A643 op mastje van 4 meter.

Aardelectrode. zie tekst

De loopantenne aan de schoorsteen.

De loopantenne dichtbij

Antenne ingang oudere radio's

Op een website die voor een groot deel over radio’s gaat, kan een – beknopt – hoofdstuk dat over antennes gaat niet ontbreken. Onze toestellen moeten immers van signaal worden voorzien.

Over antennes valt zeer veel te vertellen, maar ik wil me hier beperken tot één onderwerp: hoe kan ik mijn (oude) radio’s – en commercieel/militaire ontvangers – laten werken?

Er spelen vandaag de dag twee problemen:

  • Het aantal zenders op Lange,- Midden,- en Korte Golf waar onze ontvangers voor zijn gemaakt is sterk afgenomen en de signaalsterkte van wat overblijft is doorgaans ook minder.
  • De hoeveelheid stoorsignalen is in vergelijking met pakweg 40 jaar geleden enorm toegenomen, er zijn meer stoorbronnen, deze zijn vaak 24 uur per dag aanwezig en bestrijken een groter frequentiegebied dan vroeger.
  • Voorbeelden ten over: LED lampen, schakelende voedingen, omvormers van zonnepanelen, overdracht van digitale signalen via het lichtnet (PLC) en dergelijke. Ook schieten wetgeving en handhaving vaak tekort wat op zich niet verwonderlijk is door het enorme aantal toepassingen van “storende apparatuur” en “bepaalde landen van herkomst”

Als eerste een heel belangrijk punt:

Iedere spriet-, draad, of staafantenne is altijd maar de helft van de antenne als geheel. Er is altijd een andere helft die niet altijd even duidelijk zichtbaar is. Die andere helft wordt gevormd door de aarde, het chassis, het electriciteitsnet, de voedingskabel en noem maar op. Voorbeeld: een antennesprietje op een auto: het sprietje is de antenne, maar alle geleidende delen in de auto zelf vormen de andere helft, soms ook tegencapaciteit genoemd.

Dit kan niet duidelijk genoeg zijn: het is vaak die andere helft die voor – storende – verassingen kan zorgen.

Om het aanschouwelijk te maken: deze antennesystemen zijn te zien als een open kring waarbij het ontvangen signaal de gehele kring doorloopt. Als een deel van die kring “besmet” is door ongewenste signalen beïnvloedt dat het geheel…

Een raamantenne is een antennesysteem op zichzelf, zonder “verborgen delen”.

Ik maak hier voor de duidelijkheid onderscheid tussen drie types antennes:

  • de Buiten(draad)antenne.
  • Actieve antennes
  • Raamantennes en loopantennes.

Een elektromagnetisch veld bestaat heel in het kort uit twee componenten: een magnetisch veld en een elektrisch veld. Beide componenten zijn niet even sterk. Soms overheerst het elektrisch veld, soms het magnetisch veld. Draadantennes en wat ik hier onder actieve antennes versta zijn gevoelig voor het elektrisch veld, raamantennes of loopantennes zijn gevoelig voor het magnetisch veld.

Storingen afkomstig uit het elektriciteitsnet hebben vaak een relatief sterk elektrisch en een relatief zwak magnetisch veld, zeker op de lagere frequenties.

 

De buiten(draad)antenne

De meest bekende vorm is die welke vaak staat afgebeeld in oudere radioboeken en op de achterkant van radio’s naast de antenne ingang: de lange draad, buiten opgespannen tussen twee palen of schoorstenen. Liefst 10 meter of langer en zo hoog mogelijk opgesteld. Wordt rechtstreeks op het toestel aangesloten. Als aarde zie je vaak de waterleiding afgebeeld, vroeger een goede geleider en toen -relatief – storingsarm.

De huidige waterleidingen zijn van kunststof en als aarde niet geschikt. De meeste elektrische installaties hebben tegenwoordig een veiligheidsaarding, in natte gebieden per blok of soms per huis uitgevoerd. Die kan als aarde voor onze radio’s gebruikt worden. De veiligheidsaarding voert via condensatoren in apparaten echter ook allerlei stoorspanningen af, die we daarmee dus in ons antennesysteem inkoppelen. In droge gebieden wordt de veiligheidsaarde aangevoerd via de stroomkabel en is dan gekoppeld aan een groot aantal gebruikers. Dan is de veiligheidsaarde te beschouwen als een “elektromagnetisch riool” dat overloopt in jouw ontvanger….

Een aparte aarding voor je ontvanger(s) is ideaal: via een goed netfilter – dat ook de veiligheidsaarde blokkeert voor hoogfrequent – kan op die manier een “schone” aarde gemaakt worden.

Actieve antennes.

Dit type antenne bestaat uit een doorgaans kort antennestaafje of -plaatje. Dit wordt breedbandig aangepast met een transistor- of FET versterkertje. Dat is nodig om het signaal over de kabel te kunnen sturen die de verbinding vormt met de ontvanger. Ook is hiervoor een voedingsspanning nodig die apart of via dezelfde kabel naar het versterkertje wordt gestuurd. Vandaar de naam actieve antenne, er zit een actief element, een versterkertje in.

De lengte van het sprietje kun je zelf aanpassen; hoe langer het sprietje hoe meer signaal. Dat gaat goed totdat de versterker overstuurd raakt. Dat merk je als de ontvangst onrustig wordt: zenders op plekken waar die niet horen, een soort brei van ondefinieerbare achtergrondgeluiden, e.d. Dat te herkennen vergt wat ervaring. Mijn spriet is ongeveer 60 cm lang. Daar zit wat reserve in, bij een lengte van 80 cm begon het mis te gaan.
Het antennestaafje + versterkertje dient te worden opgesteld op een plek waar de stoorsignalen minimaal zijn, bijvoorbeeld op een mastje enkele meters boven de grond op een zo groot mogelijk afstand van de bebouwing. Het antennestaafje vormt echter maar de helft van de antennekring, voor de andere helft – soms ook tegencapaciteit genoemd – moet een passende oplossing worden gevonden. De beste oplossing is een aardelektrode recht onder het mastje. De signaal- en voedingskabel dienen dan voor hoogfrequent signalen ontkoppeld te worden, b.v. door smoorspoelen en mantelstroomfilters.

Doe je dit niet, dan wordt de andere antennehelft gevormd allerlei oncontroleerbare vaak vervuilde tegencapaciteiten in huis. Zie hierboven onder draadantennes

Als je het geluk hebt op natte grond te wonen, kun je een perfecte aarde maken. Zelf zit ik op droge zandgrond, maar een vijftal stukken koperen pijp van anderhalve meter die ik in de grond heb gespoten en onderling verbonden geven een beter resultaat dan verwacht.

Omdat dit type antenne kan worden gezien als een zeer korte verticale antenne (ook als je hem 90 graden kantelt – het geheel blijft zich als een verticale antenne gedragen) is de gevoeligheid rondom gelijk, dat wil zeggen in het horizontale vlak. Voor signalen die min of meer recht van boven komen, b.v. door reflectie tegen de ionosfeer (de meeste Korte golf signalen) is de antenne erg ongevoelig. Zeer geschikt voor ontvangst van Lange- en Middengolf.

Dit type antenne is gevoelig is voor het elektrische veld en heeft geen richteffect in het horizontale vlak.

De aarding van het versterkertje is verbonden met de hierboven genoemde aardelektrodes, de signaalkabel is ontkoppeld via een mantelstroomfilter, en als voeding gebruik ik een kleine 12 Volt accu – die ongeveer 2 weken meegaat – die binnen op een plek direct bij het mastje staat.

Raamantennes en loopantennes

Een raamantennes is in wezen hetzelfde als een loopantenne. Een raamantenne heeft doorgaans meerdere – soms enkele tientallen – wikkelingen afhankelijk van de te ontvangen golflengte.

Afstemming van het raam op de te ontvangen golflengte geeft aanzienlijke signaalwinst. Indien vlakbij de ontvanger opgesteld is een kort kabeltje voldoende en geeft het afstemmen weinig problemen.

De ferrietantenne, sinds midden jaren vijftig min of meer standaard in de meeste radio’s ingebouwd is in wezen een raamantenne. Dit type antenne is richtingsgevoelig wat zowel een voordeel als een nadeel kan zijn. Hij is vooral gevoelig voor het magnetisch veld, wat in huis een voordeel kan zijn.

Er zijn in de loop der jaren allerlei creatieve oplossingen bedacht: zie onder  “Rolef Raamantenne” voor een wel heel originele oplossing.

Sinds een aantal jaren is de loopantenne op de markt: deze bestaat doorgaans uit een enkele winding, welke breedbandig wordt aangepast met een transistor- of FET versterkertje. Dat is nodig om het signaal over de kabel te kunnen sturen die de verbinding vormt met de ontvanger. Het is dus ook niet nodig de antenne steeds opnieuw af te stemmen, zoals bij de “ouderwetse” raamantenne. (ook een soort actieve antenne dus)

Omdat de loopantenne op zich een compleet antennesysteem vormt, is er geen “andere helft”. Aarding is daarom minder urgent dan bij de andere antennesystemen. Ook hier geldt dat een buitenopstelling – hoe hoger hoe beter – de voorkeur verdient.

Omdat deze antenne richtingsgevoelig is in het horizontale vlak – wat vooral betekent dat hij een zeer scherp minimum heeft – kan hij zo gedraaid worden dat een stoorbron wordt verzwakt.

Een permanent draaibare opstelling is het mooiste: op Lange- en Middengolf (tot circa 2 MHz) kan een ongewenst zender – of stoorbron – op dezelfde frequentie scherp worden uitgericht. Korte-golfsignalen komen doorgaans via reflectie tegen de ionosfeer van bovenaf via een niet exact gedefinieerde richting binnen een hierop kan niet of moeizaam uitgericht worden. Stoorsignalen welke uit de directe omgeving komen kunnen dikwijls heel behoorlijk op minimum sterkte worden uitgericht.

Als voeding voor de loopantenne gebruik ik een simpel 12 Volt voedingsapparaatje met trafo en gelijkrichter – geen schakelende voeding – waarvan de spanning via de antennekabel naar boven gaat.

Mijn loopantenne is sinds kort draaibaar opgesteld op een mastje aan de schoorsteen twee meter boven het dak, zie foto’s. Ik gebruik hiervoor een “Stolle” rotor zoals jaren terug werd gebruikt voor televisieantennes.

Tot slot

Ik heb alle drie de typen in gebruik, en moet zeggen dat ik de loopantenne het meeste gebruik. De meeste antenne- ingangen van omroepontvangers zijn ontworpen voor gebruik met een draadantenne. Op de draadantenne werken ze dus altijd (alleen is de ontvangstkwaliteit meestal belabberd). De actieve- en de loopantenne hebben echter een afwijkende antenne impedantie. De ene radio gaat daar wat soepeler mee om dan de andere, mede afhankelijk van de gevoeligheid van de radio. De ontvangstkwaliteit is echter altijd beter.

Ik heb als studieobject de documentatie van zowel mijn actieve antenne als de loopantenne bijgevoegd. De actieve antenne is de AS643 van AATIS, Zie AATIS AS643.  de loopantenne is de AL-1 van de firma van Dijken. ZIE AL-1 Loopantenne . De AS643 heb ik als zelfbouw bouwproject verkregen via een afdeling van de VERON, ik weet niet of en waar die te koop is, de AL-1 is als compleet bouwpakket leverbaar via de firma van Dijken en heel eenvoudig zelf in elkaar te zetten.

Er zijn uiteraard veel meer ontwerpen, sommige geavanceerder dan die ik gebruik, maar deze werken in de praktijk heel goed. Een verbeterde versie van de loopantenne heeft b.v. een statische afscherming zodat de invloed van het elektrische veld geheel wordt uitgeschakeld.