Ring antennes zijn door de regel een (R)LC kring dewelke trilt in parallel resonantie.
De opslingering, afhankelijk van de Q-factor, is hierbij heftig en smal, .
Mijn ringantenne werkt in een bredere serie resonantie dewelke een groot deel van de betreffende amateurband bestrijkt en soms de gehele band.
Hierdoor is telkens terug afstemmen van de antenne niet nodig en gaat het allemaal veel sneller en soepeler.
Het smalbandig zijn van een klassieke ringantenne kan natuurlijk ook een voordeel zijn bvb. om een ongewenst signaal weg te snijden.
Principe schema:
De lage impedantie van de serie ringantenne (Ring R en C) moet aangepast worden aan de coaxkabel, dit kan op verschillende wijzen gebeuren. De antenne begint vlak achter de mantelstroom sperfilter (M), ook het stukje coaxkabel heeft z'n vooral capacitieve invloed.(Cp)
Ik doopte mijn magnetische serie ringantenne kortweg S-ring antenne en de S staat dus voor serie, maar had ook voor Simpel kunnen staan (hi).
Een S-ringantenne kan voor meerdere banden worden ontworpen, dit door middel van omschakelbare serie condensatoren.
De benodigde C's worden gemaakt door stukken RG58 coaxkabel op de juiste lengtes af te knippen.
Deze S-ringantenne is veel breder dan een parallel ringantenne en heeft daarom een bandschakelaar en hoeft niet telkens opnieuw worden afgestemd bij een verandering van de frekwentie in de band.
De omtrek van de ring is zowat 3m, dus de doormeter (D) is zowat 1m. Met deze lengte worden buiten de 20m band ook vooral hogere banden bereikbaar. Nemen we 3.5m als omtrek dan verschuift het meer-bereik eerder naar de lager gelegen banden. Proeven en metingen werden gedaan met koperen buizen van 10, 12 en 15mm diameter (d).
De (dure) afstemcondensator is dus niet nodig en de constructie van deze antenne is eenvoudiger.
Vooral de ferriet versie is zeer eenvoudig en gemakkelijk uit te breiden naar andere amateurbanden, echter wanneer de ferriet ringkern erg warm wordt bij het zenden bent ge verkeert bezig!
Een te groot deel van het zendvermogen wordt dan omgezet in warmte, wat niet de bedoeling is en daarbij komt nog dat een verzadigde ringkern alles behalve lineair is en we wensen toch een proper signaal...
De ferriet ringkern mag dus niet te klein zijn.
De FT31 ringkern doet het veel beter op 30m dan de FT43 ringkern, bovenaan doet de FT43 het dan weer beter dan de FT31 ringkern.
Na wat rekenwerk, metingen en montages werd een eerste radioverbinding gemaakt met IR0UN/17m /10W/CW op 8-7-18. (met de FT43 ringkern)
 |
| Super Simpele S-ring antenne |
Moet de antenne slechts voor één enkele band dienen, dan is deze antenne zelfs de eenvoud zelve.
Voor meerdere banden kan ook een variabele C gebruikt worden, deze zal na het uittesten van de antenne enkele vaste bandstanden hebben.
Een losse variabele C kan bij de beschreven S-ring antenne aangesloten worden op de "EXT" bussen en dienstig zijn om reeds de benodigde C's te bepalen bij de constructie.
Vele bouwvereisten zijn ook minder kritisch, soms is wat meer geduld en handigheid nodig.
 |
| Met bandschakelaar |
Aan deze voordelen hangt echter een prijskaartje: het rendement ervan is kleiner dan de klassieke ringantenne met dezelfde ring afmetingen.De volgende versie is reeds een grote verbetering.
Ook mag de veiligheid bij de proeven en metingen met de zender, speciaal op deze antenne, niet vergeten worden. De mantelstroom blokkeer filter mag nooit ontbreken en is daarom een vast onderdeel in het ontwerp. De massa verbinding van de antenne aansluiting mag dus NIET rechtstreeks aan de "onderzijde"van de eigenlijke antenne aangesloten worden.
 |
| Bandschakelaar met stukken coax kabel De BNC connector en de mantelstroom sperfilter zijn op een voorpaneel van niet geleidend materiaal (hier = plexiglas) gemonteerd. Deze filter moet de antenne van de coaxkabel scheiden. Doe geen experimenten met enig HF-vermogen op S-antennes zonder deze sperkring! |
 |
 |
 |
| Ferriet 43 ringkern montage |
 |
| Opgerolde coax stukken als afstem C's |
 |
| Tripel ring |
 |
| Experimenten met Multi S-ring (meet-opstelling in de keuken hi) |
Serie, parallel, 2, 3, 2+3 verbonden, niet verbonden, 2 kort, 3 kort, 2+3 kort, variabele C, vaste C's, 1 ring, 2 ringen, 3 ringen... en dan maar meten...
De indicatorplaatjes werden gegraveerd door Piet ON7JT met zijn zelf ontworpen & gebouwde laser snijder, ook het plaatje van de bandschakelaar van de ferriet versie.( foto bovenaan)
Een bijdrage over deze fantastische realisatie van Piet komt zeker nog op onze site.
 | ||
| Gegraveerde aluminium plaatjes (Gele verf op zwarte ondergrond. |
 | |
| Grof afknippen. |
 | |
| Rond afdraaien. |
 |
| Principe |
Een andere (betere) versie van de S-ring antenne voor 20meter:
Deze ringantenne wordt op een andere wijze aangepast en is zowat 250 Ã 300kHz breed.Het is dus wel van belang te weten welk gedeelte van de 14MHz band het meest zal gebruikt worden.
Deze antenne is moeilijker om te maken (spoel) maar haar rendement is veel beter dan de zeer simpele ferriet versie, ze is echter wat smaller en niet zó makkelijk uit te breiden naar andere banden.
Door dadelijk met een antennen schakelaar te wisselen tussen de twee uitvoeringen ring antennes bleek de ontvangst van deze uitvoering met transfo ook duidelijk beter te zijn dan de ferriet versie.
Voorlopige opstellingen bevestigden ook dat ze zeker uitbreidbaar is naar 17 meter en eventueel naar andere banden.( zie verder)
De hier beschreven versie is enkel voor de 20 meter band bedoeld.
De spoelconstructie is het resultaat van wat reken- en meetwerk.
Dit onderdeel van de antenne moet met de nodige zorg gemaakt worden.
 | |||||
| HF Transfo = belangrijk onderdeel van de antenne. |
 | |
| "Schroefdraad" snijden op de koker .. |
Daarom worden er op de draaibank schroefdraad gleuven getrokken waarin de draad gevangen zit.
( Bij gebrek aan dit gereedschap kunnen de windingen bvb. ook vastgezet worden met vernis. )
Het tweede gaatje aan de uiteinden van de spoel dient om de spoeldraad stevig aan te trekken, de draad kan hierdoor niet terug kruipen waardoor deze onwrikbaar om de buis blijft zitten.
De spoed van de gesneden "schroefdraad"is zodanig dat er een tweede wikkeling kan worden tussen geplaatst.
 | |
| Eerste onwrikbare wikkeling. |
 | ||
| Met tweede wikkeling. |
 | |
| Voetje draaien en .. |
 | |
| ..stevig monteren. |
Voor deze antenne nemen we dus een ( gratis ) stuk van 3m lengte, ontdoen we de uiteinden van de buiten isolatie over 2cm en klemmen deze net voor de ontblote stukjes in kunststof steunen.
( Of neem een roodkoperen buis van 3m lengte en 12mm doormeter, dewelke om weinig steun vraagt) )
De steunen zijn zo gemaakt dat met één enkele vijs de uiteinden van de coaxkabel worden vastgeknepen. (mechanische tekeningen hiervan: zie verder.. )
De zelfinductie van deze spoel zou volgens berekening 2.77µH zijn, een meting met de VNWA geeft 2.84-0.05= 2.79µH.
De verbinding kabeltjes naar de ring meten zowat 0.6µH en veranderen wat van waarde naargelang de plaatsing ervan.
De binnengeleider van de kabel heeft natuurlijk een hogere L: de meting geeft 3,69-0.05=3,64µH
De bereikbaarheid van de binnengeleider uiteinden zijn nog interessant voor de verdere experimenten!
Voor binnenhuis gebruik zijn de steunen gewoon bevestigt op een stevige multiplex plaat, deze plaat moet groot genoeg zijn opdat de antenne niet te gemakkelijk zou omvallen.
Voor de ring aansluitingen gebruiken we zelfgemaakte koperen klemmen.
 | |
Goede & demonteerbare verbindingen. De klemmen moeten goed rondom klemmen: losjes om de kabel zitten is niet goed en ook als ze te klein zijn, klemmen ze niet volledig rondom en vervormen. Een iets te grote klem is nog bij te werken, ze kan nog perfect passend gemaakt worden met bankschroef en sergeant . Eerst de klem met de vorm (hier schroefdraad stang) losjes in de bankschroef klemmen, daarna de sergeant aandraaien zodat de klem tegen de bankschroef aandrukt om nadien de bankschroef toe te draaien.. Wat te kleine klemmen kunnen nog iets groter worden gemaakt door ze met de vorm wat losser in de bankschroef te zetten voorzien dan de sergeant en vervolgens de bankschroef aan te draaien. ( enkel toe te passen voor kleine correcties.)  Dit vraagt wat meer werk maar achteraf is alles véél gemakkelijker & sneller demonteerbaar.  De messingplaatjes van 3mm zijn mechanisch beter geschikt om als "moer" te dienen dan roodkoper. Maar daar messing niet zo'n goede electrische geleider is, moeten deze nog wel verzilverd worden. |
Doe geen experimenten met enig HF-vermogen op S-antennes zonder deze sperkring!
De BNC connector is hier een lange uitvoering om hem te kunnen monteren op de 5mm dikke plexi.
Bedenking:
BNC connectors zijn minder robuust dan PL pluggen maar nmm. zijn ze veel handiger en 100W op deze banden doen ze, binnenshuis, op hun sokken.
RG58 heeft meer verlies dan dikkere coax kabels, maar in de shack (en in de keuken hi) zijn de relatief korte kabels veel handiger en het bijkomend verlies is te verwaarlozen.
 | |
| Afgewerkte binnenhuis S-ring antenne voor 20m |
 | |
De gele puntjes verwijzen naar de 6 windingen spoel, de rode puntjes naar de 13 windingen spoel.
De gaatjes voor de draad in de pvc spoelkoker hebben een diameter van 2mm.
Sommige opgegeven afmetingen zijn onbelangrijk, ze zijn er enkel ter vervollediging.
De koker wordt vastgezet op de bodemplaat met een enkeleT20 torxvijs van 4x16.
Bedenking: (dewelke nmm mechanisch veel beter en handiger zijn dan slip- of kruisvijzen)
 |
| Wanneer de shack vol antennes staat... |
 |
| ... nemen we de keuken erbij. |
De contest van dit weekeinde (27 &28 juli 2019) was natuurlijk een prima gelegenheid om de antenne een tijdje verder uit te proberen. Gans Europa was goed te doen en ook een K station, de audio van deze verbinding werd, zoals alle andere, opgenomen op de SD-kaart van de IC-7300 (= beste transceiver voor mij tot nu toe... bedankt voor de tip Ludo/ON5CGZ) en als souvenir bewaard op de pc . Zoals steeds zijn de gekregen contest-rapporten zonder enige echte waarde maar het is wel een bevestiging dat je gehoord wordt.
Deze antenne werd voorgesteld tijdens de VHF-vergadering bij mij thuis op 5 augustus 2019
en..gelukkig heeft Luske toch nog wat plaats in de keuken om eten te maken. HI
 |
| Door een C van 12pF toe te voegen is ook de 17 meterband te werken. |
 |
| Door een C van 30pF toe te voegen is ook de 30 meterband bereikbaar. |
Weer is een VNWA een prima meettoestel om een en ander af te regelen.
Afstemmen kan eenvoudig door drie stukken RG58 of RG59 op lengte te knippen:
Wanneer de antenne enkel voor 20 meter moet dienen kunt ge bvb. beginnen met een stukje RG58 van 35cm lang of ietsje langer.
 |
| Afstem condensator = RG58 |
Bij mij gaf eerste meting met deze startlengte de beste aanpassing op 13.53MHz met VSWR = 1.55 .
Na het afknippen van 1cm verhoogde de dip frekwentie naar 13.65MHz met VSWR = 1.47
Bij 33cm lengte zat de dip op 14.01MHz met VSWR = 1.39
(Afknippen met een vlijmscherpe kniptang, maak geen bijna-kortsluiting!)
Best is nu te stoppen met knippen! Plaats het stukje coax als een klein rondje tussen de ring uiteinden, het is ook veiliger tijdens het uittesten met de transceiver...
Nota:
door de RG58 op te rollen verhoogt de capaciteit t.o.v. een los stuk coax. De frequentie zal bij het oprollen zowat 20 tot 30kHz dalen. Daarom wordt bij het knippen van de laatste millimeters, de coax best steeds terug opgerold en geplaatst.
Het is nu de moment om de antenne met de transceiver uit te testen:
VSWR met P = 100W
14MHz @ 1.2, 14.050MHz @ 1, 14.100MHz @ 1, 14.200MHz @ 1.7, 14.300MHz @ 2.7, 14.350MHz @ 3.3
Daar ik, als ik dan eens QRV ben, meestal onderaan in de band zit, ben ik hiermee best tevreden.
De metingen op het scherm van de IC7300 / 100W geven een beter resultaat dan met de VNWA.
VSWR metingen met een veel groter vermogen dan het zeer kleine van de VNWA onthullen dikwijls meer over het te meten object en dit zeker als de meettijd wat langer duurt.
Meten is (ietsje meer) weten en daarom heb ik een VSWR-meter er tussen gezet en daarbij gezien dat de IC7300 wel wat optimistisch is maar toch steeds aanvaardbare meetresultaten geeft.
Bedenking:
De gebruikte VSWR meter is ook "Made in Schoten" en is verrassend lineair over de KG-band door het gebruik van ferriet ringkernen en zal waarschijnlijk ook hier op onze blog nog verschijnen.
Voor de eventuele liefhebbers van een prima meetinstrument: kijk nu reeds uit op de hambeurzen naar een oude Philips V- meter, dan heb je reeds de kast en een prima draaispoelmeter...(testen !)
Bedenking:
Nmm is een VSWR meter met een draaispoel instrument meestal interessanter dan een meter met een digitale uitlezing, de beweging van de naald spreekt soms boekdelen..
 |
| HF / VHF / UHF VSWR-meter |
Wanneer de antenne voor 3 banden moet dienen gaat de afregeling echter niet zo gemakkelijk:
Soldeer de drie iets te lange stukken coaxkabel reeds aan de schakelaar alvorens met de afregeling te beginnen.
Knip telkens voor elke band een stukje af om dichterbij te komen.
De aanwezigheid van de twee andere coaxkabels verhogen de C van de derde!
Een afregeling door ze een voor een per band perfect af te knippen kan volledig misgaan door nadien de tweede coaxkabel bij te knippen. Korter knippen kan altijd, andersom niet..hihi
Ook de plaatsing van coax stukken heeft haar invloed, natuurlijk vooral op de hoogste band.
Bij de foto van de S-ring antenne bovenaan heeft de schakelaar op de stand 12m zelfs helemaal geen coax! De eigen C van de constructie had de goede waarde (= gelukje)
De eigen C van de constructie met een schakelaar beperkt eveneens hoe hoog ge geraakt in frekwentie, door een variabele C te gebruiken kunt ge zeer waarschijnlijk nog een hogere band werken.
Mechanische info:
De mechanische constructie is enkel ter info, ge doet er natuurlijk uw goesting mee.. |
| Ring bevestiging |
 |
| De zaagsnede van 2mm wordt toegeknepen met de bovenste vijs en blokkeert de coaxkabel uiteinden op de isolatie. |
Onderzijde
 |
| Bovenkant |
Tip om ernstige problemen te vermijden:
Doe een beetje olie aan de vijzen alvorens ze in de plastieken onderdelen te schroeven.
Draai ze een stukje in de plastiek en draai ze er terug uit, ontdoe ze van de krul en herbegin.
Ga nu wat dieper enz.
Het boren van de plastieken steuntjes, de koperen en messing onderdelen gebeurt in een vaste machinevijs, nooit enkel met de hand vasthouden!
 | |
| Bodemplaat in multiplex |
 | |
| Voorpaneel |
 | |
| Steun voorpaneel (2x) |
 |
| Steun voor sperkring, vijs = M4 x 45 |
Metingen met de VNWA op deze 3 meter lange S-ringantenne voor 20 meter
 |
| We draaien hier van induktief naar capasitief er omheen. |
 |
| Terugsturing in dB |
 |
| | Impedantie | = f(frekw.) |
Dezelfde opstelling maar met een ring van 5 meter omtrek:
Door een grotere ring van 5 meter te plaatsen gaat bij dezelfde aanpassing het 20 meter gebeuren de mist in, maar 40, 60 en 80 meter worden nu wel mogelijk.
De werkingsgraad van de antenne wordt nu echter veel lager (zie tab "werkingsgraad magnetische ring antenne") en dit des te meer met dalende frekwentie.
Ook de aanpassing is, zoals ik verwachtte, voor de 80 meterband niet meer dicht bij optimaal, maar normaal kan een transceiver er wel weg mee.
Zopt voor 14MHz met 3m lengte ligt dicht bij deze van 5m voor 5.3MHz en 7MHz zodat dezelfde aanpassing kan dienen, de smalle 60 meter band is natuurlijk de gemakkelijkste.
 |
| S-ring antenne met 5 meter omtrek voor 40 meter |
 |
| S-ring antenne met 5 meter omtrek voor 60 meter |
 |
| S-ring antenne met 5 meter omtrek voor 80 meter |
Een goede multiband aanpassing vraagt duidelijk nog om wat reken- en meetwerk.
Een ring van 5 meter coaxkabel is alles behalve mechanisch stabiel en ik moest om deze metingen te kunnen doen, de bovenzijde met een koord aan het plafond van de shack ophangen, hi,
een koperen of aluminium buis is dus wel handiger...
Toch nog wat experimenteren ditmaal met een kortere ring..
Dezelfde opstelling maar met een ring van 1.68 meter omtrek:
 | ||||
| Vliegende opstelling met variabele C |
 | |
| 15meter Groen = VSWR Blauw = Smith |
15 meter vroeg om 20pF
 | |
| 12 meter |
Om de verliezen te verminderen kan de lage impedantie zijde van de transfo ook gewonden worden met dikke verzilverde draad.
 |
| Transfo met dikkere draad. |
Het winden van deze dikkere draad en het verbinden van de uiteinden gaat wel moeilijker.
De uiteinden rond buigen omheen de vijsjes is niet te doen en daarom is het beter de draad uiteinden plat te knijpen en hierin een gaatje te boren.
 | |
| Uiteinde draad plat knijpen. |
 | |
| Voorboren met 2mm, daarna boren met 3mm. De draad moet stevig vastzitten en ondersteund met hout. |
 |
| Vastschroeven op de spoelkoker. |
 |
| De 6 toeren winden. |
 |
| Het andere uiteinde op de juiste lengte plat knijpen. |
 |
| En voorzien van een gaatje van 3mm. |
 |
| Het 3mm gaatje in de spoelkoker boren. |
 |
| Monteren op de bodemplaat van de antenne. |
De verbindingen naar de transfo worden gemaakt met soepele draad om het voortdurend monteren en demonteren gemakkelijk te maken. Een definitieve montage kan natuurlijk met dikke stijve draad gedaan worden.
Wordt (waarschijnlijk) vervolgd..
73 Guido ON4APZ
