Inleiding

Dit artikel is geen bouwbeschrijving van een ‘snelle’ antenne met een mooie SWR, maar een leerexperiment. Het doel was om met meten, proberen en nadenken te begrijpen wat er elektrisch gebeurt wanneer je antennes verkort, inductie toevoegt en vervolgens probeert dit weer te matchen naar 50 Ω.

Alle metingen zijn gedaan rond 28,5 MHz, met gebruik van:

• een VNA (SV4401A)
• een CAA‑500 antenne‑analyzer

De antenne‑opstellingen zijn bewust eenvoudig gehouden zodat oorzaak en gevolg goed zichtbaar blijven.

1. Startpunt: de V‑dipool op volle lengte

Als referentie is eerst een V‑dipool opgebouwd met telescopische elementen. De elementen zijn uitgeschoven tot ze elektrisch resonant waren op de gewenste frequentie.

Meting

• Resonantie: ± 28,57 MHz
• Impedantie: ≈ 50 Ω
• SWR: zeer laag
• Smith‑chart: punt netjes in het midden

Conclusie

Dit is precies wat de theorie voorspelt:

• twee gelijke halve stralers
• symmetrische voeding
• voldoende lengte → voldoende stralingsweerstand

Deze configuratie vormt het ijkpunt voor alle volgende experimenten.

2. Verkorten van de radialen: resonant maar geen 50 Ω

Vervolgens zijn de telescopische elementen vervangen door verkorte radialen.

Opbouw van de verkorte radiaal

• Aluminium buis (mechanische drager)
• Inwendig verschuifbare radiaal (lengte instelbaar)
• Spoel van circa 1,8 µH opgenomen in serie

De radiaal is zo afgesteld dat het systeem weer resonant werd rond 28,5 MHz.

Meting

• Resonantie: ± 28,5 MHz (dus ja: elektrisch in resonantie)
• Impedantie: ≈ 25 Ω
• SWR: ~ 1 : 3
• Smith‑chart: links van het midden

Belangrijk inzicht

Resonantie betekent X = 0, niet automatisch R = 50 Ω.
Door het verkorten:

• neemt de stralingsweerstand af
• neemt de opgeslagen energie (L en C) toe

Het resultaat is een laagohmige, inductieve straler.

Dit gedrag is fundamenteel en onvermijdelijk bij verkorte antennes.

3. Waarom 25 Ω hier logisch is

Een halve‑golf dipool heeft rond resonantie een stralingsweerstand van ongeveer 70 Ω (in vrije ruimte). Door verkorten:

• daalt de effectieve elektrische lengte
• daalt de stralingsweerstand

Dat de meting rond 25 Ω uitkomt is dus geen fout, maar juist een bevestiging dat:

• de verkorting elektrisch ‘werkt’
• de antenne fysisch korter is dan een halve golf

4. Matchen: van 25 Ω naar 50 Ω

Omdat de antenne nu resonant is maar te laagohmig, is een L‑netwerk (shunt‑match) toegepast.

Waarom een shunt‑match?

• De antenne‑impedantie ligt onder 50 Ω
• Een shunt‑inductie verhoogt de effectieve weerstand
• Een serie‑capaciteit corrigeert de resterende reactantie

Dit is een klassieke en zeer leerzame match‑configuratie.

5. Rekenvoorbeeld: globale waarden

Gegeven

• Frequentie: 28,5 MHz
• Antenne‑impedantie: 25 Ω (resonant)
• Doel: 50 Ω

Benadering

De vereiste Q is laag:

Q ≈ √(50 / 25 − 1) = 1

Daaruit volgt globaal:

• Shunt‑inductie: 0,3 – 0,6 µH
• Serie‑capaciteit: 20 – 50 pF

⚠️ Dit zijn startwaarden, geen exacte getallen.

6. Praktijk: meten is de waarheid

Eerste poging

• Spoel: ± 0,7 µH (6 windingen)
• Resultaat:
  • match verschuift wel
  • maar systeem reageert traag
  • punt blijft uit het midden

Tweede poging

• Spoel: 4 windingen op 25 mm
• Inductie duidelijk lager
• Serie‑C variabel uitgevoerd

Afregeling

1. Eerst radiaal exact op resonantie brengen
2. Daarna serie‑C bijstellen
3. Kleine correctie op radiaallengte

7. Eindresultaat

Nagemeten match-componenten

Na afronding van de afregeling zijn de match-componenten los nagemeten, om te controleren hoe dicht theorie en praktijk bij elkaar liggen:

• Serie-condensator: ≈ 35 pF
• Shunt-inductie: ≈ 0,371 µH

Deze waarden vallen exact binnen de eerder berekende en verwachte bereiken (C ≈ 30–50 pF, L ≈ 0,3–0,6 µH), wat bevestigt dat het L-netwerk zich gedraagt zoals de theorie voorspelt.

Dit onderstreept een belangrijk punt:
De berekening geeft het gebied, de meting bepaalt het exacte punt.

Meting

• SWR: 1,007
• Return loss: −41,5 dB
• Smith‑chart: exact in het midden
• Bandbreedte: smal

Interpretatie

Dit is precies wat je verwacht:

• perfecte match
• maar hoge Q
• dus beperkte bandbreedte

Alles is te matchen – maar niet alles is breedbandig of efficiënt.

8. Wat dit experiment leert

• Resonantie ≠ 50 Ω
• Verkorte antennes zijn inductieve stralers
• Matchnetwerken veranderen impedantie, geen fysica
• Bandbreedte is de prijs die je betaalt

Belangrijker nog:
Een VNA laat zien waarom iets werkt, niet alleen of het werkt.

9. Toepassing in een verticale antenne

De verkorte radialen uit dit experiment zijn oorspronkelijk ontworpen als tegencapaciteit voor een verticale antenne. Het dipool‑experiment was bedoeld om ze afzonderlijk en reproduceerbaar te kunnen afregelen.

Waarom dit in een verticale antenne anders werkt

Onder een verticale antenne:

• zijn radialen geen stralers, maar onderdeel van het retourpad
• vormen ze samen met aarde en omgeving één elektrisch systeem
• is de impedantie van één enkele radiaal minder kritisch

De verticale straler bepaalt grotendeels:

• de resonantie
• de voedingsimpedantie
• het stralingsdiagram

De radialen leveren vooral:

• een lage HF-weerstand
• een stabiel tegenvlak
• een reproduceerbare afstemming

Daarom werkt een verkorte radiaal mét spoel onder een verticale antenne vaak uitstekend, terwijl exact dezelfde radiaal als vrije dipoolhelft laagohmig en inductief is.

Voordeel van meerdere radialen per band

Het toepassen van meerdere verkorte radialen per band heeft duidelijke voordelen:

Bijvoorbeeld 4 radialen per band:

• lagere totale verliesweerstand
• betere HF-terugstroom
• stabielere impedantie
• minder gevoelig voor grond en omgeving

Elektrisch gezien:

• staan de radialen parallel
• daalt de effectieve weerstand
• neemt de kwaliteit van het tegenvlak toe

Dit resulteert in:

• betere efficiëntie
• minder mantelstromen
• constantere afstemming

10. Het voedingsblok: bevestigd inzicht

Een interessante bevestiging tijdens het experiment was de rol van het voedingsblok.

Het oorspronkelijke rechte dipool‑voedingsblok:

• massief aluminium
• meerdere blindklinkmoeren
• veel geleidende massa dicht bij het voedingspunt

Dit werkte RF‑technisch als:

• capacitieve belasting
• stroomvervormer
• mini‑grondvlak

Bevestiging door herhaling

Toen later de LC‑match op ditzelfde blok werd geplaatst, bleek:

• het systeem zich identiek te gedragen
• dezelfde lage impedantie te vertonen
• dezelfde matchwaarden te vereisen

➡️ Daarmee werd bevestigd dat:
het probleem niet in de match zat, maar in de geometrie en capaciteit van het voedingspunt.

Zowel met een V‑voedingsblok als met een recht voedingsblok mét match was het gedrag elektrisch gelijk.

Slot

Dit experiment begon als een praktische test van verkorte radialen, maar groeide uit tot een diepgaand inzicht in:

• verkorte antennes
• impedantie versus resonantie
• en de invloed van mechanische constructie op RF‑gedrag

Meten, denken, aanpassen — en vooral: begrijpen.

Dat is de kern van experimenteel radio‑amateurisme.