Mijn eerste antennes
Al sinds ik nog in mijn tuinhuis, achter bij mijn ouderlijk huis knutselde aan mijn eerste Yagi Antenne, is het zenden en ontvangen van RF signalen voor mij steeds een wereld geweest die me erg boeide. Toen was het de kunst van een TV signaal binnen te halen. Nu eerder om radio golven te ontvangen van over de ganse wereld.
Onlangs heb ik die draad terug opgepikt door radioamateur te worden. Nu kan je mij als ON3FMA af en toe horen op de antenne. Ik ben ook actief bij HAC, een radio amateur afdeling in Hasselt van de UBA. Hierdoor kom ik in contact met vele andere knutselaars en kenners van elektronica en RF. Het brengt heel wat bij en houd me warm om met deze mooie hobby bezig te blijven.
Dus heb ik na het behalen van mijn ON3 licentie mijn eerste antennes voor de 2m band gemaakt en reeds getest.
Gelukkig heb ik een hoog plafond op het eerste verdiep. Zo hoef ik niet dadelijk mijn antennes buiten te plaatsen in weer en wind, maar ze gewoon tegen de houten wand te monteren.
Links zie je de dipool 2m antenne, rechts zie je de volgende antenne die ik getest heb. Ook een 2 meter antenne, maar dan van het J-type.
Ik test deze antennes met verschillende transceivers van Kenwood. Zo heb ik de TM732-E en TS-770 helemaal afgestemd en getest op deze antennes. Beiden kunnen VHF en UHF aan. Perfect om makkelijk te communiceren met andere radio amateurs in de buurt. We doen dit via een repeater en houden af en toe een ronde.
Je kan veel info op youtube vinden over deze toestellen. Zelfs de originele handleidingen. Belangrijkste is dat je de antenne goed afsteld op de 2m band en dat de impedantie van 50 ohm overeenkomt van zender tot antenne.
Veel inspiratie heb ik gehaald uit de youtube filmpjes van David Casler. Hij kan je vertellen hoe een antenne in elkaar zit, hoe het werkt en waar je moet opletten. Zowel de info over een eenvoudige dipool als de magische werking van een J-antenne kan je hier terugvinden. Ook hoe een BALUN werkt.
Mijn laatste aanwinst is een experiment met een antenne op de 10m band. Waarom niet meer meter? Omdat die antenne voorlopig nog in mijn huis past tegen de muur op het eerste verdiep 🙂
Deze keer heb ik mijn inspiratie gehaald bij HF kits in Nederland. Zij verkopen RF kits voor dit soort antennes. Je kan er makkelijk jouw dipool antenne mee bouwen en proberen signalen te ontvangen. Voor een goede impedantie matching moet er gezorgd worden voor een BALUN. Er zit een goede handleiding bij waarmee je snel op weg bent. In dit geval hebben we te maken met bifilaire wikkelingen. Al de theorie uitleg over deze BALUN kan je vinden op de HF kit website.
Ik gebruik voor deze antenne een Kenwood TS-950S. Dit moet vroeger een fantastisch toestel geweest zijn. Nu zou je hem kunnen vervangen door enkele chips. Toch hou ik van nostalgie en test ik graag het originele toestel uit. De kunst is nu van af en toe veel tijd te nemen om te luisteren op de 10m band. Deze band is sterk afhankelijk van vele weersomstandigheden en zonnevlekken. Boeiend. Wel opgelet: dit is een toestel om 150W te zenden. Als ON3 mag ik max 50W en dan nog bij bepaalde banden uitstralen ! M.a.w. de BIPT regeltjes dienen gerespecteerd te blijven! Op volgende site kan je de bandplanning nog eens nakijken.
Om na te checken of de antennes wel goed zitten kwa impedantie matching heb ik gebruik gemaakt van een VNA (Vector Netwerk Analyzer). Je kan deze voor een prikje aanschaffen via Ali. Het is wel even worstelen met de werking van Smith-kaarten en menu’s, maar eens je het door hebt kan je heel handig antenne doormeten op reflecties en impedanties.
Wil je graag geen antennes bouwen en grote toestellen in huis halen om gewoon een beetje te zenden en ontvangen op de VHF/UHF banden, dan kan je natuurlijk ook voor een portable toestel kiezen zoals de BAOFENG mobieltjes van 5W. Met de aangepaste antenne kan je een repeater in de buurt openen en zo geraken bij andere radio amateurs.
Ik heb ook al gewerkt met een SDR-RTL USB dongle. Hiermee kan je op een RPi of een gewone PC luisteren naar radio stations, maar ook naar HAM radio amateurs en andere frequenties.
Als je snel op weg wil gaan met deze dongle en hiervoor een RPi gebruiken, dan raad ik je zeker de Elektor boek en kit “RPi for radio amateurs” aan. Veel knutsel en luisterplezier.
SWR meter SARK 100 gefixed en getest!
Onlangs op een HAM beurs in La Louvière een SWR analyzer type SARK 100 van 2010 voor 10 euro op de kop getikt. Ik was heel nieuwsgierig naar wat dit beestje zou kunnen.
Op het eerste zicht een makkelijk bruikbaar toestel. Je moet alleen de knoppen wat in de vingers krijgen. Alle info is mooi gebundeld in een handleiding van de ontwerper. Deze handleiding is wel voor een eerdere versie van de maker. Maar het schema en menu werken nog steeds hetzelfde.
Nadat ik het toestel met een adapter van 12V DC aansloot op het net kwam er een flinke rookwolk uit het bakje. Het rook inderdaad al snel naar verbrande elektronica. Toen ik het doosje opende zag ik de boosdoener al staan. Voor 1 of andere reden was de LM7812 gewoon opgebrand.
Ik heb de 7812 SMD versie even vervangen door een through hole versie (omdat ik geen SMD’s hiervan in huis had). Al vrij snel ging kreeg ik het toestel netjes aan de praat. Deze keer geen verbrande elektronica meer.
Na enkele testen en spelen met het toestel merkte ik dat ik soms de SWR meting kwijt geraakte. Dit wil zeggen dat ik plots voor een onbekende reden geen SWR kon meten? De waardes bleven op nul staan op het LCD. Dat was het moment dat ik de handleiding en het schema eens goed moest gaan uitzoeken.
Hoe doet dit toestel eigenlijk zo een antenne analyse meting van de SWR?
In feite bestaat het toestel uit enkele grote blokken.
Buiten de voeding en microcontroller sturing van knoppen en LCD scherm, hebben we de DDS blok (Direct Digital Synthesizer). Deze blok zorgt met de AD9851 voor een opgewekte sinusgolf. De chip maakt gebruik van een 30MHz referentie clock, aangeboden door een kristal oscillator. Intern wordt de frequentie eerst maal 6 keer gedaan waarbij we op 180MHz uitkomen. Via de microcontroller kan men nu de frequentie output via een 10bit DAC van de AD9851 regelen van 1 tot 60MHz. Zo kunnen we dus de HF banden van 160m (, 80m, 40m, 20m, 15m, 10m … tot 6m band testen.
Dit blokschema toont de DDS chip met er omheen de nodige elektronica om een 1 tot 60MHz signaal generator te maken. Er is een laag doorlaat filter voorzien voor 60MHz. De opamps versterken het signaal uiteindelijk zodat we een 2Vpp signaal op de uitgang krijgen om mee te gaan testen.
Deze figuur komt uit de datasheet van de DDS chip.
Deze AD9851 chip kan je ook via Tiny of Ali kopen. Ik heb ze via RS components gekocht aan 26 euro per stuk. Dus niet goedkoop.
Nadat het signaal de antenne of impedantie is ingestuurd willen we graag weten of er ook reflectie is. Daaruit gaan we dan de SWR berekenen. We willen graag een waarde van maximum 1 tot 1.5 SWR hebben. Anders reflecteren we teveel energie en lopen we het risico onze zender stuk te maken. Door de antenne beter af te stellen kunnen we de SWR aanpassen. De reflectometer gaat dit werk voor ons doen. We maken hier in feite gebruik van een Wheatstone brug bestaande uit 50 ohm weerstanden, waarbij de antenne de onbekende weerstand is. De microcontroller meet als het ware 4 verschillende analoge waardes van de brug, zet deze dan via de ADC om en doet daarna berekeningen om zo de SWR en impedantie te berekenen. De
Dit is de Wheatstone brug, opgebouwd uit discrete componenten (foto van schema uit de handleiding).
Omdat ik geen SWR kon meten met de analyzer ben ik dus, na het analyzeren van het schema, met de scope aan het werk gegaan. Ik vond de 30MHz netjes terug op de ingang van de DDS. Ik heb dan een condensator C7 even losgemaakt van de PCB (maakt een verbinding tussen de uitgang van de DDS en de versterker, zie schema in handleiding). Hierdoor kon ik de 30MHz wel weer meten op de uitgang. Conclusie: de versterker was in orde , maar niet de uitgang van de DDS. Oplossing? De chip dan maar vervangen.
Met een warme luchtblazer op 360 graden en wat flux heb ik de DDS chip netjes kunnen vervangen. Daarna werd er opnieuw getest. Wonder boven wonder kregen we weer een uitgangssignaal. Ik merkte wel op dat de chip veel te warm werd. Ik heb dit ook even nagemeten met een temperatuur scanner. Max 53 graden op de chip. In principe kan deze volgens de datasheet 150 graden aan. Best toch maar wat koelen (zie koelvin).
Ik merkte uiteindelijk, zelfs na het 2 keer vervangen van de DDS chip en de 12V regulator door een SMD versie, dat ik soms nog geen SWR meting had en het signaal dus niet werd uitgestuurd., uit de DDS. Vreemd? Telkens als ik de band selector wat gebruikte (vb van 40m naar 20m BAND) en daarna een calibratie doorliep, dan kreeg ik het signaal terug op de scope. Ik ga er dus vanuit dat er nog ergens een microcontroller aanstuur foutje is in het toestel (firmware issue). Maar dat laat ik graag aan een ander over.
Hoe verloopt de calibratie?
Ik heb zelf enkele impedanties van 50 ohm, 150 ohm en 274 ohm gemaakt. Deze 2 laatste waardes dienen om de Wheatstone brug te calibreren. De waardes worden opgeslagen in de EEPROM.
Zelfgemaakte impedanties als dummy.
Tot slot wil ik natuurlijk ook het toestel uitlezen via de USB poort naar de PC. Veel info over de SWR software waarmee je het toestel kan uitlezen vind je op de website van radio amateur SM6WHY. Merk op dat je best een PC met Windows 7 neemt en een Office 2007 packet kiest. We hebben hier uiteindelijk met een software te doen die geschreven is in 2018, maar ik denk eerder op een oude PC omgeving. Als de Excel niet oud genoeg is loopt het mis met de rekentabellen. Zorg er ook voor dat de “region settings” zo zijn ingesteld dat je een “punt” hebt tussen de cijfers. Je vind dit bij additional setting -> decimal symbols -> “.” kiezen. Bij een Engels talige Windows is dit geen probleem.
Vergeet niet eerst op het SWR toestel bij “config” op “PC link” te gaan staan en “VAL ” te drukken. Nu wacht de meter op een reactie van de PC. Zorg dat de PC een driver heeft voor de CH340 chip (die op de PCB zit, een oude bekende bij de Chinese UNO 🙂
Open de poort, kies de juiste COM poort (zie eventueel even in apparatenbeheer). Kies nu de start en eind frequentie en druk op “scan”. Nu start de scanner en zie je op het SWR LCD de tekst “PC Link scanr” staan. Even wachten en als alles goed is verschijnt er een mooie scan van jouw SWR meting en een Smith-diagram.
Met succes dus dit project afgerond 🙂