van het minimum. Het zorgt er ook voor dat de minimale SWR niet optreedt op de frequentie waar de ingang van de kabel ohms wordt (maar nog wel waar de antenne zelf ohms is).

Het lijkt erop dat de kabel bijna 18m lang is, zodat de impedantie van de antenne flink getransformeerd wordt. Je meet dan aan het begin een minimum van bijv. 20 ohm, terwijl de antenne+verliesweerstanden bijv. 40 ohm zijn.

Aan de hand van de VNA-waarden kan ik zelfs de andere waarden voor je antenne berekenen, maar dan kom ik op een gek kleine antenne. Vandaar dat ik je de maten vraag... er kan ook nog iets anders aan de hand zijn.

Meten via een coaxkabel...

Daar had ik nog niet aan gedacht. Gezien de meetwaarden had ik nog wel een ontknoping verwacht, maar deze was niet in me opgekomen.

@Vaas: de conclusies die ik heb getrokken zoals de aardweerstand zijn waarschijnlijk niet geldig. De aardweerstand leek ook onwaarschijnlijk goed.

Ja, met enkele aannames over antenne en top hat, en de lengte van de coax, krijg ik bijna exact hetzelfde impedantieverloop. De iets lagere berekende weerstand kan komen doordat ik met ideale coax reken.
In groen heb ik de berekende impedantie van alleen de antenne ingetekend, onder aanname van dezelfde coaxlengte.
Let op, in mijn grafiek staat de SWR niét afgebeeld.

(De grafiek van de VNA van @Vaas (hieronder, blauw) heb ik met een online digitizer weer in Exel omgezet.)
Maar deze 'best fit' treedt dus op als ik uitga van een heel kleine antenne, met ca. 50 pF capaciteit. Dus ik doe vast nog iets fout. Misschien bestaat er nóg een oplossing, met andere antennematen en een andere coaxlengte.

Dat vind ik nu juist zo leuk, dat soort getallenprutsen.

@MartinV, die tip hairpin en varco toevoegen heb ik inderdaad ook al gekregen van een kennis van mij. Dat ga ik zeker ook nog proberen als ik een fatsoenlijke varco hier heb gevonden.

Aarding bestaat uit een drietal radialen van ongeveer 25m, deze liggen niet bepaald netjes over de grond en deze stugge draad krult een beetje spiraalvormig op
Verder heb ik twee pennen van ongeveer 2 meter in de grond en een metalen dakrand eraan gekoppeld.

@ Frederick, Meer informatie over de antenne is te vinden in het plaatje.
Topcapaciteit 49cm en 8mm doorsnede
Straler delen zijn 12mm en 14mm, totale lengte zal ik straks proberen op te meten.

Jullie hebben trouwens helemaal gelijk.....volgens mij hangt er inderdaad iets van 15 meter coax tussen.
Hoe kan ik dan het beste meten? Er moet toch wel een stuk coax tussen!

Jullie hebben trouwens helemaal gelijk.....volgens mij hangt er inderdaad iets van 15 meter coax tussen.
Hoe kan ik dan het beste meten? Er moet toch wel een stuk coax tussen!

De groene lijn in mijn grafiek is de impedantie van de antenne alleen. Ik heb daarvoor het effect van de coax teruggerekend.

Maar dat kan je VNA ook zelf. Dat is wat je met de kalibratie doet.
Je hangt de coax aan de VNA, en kalibreert dan met je kalibratieset aan het uiteinde van de coax.
De VNA weet dan: oh, zó ziet een short eruit, zó een open, en dát is 50 ohm.
Daarna kun je impedanties meten aan het einde van je kabel, ALSOF ze rechtstreeks in je VNA geprikt zaten.
Dus als je daarna je antenne meet, zie je mijn groene lijn. Mooi toch?
Met de impedantie is niets vreemds aan de hand, zul je zien.

Wat de voeding betreft: als je aarde niet heel laagohmig is (en dat is hij niet; uit je metingen blijkt dus een totale weerstand van ca. 40 ohm), dan is de aangesloten kabel niet 'koud' op zijn afscherming. Mogelijk krijg je daarvan nog een effect te zien; afhankelijk van de lengte van de kabel kan die een beetje mee gaan doen, zoals de anderen hierboven al opmerkten. Dan is een koppelspoel wel een goed idee.
Of dat nodig is merk je vanzelf: als de impedantie sterk varieert (te zien op je VNA) als je de coax anders laat laat lopen (recht, bocht, op de grond, erboven op kratjes) dan heb je een 'hete' coax.

De brom in huis hoéft niet van een stralende coax te komen. Je antenne straalt immers ook..! Als je met een radiootje binnen naar je signaal luistert, en je hoort brom op de modulatie die er verderop niet is, dan is vaak een bruggelijkrichter in een voeding de oorzaak. Die kan in een totaal ander apparaat zitten, je labvoeding bijvoorbeeld.
Het signaal komt binnen via de kabels, wordt met 50/100 Hz 'gemoduleerd' in de diodes, en gaat er ook weer via de kabels uit.
Een paar schijfcondensatortjes van 1 of 10 nF over de diodes lost dan alles op.

--
Zo te zien klopte mijn berekening wel: het ís gewoon echt een vrij kleine antenne. Als je me de lengte van de verticale buizen nog wilt geven, dan kunnen we weer leuk rekenen.

Vaas, waar staat je zender/antenne?

De straler heb ik net gemeten en die is 175cm lang.
Zometeen ga ik aan de slag met die coax en de voeding even bekijken.

@Ledlover: De zender staat in de schuur en de antenne staat bovenop de schuur. De audio wordt straks draadloos van mijn huis naar de zender gestuurd met een setje op de 2,4GHZ. Ik wil namelijk geen audiokabel door de tuin hebben lopen met alle problemen van dien; gaten boren in het huis enzo.
En zo blijft het mooi gescheiden.

Om alvast wat vragen voor te zijn:
Ik heb de zender getest met de draadloze audio en met een geluidsbron direkt aangesloten op de middengolf zender, in beide geval heb ik die brom.

Ik heb de analyzer zo goed mogelijk proberen te calibreren nu incl. de gebruikte coax. De mantelstroomfilter moest ik hiervoor verwijderen, de plaatjes zijn nu zonder dat filter.

[Bericht gewijzigd door Vaas op donderdag 5 augustus 2021 13:04:54 (12%)

De straler heb ik net gemeten en die is 175cm lang.

Dank je voor de info! Dat is zelfs nog kleiner dan je metingen suggereren..

De zender staat in de schuur en de antenne staat bovenop de schuur.

en dat verklaart het verschil. Het voetpunt van de antenne is op het dak van de schuur?
Maar dan heb je in feite een langere (hogere) antenne, 4m hoog ofzo, die dan 1,75m onder de top wordt gevoed. Dat punt is, van de antenne zelf uit gezien, nog lang geen aarde. Daardoor moét bij jou de coaxkabel wel 'heet' zijn, wat allerlei interessante effecten kan hebben.

Hoe heb je de aarde-kant van de antenne nu aangesloten? Een draad van het dak van de schuur naar een aardelektrode?
Een klein schetsje zou nu heel fijn zijn (voornamelijk voor ons reken-genoegen, maar vooruit ). Op het ogenblik stel ik me de zaak ongeveer voor als hieronder, maar misschien begrijp ik het wel helemaal verkeerd.

Rekenen aan hoogfrequent:vreselijk!! (behalve voor F.E.T natuurlijk )

Haha, ja verschrikkelijk!

Ik heb een tekening gemaakt, volgens mij wordt het daarmee weer een stuk duidelijker

En dan heb je nog maar 1 watt pep
Hoe doen die piraten dat toch met 2 kw carrier?

Zie ik het goed, dat een van je radialen 'terugloopt'?

Radialen mogen best een flauwe knik hebben, maar je kan ze beter niet 'heen en weer' laten lopen omdat de stromen in het heen en weergaande deel elkaar kunnen opheffen.

Wat ook voor problemen kan zorgen, is het gebruik van zowel een aardpen als van radialen. Wat het best werkt, moet je proefsondervindelijk vaststellen. Radialen liggen soms ook geïsoleerd van aarde.

Gloeilampjes zijn bij het proefsondervindelijk werken onmisbaar. Plaats een fietsachterlichtje in je antenneleiding, en kijk met welke opstelling, je lampje het meeste licht geeft. Als je zender erg weinig vermogen levert (bijvoorbeeld als ie terugregelt bij te hoge SWR) dan kan dat een beetje lastig zijn natuurlijk.

Ik heb zelf weinig kaas gegeten van voedingslijnen, ik verbind de straler van m'n antenne direct met de tuner. De tuner natuurlijk wel met coax met de zender.
Jij zou dit ook kunnen proberen, zodat je eerst je antenne goed werkend krijgt, en dan de voeding van je antenne in orde kan maken.

Dit werkt voor mij goed. Een 3m spriet kreeg ik op 160m nog stralend (lees: met ca. 20w input lichtte een 3w lampje érg fel (te fel) op). Da's geen slechte score voor zo'n korte antenne.

Op 80m mezelf ook daadwerkelijk op een paar webSDR's teruggehoord.
Spoel 40 windingen (voor jou misschien iets meer), varco ca. 300pF (twee secties van een omroepontvanger-varco in serie).

@saturnus: zo gaat dat in die wereld!

@MartinV: een variabele condensator parallel aan de antenne vereist een grote plaatafstand. Voor kleine verliezen zou ik de spoel zo maken dat deze C weg kan. Een LC-parallel (hairpin) vereist een heel hoge Q_nul en zou ik vermijden; zelfde verhaal.

@Vaas: twee aardpennen dicht bij elkaar is maar een fractie beter dan een enkele aardpen. Die pennen zijn gekoppeld met elkaar. Zet ze verder uit elkaar. Een aardnet heeft een weerstand van ca. 2 tot 8 kOhm per vierkante meter; afhankelijk van de bodemgeleiding. Een radiaal op 1485 kHz heeft een effectieve oppervlakte van 0,2 vierkante meter per meter lengte (zeer grove benadering). Een aardpen van 2 meter heeft een RF-weerstand van ca 120 Ohm op 1485 kHz.

@Vaas: de dakrand aan aarde verhoogt de antennestroom maar haalt niets uit. De dakrand is een "hoge aarde" en kun je beter zwevend laten. Net als dakgoten liever niet laagohmig aan aarde hangen. De contour tussen de top van de antenne, het deel met de hoge spanning, is capacitief te veel gekoppeld met die dakgoot.

[Bericht gewijzigd door Brightnoise op donderdag 5 augustus 2021 19:13:25 (17%)

Dat schakelingetje van Ledlover kan ik zo maken, die spullen liggen hier wel. Kan ik als spoelvorm een stuk pvc pijp van bijv. 40mm nemen?

De aardpennen zal ik morgen onder handen nemen, ik denk dat ik ook nog wel materiaal heb om er twee bij te maken.
Dan ga ik meteen die brom wat beter onderzoeken

Edit --- Ik zie trouwens op die foto van Brightnoise dat er gaas gebruikt wordt. Werkt dat ook?
Ik vraag dat omdat ik hier flinke lap kunstgras heb liggen, dat zou ik even op kunnen rollen en daar het gaas onder leggen

[Bericht gewijzigd door Vaas op donderdag 5 augustus 2021 19:09:29 (27%)

Gaas van koper blijft langere tijd goed, maar kippengaas moet volledig doorgesoldeerd zijn en verzinkt. Anders heb je maar kort plezier van je aarde.

Nog een toevoeging/herhaling: een aarde boven de grond geeft minder verlies (een hogere Q van de antenne), goede afstraling BOVEN de horizon, maar ook minder grondgolf. Het is dan een "verticale antenne boven de grond".
En de echte antenne experimenteerders zullen het vast wel eens hebben waargenomen: toevoegen van een aardpen bij een radialen net verlaagt de antennestroom. Dat is een teken dat het radialennet te klein is of onvoldoende gekoppeld met de echte diepere aarde.

[Bericht gewijzigd door Brightnoise op donderdag 5 augustus 2021 23:41:48 (62%)

Op 5 augustus 2021 18:39:40 schreef Brightnoise:
@saturnus: zo gaat dat in die wereld!

@MartinV: een variabele condensator parallel aan de antenne vereist een grote plaatafstand. Voor kleine verliezen zou ik de spoel zo maken dat deze C weg kan. Een LC-parallel (hairpin) vereist een heel hoge Q_nul en zou ik vermijden; zelfde verhaal.

Niet voor LPAM vermogens. Je komt makkelijk weg met ontvanger-varco's.
Mijn tunertje met omroepvarco gaat goed tot zeer grofweg 20 watt, alles afhankelijk van band en antenne (altijd 'te kort' in mijn geval) die er op zit.

Op 5 augustus 2021 19:05:29 schreef Vaas:
Dat schakelingetje van Ledlover kan ik zo maken, die spullen liggen hier wel. Kan ik als spoelvorm een stuk pvc pijp van bijv. 40mm nemen?

Neem je huidige spoel, maar met een boel aftakkingen (maar volgens mij heb je die al)

Feitelijk is die tuner niet zoveel anders dan wat je nu al hebt, maar dan met een extra varco.
Draaien en aftakkingen proberen tot je antennestroomlampje het helderst oplicht. Eventueel varco voor en na de spoel testen.
Vervolgens lampje kortsluiten en naar de SWR meter kijken, eventueel een klein beetje bijregelen omdat het lampje zelf nog wat aan weerstand toevoegt aan je systeem.

Ouderwets en lomp, maar het is erg leerzaam om te zien wat je aanpassingen met je antennevermogen doen. Bij de stacaravan van mijn ouders zit een groot stuk gaas langs de hele heg. Ik had eerst (voor 80m, met een 12m lange straler) 2 radialen van 5m lang geisoleerd op de grond gelegd.
Dacht 'die grote strook gaas van 20m is perfect als tegenpool' maar toen kreeg ik nog maar amper vermogen in de antenne.

Op 5 augustus 2021 13:51:51 schreef Vaas:
Ik heb een tekening gemaakt, volgens mij wordt het daarmee weer een stuk duidelijker

Dat is inderdaad kristalhelder, dank je wel!
Wat je hier hebt samengesteld is in feite nu een straler van 2,50+1,75= 4,25 m hoog, met het voedingspunt op 2,50 m hoogte.
Dat punt is voor HF niet koud. Maar omdat de coaxkabel helemaal naar aarde meeloopt, ik neem aan vlak tegen de buis aan, zal die onderaan weer praktisch op aardpotentiaal zijn. Dat is prima.
Ik geloof niet dat je kabel zo heel veel straalt, zoals hij in de tekening ligt.

De dakrand zou ik niet verbinden. Lang verhaal kort, hij zal anders de antenne schijnbaar korter maken (hij 'tilt de aarde op'). Ik geloof dat @Brightnoise hetzelfde bedoelt.

Dat de radialen bochten maken, maak ik me niet zoveel zorgen over. Houd ze zover mogelijk uit elkaar, meer kun je niet doen.

Met de verliesweerstanden van de aarde en de spoel, hoef je eerlijk gezegd niet veel meer te matchen - het komt aardig richting 50 ohm. Hooguit zou je de resonantiefrequentie van de antenne een beetje willen corrigeren.
Als de impedantie echt heel laag zou zijn, zeg minder dan 25 ohm, dan zou je een parallelspoel tussen antenne en aarde¹ kunnen zetten (hierboven de 'hairpin' genoemd. Een gekke naam, maar dat komt omdat ie voor het eerst bekend werd in VHF/UHF antennes, en dan ziet zo'n 'spoel' eruit als een ouderwetse haarspeld; als een 'U').
¹In dit geval dus niet echt naar aarde; wat ik bedoel is gewoon: over de coaxaansluiting.

Persoonlijk zou ik, bij een SWR van beter dan 2, bij de antenne niets extra doen; gewoon de coax aansluiten dus.

--
e: Omdat het onderste gedeelte niet HF-koud is, zijn er verliezen in de wand van de schuur. Lang niet zoveel trouwens als wanneer het gedeelte boven de spoel naast de wand zou zitten, dát zou echt slecht zijn.

Als je het hele geval een eindje náást de schuur zou kunnen zetten (op een jumbo parasolvoet?), zou dat nog iets beter werken. De radialen ook mee verhuizen natuurlijk zodat ze weer aan de voet aangesloten zitten.

Maar bovendien zou je dan de buis ónderaan kunnen voeden. De LPAM-antenne zou dan in zijn geheel als afgestemde topcapaciteit voor de zo gevormde complete antenne werken.
Het oorspronkelijke voedingspunt (de coax-aansluiting van de LPAM-antenne) zou dan doorverbonden moeten worden. Dat kan eenvoudig door een kortsluitdraad in een PL-plug te solderen en die in te steken in plaats van de coaxkabel nu.
De antenne zet je dan bijvoorbeeld op een fles (glas, kunststof) als bodemisolator, en je tuit hem met vislijn, wat ook een goede HF-isolator is.

Veel velddagen meegemaakt, F.E.T?

Die "brom" kan ook komen doordat de HF via kabels en apparatuur een weg vind via de 230V van het net.
Dus eigenlijk een aardlus waarbij de HF een weg via de aarde van de antenne en een weg vind via het net naar de aarde.
Je zou eens kunnen proberen om een ringkern te nemen en daar wat windingen op te leggen van de audio afgeschermde kabel welke de modulatie voert.
Of in ieder geval ergens de audio te onderbreken en daar een smoorspoel in op te nemen.

Je bent van een hoop problemen af wanneer je dat draadloos wifi setje op batterijen kan voeden, ipv. een adapter.

Ik ben er vandaag niet veel verder meegekomen vanwege het weer maar de test met het lampje heb ik kunnen doen.

De spoel die ik al gemaakt had met de vele aftakkingen heb ik tussen de antenne en de coax aangesloten en vlakbij de antenne heb ik n de 'hete' draad onderbroken en daar het lampje tussen gezet.

Maar helaas wat ik ook doe met aftakkingen op die spoel, het lampje gaat nog niet eens een beetje gloeien.
Het zou met mijn lampje te maken kunnen hebben, ik heb namelijk alleen zo eentje voor de voorlamp van 6V/500mA ipv eentje van 50mA.

Wanneer het weer morgen een beetje meevalt ga ik buiten weer aan de gang ermee. Voor nu ga ik mijn audiokabels preparen zoals Martin aangeeft.

FET: De dakrand-aarde knip ik los. De antenne weer van de schuur af halen dan ga ik nu niet doen. Pas als het over een aantal weken nog niet goed werkt dan zal ik erover nadenken!

Wordt vervolgd

Tussen de antenne met een lengte van 175cm zal je het lampje niet kunnen zien branden, daar is de stroom te klein voor en de antenne te kort.
Je moet het lampje plaatsen tussen de coaxkabel en de verlengspoel.
Dus tussen de kern van de coaxkabel en de spoel die ermee in serie staat.

In feite kan het ook zonder lampje, je plaatst een veldsterkte meter in de buurt van de antenne, en je kiest een aftakking op de verlengspoel waar de veldsterkte het hoogst is.

Het is even geleden dat er iets geschreven is hier, maar ondertussen heb ik niet stil gezeten.

Het fietslampje kon ik inderdaad zo wel laten branden...

De wijzigingen die ik naar aanleiding van de tips heb aangebracht zijn als volgt:

* Ik heb meerdere aardpennen toegevoegd; steeds aan het einde van een radiaal. Nu heb ik die maar drie, dus dat is niet zo spectaculair.
Daarmee zijn deze ook mooi over de tuin verdeeld en niet te dicht bijelkaar.

* De radialen lopen nu allemaal zo laag mogelijk over de grond of net in de grond. Er zijn geen dakranden of wat dan ook meer aangekoppeld.

* Antenne een heel klein beetje hoger (0,5m), mag geen naam hebben

* En als laatste een nieuwe draadloze audioverbinding van woonhuis naar schuur. Ditmaal een digitale verbinding.

Na al deze aanpassingen is de vervelende brom helemaal verdwenen en volgens mij heb ik niets te klagen over mijn zendbereik met deze beperkte middelen.

Mooi zo!
Het is toch altijd weer tevredenstellend als de theorie zich wil voegen naar de praktijk.