Electron mei 2025

Uitgelicht

Technische notities van PA3FWM

Pieter-Tjerk de Boer PA3FWM

Sinds september is er een nieuwe actieve antenne in gebruik bij de Twentse WebSDR. Het is net als de vorige een E-veldprobe, oftewel miniwhip. Maar verder zijn er grote verschillen: het principe is anders, en de actieve component is een opamp in plaats van een paar losse transistoren. In deze aflevering bekijken we eerst het gebruikte principe, dat in amateurkringen ook wel de ‘Nordholt-antenne’ genoemd wordt, en daarna hoe zo’n opamp zich qua intermodulatie gedraagt.

De ‘Nordholt-antenne’

In 1980 hebben Ernst Nordholt en Durk van Willigen (ex PA0DVW), beiden toen werkzaam aan de TH Delft, een nieuw principe voor actieve antennes bedacht en gepubliceerd, waarbij de versterker een laagohmige ingang heeft. Van Willigen heeft mij onlangs de geschiedenis hiervan verteld. Hijzelf had destijds een actieve antenne gemaakt volgens het gebruikelijke principe: een spriet aangesloten op een versterker met een hoogohmige ingang. Nordholt was bezig met zijn promotieonderzoek over teruggekoppelde versterkers, en realiseerde zich dat juist een laagohmige ingang een betere keuze zou kunnen zijn.

Een korte spriet kun je zien als een spanningsbron in serie met een kleine condensator. Een versterker met hoogohmige ingang belast de spriet niet, en ‘meet’ de onbelaste spanning, die bij gegeven veldsterkte onafhankelijk is van de frequentie. Een versterker met laagohmige ingang sluit de spriet juist kort, en ‘meet’ de kortsluitstroom. Vanwege de seriecapaciteit neemt deze kortsluitstroom recht evenredig met de frequentie toe. Wil je toch een frequentie-onafhankelijke gevoeligheid hebben, dan moet je daar in de versterker voor compenseren.

Lees hoe Nordholt en Van Willigen dit aanpakten in Electron vanaf pagina 200!

Software Defined Antenna

Ruud Hooijenga PF1F

Inmiddels zijn we wel gewend aan SDR’s; veel radioamateurs zijn bekend met een Software Defined Receiver. De signaalbewerking die in oudere ontvangers geheel analoog plaatsvindt, wordt bij SDR’s voor een klein of groter deel digitaal uitgevoerd. Digitale signaalbewerking bepaalt in dat geval de eigenschappen van de ontvanger en biedt veel meer mogelijkheden dan analoge, met alle voordelen van dien.

Nu is er echter een nieuwe benadering van antennes ontwikkeld. Hierbij wordt het gedrag van ontvangantennes digitaal bepaald. Bekend zijn systemen als 5G-telefonie, en LOFAR van Astron voor astronomische waarnemingen. In al deze gevallen is het echter een vereiste dat de antenne veel groter is dan de golflengte. Het bijzondere van het systeem dat in het huidige artikel wordt beschreven is dat de antenne veel kleiner is dan de golflengte, waardoor het voor de HF-banden heel praktische oplossingen biedt voor radioamateurs.

Wat kan een Software Defined Antenna oftewel SDA?

De antenne bestaat uit een bolvormige antenne met een diameter van ca. 80 cm die vast is opgesteld. De antenne brengt voor frequenties 3 tot 30 MHz het elektromagnetisch veld (EM-veld) in drie dimensies in kaart. Deze ruwe signalen worden gedigitaliseerd waarna de informatie verder wordt verwerkt. Door deze bewerking kunnen verschillende stralingsdiagrammen worden gerealiseerd in het horizontale vlak.

Bijvoorbeeld rondstralend. Dat lijkt een eenvoudig te realiseren patroon, maar dat valt tegen. Probeer maar eens een antenne zo te maken dat geen enkel minimum wordt gevonden in welke richting dan ook. Een bijzondere vorm daarvan is ‘Spatial’. Hierbij wordt een ‘stereobeeld’ van het EM-veld in audio omgezet, zodat signalen afkomstig uit verschillende richtingen, ook in verschillende richtingen worden gehoord. Ook een raamantenne kan worden gecreëerd. De richting wordt softwarematig bepaald. Er zijn dus geen mechanische beperkingen aan de draaisnelheid. Natuurlijk kan ook een richtantenne worden geconfigureerd. De beam kan door software in alle gewenste richtingen worden gedraaid. Hierbij kan de openingshoek van de antenne worden ingesteld van ca. 70° tot 30°, met een daarbij horende winst van 3 dBd tot 12 dBd.

Dit inspirerende artikel lees je verder in Electron op pagina 211!