Waarom heeft een antenne een tegencapaciteit nodig?
De afgelopen jaren heeft Jean-Paul, PA9X op verzoek common mode chokes gebouwd, 1:1 baluns oftewel 1:1 ununs. Een van de vragen die door andere radioamateurs gesteld wordt, is waar je die moet installeren, wat afhankelijk is van het type antenne. Dan komt de ’tegencapaciteit’ in het verhaal en waarom bepaalde antennes er een nodig hebben. Dus PA9x probeert het uit te leggen, te beginnen met een gloeilamp.
Een lamp met een klassieke gloeilamp heeft elektrische stroom nodig om te gloeien. De stroom wordt met één draad naar de gloeilamp gevoerd. Maar als je die ene draad aansluit, gebeurt er niets. We weten allemaal dat je nog een enkele draad nodig hebt om de retourstroom te transporteren. Zodra je hem aansluit en het circuit is voltooid, gloeit de gloeilamp. Het werkt een beetje hetzelfde voor antennes.
Het RF-circuit voltooien
Bij antennes draait het allemaal om het voltooien van het antennecircuit: een antenne, of het nu een dipool, verticale of een ander type is, vertrouwt op een gesloten circuit voor de doorstroming van RF-stroom. De tegencapaciteit fungeert als de andere helft van dit circuit en maakt het compleet. Zonder een tegencapaciteit of grondvlak functioneert de antenne mogelijk niet optimaal. RF-energie straalt inefficiënt uit met een divergent stralingspatroon.
Een retourpad bieden
De tegencapaciteit helpt de stralingsefficiëntie van de antenne te verbeteren. Wanneer RF-stroom op de antenne wordt toegepast, creëert het een elektromagnetisch veld eromheen. Dit veld heeft een retourpad nodig om het circuit te voltooien en effectief te stralen. De tegencapaciteit biedt dit retourpad, waardoor de antenne efficiënt kan stralen.
Vervanging van ‘echte’ grond
Vooral HF-antennes worden vaak ontworpen met het aardoppervlak als grondvlak. Maar niet alle antennes gebruiken ‘echte’ grond. De tegencapaciteit ‘vervangt’ de grond. Zonder het tegencapaciteit is de antenne mogelijk niet resonant.
Common mode-stromen en een tegencapaciteit
Antennes kunnen common mode-stromen induceren. Dat zijn stromen die langs de buitenkant van de coaxiale kabel of feedline stromen. Ze zijn een bron van RFI, interferentie op elektrische apparaten zoals computers, monitoren, audio en tv. De tegencapaciteit kan helpen common mode-stromen te verminderen door een gebalanceerde referentie voor het antennesysteem te bieden. Een common mode choke of 1:1 balun isoleert de feedline van de antenne, waardoor wordt voorkomen dat de feedline als een tegencapaciteit fungeert.
Impedantieaanpassing
Een tegencapaciteit zou ook moeten helpen om de impedantie van de antenne aan te passen aan die van de transceiver, in de meeste gevallen 50 Ohm. Een optimale aanpassing aan impedantie betekent een optimale SWR en minimale RF die in warmte wordt omgezet in uw transceiver.
Antennes die een tegencapaciteit nodig hebben
Er zijn behoorlijk wat antennes die het veel beter doen met een tegencapaciteit. Hier is een lijst van die antennes:
1/4 golf verticaal
De 1/4 golf verticale is in feite een 1/2 golf antenne die een grondvlak gebruikt als de andere helft van de antenne. Wanneer gebruikt met een aardpen, is het aardoppervlak de tegencapaciteit. Soms wordt een combinatie van een aardpen en verschillende begraven radialen gebruikt. Wanneer verhoogd, heeft het verschillende 1/4 golf lange radialen nodig als tegenwicht om te functioneren.
5/8 golf grondvlak
De 5/8 wave groundpane (GP) is vooral populair op de 10 en 11 meter (CB) band. Ze gebruiken een tegencapaciteit die bestaat uit een paar lange radialen of meerdere korte radialen.
Mobiele antennes
Mobiele antennes gebruiken de metalen carrosserie van een voertuig als tegenwicht. Wanneer u zo’n antenne op een balkon gebruikt, moet u een behoorlijk tegencapaciteit bieden. Een metalen balkonhek, een lang stuk draad of 1/4-golfradialen helpen daarbij.
Maritieme verticalen
Verticale marime antennes op een boot of schip gebruiken niet alleen de romp van de boot of het schip als tegencapaciteit. Ze gebruiken ook het water waarin het drijft. Wanneer de boot of het schip een niet-geleidende romp heeft, zoals polyester, zorgt een grote metalen plaat onder de romp voor contact met het water.
Korte antennes voor handhelds
Korte antennes voor handhelds (HT) hebben ook een tegencapaciteit nodig. Soms biedt het circuit van de HT wat tegencapaciteit. Het toevoegen van een tegencapaciteit (zoals een stuk draad, metalen blik, etc.) kan de stralingsefficiëntie verbeteren.
Draadantennes
Draadantennes zoals de willekeurige lengte EndFed en halfwave EndFed (EFHW) zullen zeker profiteren van een tegen-capaciteit. Een enkele draad met een lengte van 0,05 x TX langste golflengte, kan een groot verschil maken. Bijvoorbeeld, als de langste golflengte waarop u uitzendt 80 meter is. Uw tegencapaciteit moet 0,05 x 80 = 4 meter lang zijn. U kunt ook het aardoppervlak, via een aardstaaf, als tegencapaciteit gebruiken.
Voorbeelden van tegencapaciteit
Tegencapaciteit kan van verschillende materialen en objecten worden gemaakt. De enige vereiste is dat het materiaal geleidend is, bijvoorbeeld metalen als koper, aluminium, staal en zink.
- Enkele draden: koperen elektrische draden, stalen constructiekabel, waslijn, bobdraad
- Omheining: balkonhek, kippengaas
- Bouwmaterialen: leidingen, masten, metalen dakplaten, metalen wandplaten, zinken regenafvoeren
In sommige gebieden is de ondergrondse drinkwaterleiding van metaal en kan een goed tegenwicht bieden. Zorg er altijd voor dat deze leiding niet verder in PVC verandert zodra deze uw eigendom verlaat.
Het is niet aan te raden om centrale verwarmingsleidingen als tegenwicht te gebruiken. Ze staan erom bekend dat ze door de mens veroorzaakt geluid oppikken. RF op leidingen plaatsen die door een heel appartementencomplex lopen, kan leiden tot ernstige RFI-problemen.
De ultieme tegencapaciteit
Zoutwater is een uiterst effectief tegen-capaciteit. Soms plaatsen eiland-DX-pedities 1/4-golf verticale antennes in ondiep water om de stralingsefficiëntie te verbeteren bij lage opstijghoeken. Er wordt tot 6 dB lage hoek extra winst behaald in vergelijking met een verticale op gemiddelde grond.
Bouwen van een 1:1 Balun
Meer informatie
- Het origineel op de website van PA9X
- Website vol met ontwerpen DG0SA (sk)
- Wiki pagina over de dipoolantenne
- Wiki common-mode current