Ladingen,  electrisch veld, bewegende ladingen, magnetisch veld, elektrische stroom, electronen, electromagnetische straling

 Elektrisch veldmagnetisch veldelektromagnetische straling

 

  dia 1 Het elektrisch veld

Een elektrisch veld wordt geproduceerd door elektrische ladingen.

 

Het magnetisch veld

Een magnetisch veld wordt geproduceerd door de beweging van elektrische ladingen. Rondom een geleider waardoor een stroom (= electrische ladingen) vloeit ontstaat een magnetisch veld.

 

Elektromagnetische straling

Rond een geleider waardoorheen een, wisselende, elektrische stroom vloeit ontstaan magnetische en elektrische velden ... 

 

Een veranderend magnetisch veld wekt een veranderend elektrisch veld op, dat op zijn beurt weer een een magnetisch veld opwekt. 

 

Zo blijven, zolang er een wisselende stroom loopt, magnetische en elektrische velden elkaar opwekken.

 

Hierdoor vormt zich een elektromagnetische golf die zich, vanuit de omgeving van de geleider, in de ruimte uitbreid. 

 

 

   dia 2

De wisselende elektrische stroom, wisselstroom, doet dit met een bepaalde regelmaat, frequentie. Deze frequentie heeft als eenheid de Hertz. Eén Hz is één periode per seconde. Eén periode = de golflengte (= de afstand tussen twee opeenvolgende golftoppen of passages door de nullijn). 

 

Aan onze generator (zender) kunnen we de opgewekte frequentie meten, zeg maar 14.000.000 Hz of 14 MHz. 

 

Om de antenne optimaal te laten werken (stralen) moeten we ze aanpassen aan het signaal, frequentie - golflangte dat onze zender/ontvanger genereert. Hiervoor gebruiken we een we een eenvoudige vergelijking (formule).

 

De golflengte (in meters) is gelijk aan de lichtsnelheid (in m per seconde) gedeeld door de frequentie (in MHz) 

Lichtsnelheid = 300.OOO km/s = 300 m/s
    Frequentie = 14 MHz 

     Golflengte = 300 / 14 = 21,4 m

 

 

 

 

   dia 3

Een geleider (antenne) zal pas optimaal de toegevoerde energie afstralen als we de de afmetingen (lengte) aanpassen aan de frequentie (golflengte) van onze toegevoerde wisselende stroom. 

 

 

In de linker afbeelding kan je je mooi zien hoe we de afmetingen van een draadstuk met een lengte van een halve golf laten passen in de opgewekte golven.

 

 

Een cyclus (periode) start bij maximum positieve spanning en een antennestroom die start bij nul en vervolgens stijgt naar maximum (amplitude). De spanning daalt naar het nul niveau. De stroom is hier maximum positief.

Vervolgens daalt de spanning verder tot maximum negatief , de antennestroom is dan nulNu gaat de spanning terug stijgen naar nul, waarbij de stroom zal dalen tot maximum negatief. De spanning stijgt verder tot maximum positief, de antennestroom is hier terug nul

 

 

Een volledige periode wordt ook opgedeeld in graden (°) en antenneposities /afmetingen worden in (sommige) formules dan ook aangegeven in graden. We starten een cyclus (periode) dan bij nul graden en eindigen bij driehonderdzestig graden. 

 

 

   dia 4

Zoals je op de afbeelding links kan zien is het gedeelte in het grijze vlak het spiegelbeeld van het linker deel van het schema. We laten dit dus gewoon weg en houden zo een halve golflengte over ...

 

 

 

 

   dia 5  

Elektrisch gezien kunnen we ons draadstuk dimensioneren voor de helft van een periode, zijnde een 1/2 golf. 

 

Een halve golf, aan het uiteinde gevoed, heeft een hoge impedantie.  Dit laat zich moeilijk aanpassen aan coaxkabel van 50 Ohm... 

 

Spanning hoog, stroom laag, impedantie ca. 2500 Ohm.  Impedantie verhoud zich tot de spanning en de stroom volgens de wet van Ohm. Gaan we richting midden van onze 1/2 golf geleider dan vinden we halverwege een punt met een impedantie van ca. 75 Ohm. Dit komt al dichter bij onze coax van 50 Ohm en blijkt een prima voedingspunt.

 

We kantelen onze dipool 90 graden (rechtse tekening) en "vergeten" weer een deel, het grijze vlak, van onze antenne. Dit gedeelte wordt elektrisch gespiegeld in het gronvlak.

 

We houden nu 1/4 golflengte over die verticaal geplaatst wordt. Wat rest is een 1/4 golf verticale antenne die boven een deftig aardoppervlak een impedantie in de buurt van 50 Ohm heeft, een perfect match ! 

 

In principe zijn er geen verschillen tussen een zend- en ontvangantenne, in de praktijk zullen de gestelde eisen de uitvoering en constructie bepalen.

 

 

  dia 7

Dipool antennes (linker tekening) zijn symmetrische antennes en dienen ook zo gevoed te worden om allerlei ongewenste effecten te vermijden. Ofwel voeden we met symmetrische voedingslijn en een symmetrische tuner.

 

Gebruik van een balun (1:1) zorgt er voor dat we onze dipool zonder problemen kunnen voeden met assymetrische coaxkabel.

 

 

Willen we een verticale 1/4 golf antenne voeden met coax dan kan dit zonder problemen. Deze antenneopstelling (rechter tekening) wordt assymetrisch gevoed ten opzichte van het aardvlak en onze coaxkabel is daar perfect bruikbaar voor.

 

 

 

 

       

 

       

 

 

   
© ON4AWT