Alvorens een magnetische ringantenne te
maken of er een te kopen, is het een goed idee om even haar rendement te
bepalen en hierdoor misschien een ontgoocheling vermijden.
Na enig rekenwerk bekwam ik deze praktische formule
om het maximaal mogelijke rendement ervan te bepalen:
λ :
Golflengte in meter
D:
Doormeter ring in meter
d:
Doormeter buis in meter
ῤ:
Soortelijke weerstand Cu = 1.75.10‾⁸,
Al = 2.65.10‾⁸ Ωm(let wel: inbrengen ZONDER . 10‾⁸ !)
Wanneer je de formule in een Excel
werkblad giet, kan je duidelijk
vaststellen hoe de verschillende waarden het rendement beïnvloeden..
TEST: 7MHz, D = 1.59m (cirkelomtrek =
5m), d = 0.015m rood koperen buis ≈ 33%
OMTREK RING = 1/10λ
Over het algemeen begint hier zowat een
werkbaar rendement.
De stroom in de ring is nog redelijk
homogeen.
Wanneer de ringomtrek nog veel kleiner
wordt genomen, dan daalt het rendement snel en de afstemcapaciteit kan erg
groot worden.
In dit geval verkies je eerder een extra
dikke rood koperen buis (indien mogelijk verzilverd ), maar de werkingsgraad
ervan blijft rampzalig.
Ook in ontvangst zijn deze dingen eerder
doof omdat deze minder energie oppikken.
DIAMETER RING = 1/10λ
De rendementscurve begint voor de
klassieke buizen af te vlakken.
De diameter nog verhogen heeft weinig
zin want dit verhoogt in verhouding nog
slechts weinig het rendement.
De stroomsterkte veranderd sterk met de
plaats op de ring.
Voor de lagere banden wordt de ring nu
wel erg groot..
Bij een grote ring wordt voor resonantie de afstemcondensator klein.
Resonantie op de gewenste frekwentie kan
zelfs onmogelijk worden wanneer de eigen capaciteit van de ring plus de
bekabeling reeds een te grote waarde heeft. ( ++ een ringantenne van coaxkabel
)
De omgeving van de antenne heeft nu
een grotere verstemmende invloed.
Om problemen te vermijden is het
raadzaam de doormeter te verkleinen en
tevreden zijn met een wat lager rendement.
Maak de ring, indien mogelijk, niet kleiner dan 1/10λ omtrek en
niet groter dan 1/10λ doormeter
Praktisch (reken even na): neem voor de omtrek van de ring λ/4 of iets kleiner (C!), het
rendement is dan nog prima aanvaardbaar en de afstemcondensator is praktisch
mogelijk.
Bij het inbrengen van de verschillende
waarden voor de soortelijke weerstand, zie je dat deze minder invloed
krijgt bij een stijgende ringdiameter.
Een grote ringantenne kan dus perfekt, i.p.v. in rood koperen buis, in aluminiumbuis
gemaakt worden, waardoor ook de kostprijs en het gewicht lager wordt.
Enkel voor de freaks:
Door zelf de moeite te doen om de formule in Excel te
gieten, samen met een formule voor de zelfinductie kan je ook snel de
afstemcapaciteit bepalen, en bekijken of haar waarde realiseerbaar is.Verder ook de Q-factor te berekenen, dit om de bandbreedte van je antenne te weten, want deze kan bij een grote ring weleens te smal worden voor SSB.
Tot hier gepubliceerd in CQ-QSO 11-12/2018
Bij later herlezen van het artikel vond ik dat de laatste zin slecht geformuleerd is, niet het volledige plaatje weergeeft en voor verwarring kan zorgen. Je zou zelfs ook, en verkeerd, kunnen interpreteren dat hoe groter de ring is hoe smaller de bandbreedte zou worden.
Beter had meer algemeen geweest:
"Verder ook de Q-factor te berekenen, dit om de bandbreedte van je antenne te weten, want deze kan weleens te smal worden voor SSB."
Je mag niet te snel denken dat een grote ring, alleen al omdat hij groot is, een voldoende bandbreedte zal hebben voor SSB, het kan ook weleens anders zijn. Groot is dan ook relatief: voor 14MHz is een ring van 6m omtrek groot en voor 7MHz klein..alhoewel met zo een ring in de shack kan je moeilijk van een kleintje spreken.
Stel dat je de ruimte hebt en het materiaal bezit om eens een echte grote antenne te installeren:
Een ring antenne voor 160m met een omtrek van 35m (!) in rood koperen buis van 10cm diameter lijkt een formidabel kanon, maar deze antenne wordt te smal voor SSB.( B<2400Hz)
Dezelfde opstelling maar met een buis van 12mm diameter is ok (maar de werkingsgraad daalt sterk )
De bandbreedte hangt niet alleen af van de grootte van de ring maar eveneens van:
De gebruikte frekwentie(band), de L van de ring, de diameter van de ring, de diameter van de buis, het materiaal van de buis, het aantal ringen en de afstand ertussen.
Een meer "doenbare" ring antenne is er een voor 80m met een omtrek van 10m in rood koperen buis van 12mm, deze wordt opnieuw te smal voor SSB.
Dezelfde antenne maar dan in aluminium buis is breed genoeg en daarboven daalt haar rendement relatief weinig. Een koperen buis is dus niet altijd de beste keuze.
Deze aluminium antenne maar dan in een dubbele uitvoering heeft een groter rendement, maar wordt echter opnieuw te smal voor SSB gebruik.
Een koperen buis maakt het in dat geval natuurlijk alleen nog erger.
Als men een ring antenne maakt voor een bepaalde band, zal men zeker uittesten of ze ook prima op andere banden zal werken. Bij het omlaag gaan in frekwentie kan er dus een bandbreedte probleem optreden en een dikkere buis zal dit probleem alleen maar erger maken...
Voor de hoger gelegen banden stelt zich dit probleem niet maar de afstemming kan moeilijk worden of zelfs onmogelijk worden.
Eén enkele ring antenne, die goed werkt in de ganse HF-band is niet mogelijk.
Voor CW is de bandbreedte meestal voldoende.
De gemeten bandbreedte is steeds breder dan de theoretische berekende, dit door allerhande verliezen in het geheel van de opstelling, waardoor de Q-factor kleiner wordt.
Zelfs een grote antenne heeft niet altijd voldoende bandbreedte, het op voorhand controleren van de minimum bandbreedte ervan is een goed idee.
Het hoeft niet altijd een ronde buis te zijn om een ring antenne te maken, ook een metalen platte lat is geschikt.
Hierbij een praktische
formule om haar maximaal mogelijk rendement te bepalen.
λ : Golflengte in meter
D: Doormeter ring in meter
b: breedte lat in meter
d: dikte lat in meter
ῤ: Soortelijke weerstand Cu
= 1.75.10‾⁸, Al = 2.65.10‾⁸ Ωm(let wel:
inbrengen ZONDER . 10‾⁸ !)
Metingen op "platte" ringen:
De houten blokjes onder de bodemplaat waren nodig om de capacitieve invloed van de tafel sterk te verminderen, de metingen bleken niet stabiel bij verplaatsing.
Wordt zeer waarschijnlijk misschien vervolgt...
73 Guido Poupaert ON4APZ
Metingen op "platte" ringen:
 |
Wordt zeer waarschijnlijk misschien vervolgt...
