Reciprook

Alles over antennes en toebehoren.
Bericht
Auteur
Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2489
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: Reciprook

#16 Bericht door PA3DJS »

Passieve antennes gedragen zich reciprook. Als het propagatiemedium zich lineair gedraagt, dan is de overdracht tussen de antennes reciprook.

Dus: zenden op antenne A met 1W geeft bijvoorbeeld 10 pW uit antenne B. Zenden met 1W op antenne B geeft dan 10pW uit antenne A.

Antennes met ferrietbaluns/-transformatoren zijn eveneens reciprook. Zo niet, dan is er met het ontwerp van de antenne echt iets mis (er is dan sprake van een lekke dummy load, die eventueel ook nog harmonischen produceert!). Een ferrite isolator is overigens niet reciprook, maar daar zit het ferriet in een sterk magnetisch veld).

Aardse verbindingen via grondgolf tot en met troposfeer gedragen zich reciprook, omdat het propagatiemedium zich reciprook gedraagt. Op de korte termijn gedraagt de ionosfeer zich niet reciprook (vanwege het aardmagnetisch veld in combinatie met vrije lading). Maar op de langere termijn (duur van een QSO), is praktisch gezien sprake van reciprociteit voor de signaaloverdracht. Dus bij goede S-meters gelijke signaalsterkte zoals bijv. door PA1ZP aangegeven.

Aangezien de ruis op locaties sterk verschilt, is de S/N ratio (signaal/ruis verhouding) dus NIET reciprook, en daar zit het probleem met de straat niet uit kunnen komen. Zoals reeds door anderen aangegeven, zolang de antenneruis maar dominant is t.o.v. de eigenruis van de ontvanger, is een slecht antennerendement geen enkel probleem voor de RX S/N verhouding. Helaas zorgt een slecht antennerendement wel voor minder RF in de lucht.

Ik heb een RX loopje voor 80m achter in de tuin staan. Het ontvangt beter dan de draad over het huis, maar voor zenden is de RX loop een dummy load. Het is de situatie zoals PE1MYU hem weergeeft.

@PH0FT: Je zult naar iets anders moeten, maar daar zul je via de andere bijdragen reeds van zijn overtuigd.

Gebruikersavatar
PA0ETE
Berichten: 5688
Lid geworden op: 21 feb 2006, 00:59
Roepletters: PA0ETE
Locatie: Amersfoort
Contacteer:

Re: Reciprook

#17 Bericht door PA0ETE »

Dat klopt niet helemaal Wim, vanwege wat ik hiervoor al schreef: bij zenden gaat het om de optimale overdracht van de energie, en bij ontvangst is het al voldoende als je genoeg spanning binnenkrijgt met een bruikbare signaal-ruisafstand.

Daardoor werkt een antenne eerder goed voor ontvangst dan voor zenden. Op de frequenties waar hij voor zenden geoptimaliseerd is en de ontvanger dezelfde impedantie als de zender heeft zijn ze reciprook.

Stel je een verbindng voor op 2 meter, met op de ene zendontvanger een GP voor 2 meter en op de andere zendontvanger een GP voor 70 cm. De afstand waarover de zijde van de 2 meterantenne nog hoorbaar is, is dan groter dan de zijde van de 70 cm GP, ook als de zender door de slechte SWR niet terugregelt.

Gebruikersavatar
PA0ETE
Berichten: 5688
Lid geworden op: 21 feb 2006, 00:59
Roepletters: PA0ETE
Locatie: Amersfoort
Contacteer:

Re: Reciprook

#18 Bericht door PA0ETE »

Een beetje off-topic, maar ik heb hier nog een ander vreemd geval.

Ik kwam er onlangs door een verwisseling van twee kabels achter dat mijn 2 meter-GP ineens ontzettend goed werkt voor ontvangst op 40 meter. Ik had dat eerder voor de grap wel eens geprobeerd, maar dat werkte niet erg goed.

Pas na een poosje schoot me te binnen dat ik sinds een paar maanden op 2 meter afstand van de GP een loopantenne heb staan die op 40 meter is afgestemd. Het klopt inderdaad, want als ik die uit de afstemming breng werkt het niet meer. Kennelijk koppelt die over 2 meter afstand dus nog genoeg van het 40 metersignaal door om dit te bewerkstelligen.

PA8JDG
Berichten: 204
Lid geworden op: 05 jan 2012, 14:05
Roepletters: PA8JDG
Locatie: Leeuwarden

Re: Reciprook

#19 Bericht door PA8JDG »

PA0ETE schreef:Kennelijk koppelt die over 2 meter afstand dus nog genoeg van het 40 metersignaal door om dit te bewerkstelligen.
Omgekeerd kan je 2 meter antenna dan ook signalen koppelen naar de loop antenne. Kan nadelig zijn als er op de combinatie 2 meter antenna en feeder storing op 40m binnenkomt die je dan tijdens luisteren op de loop hoort. Heb zelf iets soortgelijks gehad met een EWE en een fullwave loop.

73's

Jan, PA8JDG

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2489
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: Reciprook

#20 Bericht door PA3DJS »

PA0ETE schreef:Dat klopt niet helemaal Wim, vanwege wat ik hiervoor al schreef: bij zenden gaat het om de optimale overdracht van de energie, en bij ontvangst is het al voldoende als je genoeg spanning binnenkrijgt met een bruikbare signaal-ruisafstand.
Ik maak in mijn bijdrage toch onderscheid tussen de overdracht tussen twee antennes (reciprook) en de S/N ratio (niet reciprook)?

Jij schrijft dat antennes niet reciprook zijn, en dat is onjuist. Het zijn gewoon passief lineaire dingen net als luchtcondensatoren/-spoelen, filters, etc. Je kunt wel zeggen dat S/N ratio niet reciprook is.

Bij ontvangst gaat het uiteindelijk ook om de energie (signal power / noise power). 0.5 uV in een 50 Ohm systeem gedraagt zich heel anders dan 0.5 uV in een 600 Ohm systeem (omdat in een 600 Ohm systeem de thermische ruisspanning hoger is, en dus ook de spanning die bij een bepaalde Fa hoort).

Gebruikersavatar
PA0ETE
Berichten: 5688
Lid geworden op: 21 feb 2006, 00:59
Roepletters: PA0ETE
Locatie: Amersfoort
Contacteer:

Re: Reciprook

#21 Bericht door PA0ETE »

Een ontvanger hoeft niet 50 ohm te zijn om met een 50 ohm antenne goed te werken. Als de impedantie een stuk hoger is, dan maakt dat niet zo heel veel uit. Het gaat bij ontvangers inderdaad eerder om signaal-ruisverhouding en minder om vermogensoverdracht.

De situatie bij ontvangen is vergelijkbaar met een 500 ohm microfoon die (met wat minder signaalniveau) op een 50k-ohm ingang prima werkt. Als je in het apparaat de microfoongain wat omhoog draait dan werkt het weer.

Een zender van 50 ohm op een antenne van een hogere impedantie werkt veel minder goed.

Volgens mij bedoelen we trouwens wel hetzelfde, maar hanteren we het begrip reciprook gewoon op een andere manier :-)

Gebruikersavatar
PA0ETE
Berichten: 5688
Lid geworden op: 21 feb 2006, 00:59
Roepletters: PA0ETE
Locatie: Amersfoort
Contacteer:

Re: Reciprook

#22 Bericht door PA0ETE »

P.s. je schrijft dat het gewoon passieve dingen zijn, maar dat zijn de trappen die erop volgen, cq. ervoor staan natuurlijk niet.

Er is wel degelijk een verschil, omdat je in het ene geval het vermogen zo goed mogelijk wilt overdragen, en in het andere geval wil je alleen als het ware "meten", cq. vaststellen dat het signaal er is, om daarmee het geluid of andere informatie uit het signaal te kunnen restaureren. Dat zijn twee heel verschillende dingen.

Spanning kun je heel goed meten door maar heel weinig stroom te gebruiken. Maar om een motor te laten draaien moet er ook voldoende stroom 'achter' zitten. Met dat kleine beetje stroom dat je voor zo'n meting nodig hebt, gaat het gewoon minder snel fout.

Zoals ik eerder al schreef, bij keurig resonerende antennes met een correcte impedantie is er inderdaad sprake van reciprociteit. Het is alleen in de situaties waarbij het niet goed gaat, dat zenden veel sneller misgaat dan ontvangen.

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2489
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: Reciprook

#23 Bericht door PA3DJS »

PA0ETE schreef:Een ontvanger hoeft niet 50 ohm te zijn om met een 50 ohm antenne goed te werken. Als de impedantie een stuk hoger is, dan maakt dat niet zo heel veel uit. Het gaat bij ontvangers inderdaad eerder om signaal-ruisverhouding en minder om vermogensoverdracht.
Voor situaties waarbij antenneruis dominant t.o.v. ontvangerruis, mee eens. De SWR mag behoorlijk slecht zijn voordat je dat op HF merkt. Op VHF/UHF geldt dit niet meer. Het ruisgetal van een low noise amp is immers afhankelijk van de impedantie waaruit je stuurt, bovendien liggen antenneruisvermogen en ontvangerruisvermogen dichter bij elkaar. Dit alles staat overigens los van het wel of niet reciprook zijn van antennes.
PA0ETE schreef:De situatie bij ontvangen is vergelijkbaar met een 500 ohm microfoon die (met wat minder signaalniveau) op een 50k-ohm ingang prima werkt. Als je in het apparaat de microfoongain wat omhoog draait dan werkt het weer.

Een zender van 50 ohm op een antenne van een hogere impedantie werkt veel minder goed.
Eens, maar dat verreken je in het input power (Pinput = Pfwd - Pref) en dit verandert niets aan het reciprook zijn van antennes. Ik ga ervan uit dat TS (Jeroen) een acceptabele VSWR heeft (dus Pref << Pfwd, zodat bij praktische benadering Pinput = Pfwd).

Voor de beste S/N ratio, probeert de zendende zendamateur de overdracht zo groot mogelijk te maken. Iedere 3 dB winst in overdracht (bijv door gebruik van een richtantenne aan de TX kant, of hoger hangen dipool t.b.v. lagere opstralingshoek), levert 3 dB toename in S/N verhouding aan de RX kant op.

Ook aan de RX kant helpt het meestal om de overdracht te maximaliseren, vanwege dat ruis statistisch gezien niet toeneemt met toenemende RX gain. Zo zijn er ook omstandigheden waarbij je direct optimaliseert op S/N ratio (denk aan nullen van een enkele dominante ruisbron met een losse RX loop waarbij je inlevert op absolute overdracht).

We kunnen er van alles bij gaan halen, maar bezien vanuit de TS is zijn antenne gewoon reciprook en de S/N ratio niet. Zijn enige optie om de S/N ratio aan de RX kant te verbeteren is meer RF richting RX locatie te krijgen (betere antenne, bij opstakels (bergen?) vandaan, meer RF power, etc).

Gebruikersavatar
PA0ETE
Berichten: 5688
Lid geworden op: 21 feb 2006, 00:59
Roepletters: PA0ETE
Locatie: Amersfoort
Contacteer:

Re: Reciprook

#24 Bericht door PA0ETE »

De vraag was, tenminste dat begreep ik, of in alle gevallen passieve antennes reciprook waren, en er zijn situaties waarin dat niet zo is. Dat was wat ik probeerde te betogen.

Dat dat misschien niet de meest voor de hand liggende in de praktijk voorkomende situaties zijn, dat is zeker waar.

Gebruikersavatar
PA3DJS
Berichten: 2489
Lid geworden op: 04 mei 2014, 16:41
Roepletters: PA3DJS
Locatie: Maarssen
Contacteer:

Re: Reciprook

#25 Bericht door PA3DJS »

PA0ETE schreef:De vraag was, tenminste dat begreep ik, of in alle gevallen passieve antennes reciprook waren, en er zijn situaties waarin dat niet zo is. Dat was wat ik probeerde te betogen.

Dat dat misschien niet de meest voor de hand liggende in de praktijk voorkomende situaties zijn, dat is zeker waar.
Ik heb in jouw bijdragen geen voorbeeld van niet-reciprociteit bij passieve antennes gevonden. Gezien de consensus over reciprociteit van L, C, R en ind/cap koppeling, ga ik ze ook niet vinden (propagatie in geïoniseerde media uitgezonderd, maar dat is reeds aan bod gekomen).

Dit toegepast op onze (amateur)situatie geldt dus bij gelijk vermogen en acceptabele SWR: S-punten zijn gelijk voor beide stations (even uitgaande van een point to point verbinding). Met de opmerking dat dit op de korte termijn niet voor ionosferische propagatie geldt. Ik snap ook dat veel S-meters niet deugen.

PA2S
Berichten: 401
Lid geworden op: 07 mei 2017, 22:17
Roepletters: PA2S

Re: Reciprook

#26 Bericht door PA2S »

PA0ETE schreef:Antennes zijn niet-reciprook omdat het bij een ontvanger genoeg is als je voldoende spanning op de ingang krijgt. De stroom, cq. de hoeveelheid vermogen is minder belangrijk. Kijk bijv. naar een mini-whip, de overgedragen energie is daar gering, maar dat maakt voor de signaal-ruisafstand niet uit. Bij de zender moet je een efficiënte vermogensoverdracht hebben wil het een beetje werken, en dat is een veel kritischer fenomeen, ook als je het terugregelen van vermogen van moderne sets weglaat. Je moet bij zenden gewoon meer je best doen om het goed te krijgen.
Laat ik voorop stellen dat ik niet graag betweterig wil overkomen, want dat is zeker niet de bedoeling. Maar een kleine aanvulling leek me hier toch op zijn plaats.

Naar mijn bescheiden mening is met name het hoge achtergrondruisniveau de voornaamste reden waarom ontvangstantennes met lage versterking zin kunnen hebben. Als het achtergrondlawaai bijvoorbeeld 40 dB boven de "ruisdrempel" van je ontvanger ligt, dan heb je ook grofweg 40 dB speelruimte. Bij satellietontvangst kennen we het begrip G/T en daar is bijvoorbeeld de antennetemperatuur een belangrijke factor. Een sprietje van 1% van de golflengte doet het echt niet als ontvangstantenne voor satellieten! Want een paraboolantenne richting hemel heeft een zeer lage antennetemperatuur (veel minder dan een weerstand) waardoor een laag ruisgetal juist dan veel oplevert. Een HF ontvanger met een ruisgetal van 20 dB doet het prima wanneer je een "gewone" antenne gebruikt. Op HF kun je met de meeste antennes zonder noemenswaardige achteruitgang een verzwakker inschakelen (vrijwel alle sets hebben er een). Je verhoogt met ingeschakelde verzwakker als het ware het ruisgetal van je ontvanger. Dat illustreert dat de antennetemperatuur vanwege de sterke achtergrondruis heel hoog is en de bepalende factor is als het gaat om reciprook of niet.

Door een antenne richtinggevoelig te maken, kun je de achtergrondruis verminderen. Zolang het ontvangen ruisvermogen voldoende boven de eigenruis van de ontvanger blijft, is er niets aan de hand. Met kleine antennes kun je makkelijk spelen met de plaats en in deze man made noise tijd (grrrr) kan het helpen om een gunstige plek te vinden.

Maar ook een mini whip moet een beetje vermogen afgeven om de FET in beweging te krijgen:-)

73, Henk

Gebruikersavatar
PA0ETE
Berichten: 5688
Lid geworden op: 21 feb 2006, 00:59
Roepletters: PA0ETE
Locatie: Amersfoort
Contacteer:

Re: Reciprook

#27 Bericht door PA0ETE »

Het is niet alleen zo, dat bij een slechte antenne (op HF) het ruisniveau (met name onder 10 MHz) vrij hoog ligt.

Het is daarnaast ook zo, dat bij een minder effectieve antenne niet alleen het afgeleverde signaal kleiner is. Ook het ruisniveau dat eruit komt is minder groot, waardoor de signaal/ruisafstand dikwijls even groot blijft. De befaamde mini-whip van PA0RDT werkt volgens dit principe: een zeer korte antenne is zeer hoogohmig. Door daar een ruisarme versterker op aan te sluiten met een (zeer) hoge ingangsimpedantie, kun je dat zwakke signaal bij nagenoeg gelijke signaal-ruisafstand versterken tot het niveau waarmee je ontvanger kan werken.

Een mini-whip (zonder al die elektronica) is een verdomd slechte zendantenne, maar het is, mits opgesteld op een goede plek, nog steeds een goede ontvangstantenne. Zelfs zonder die elektronica werkt dat op die manier op de lagere kortegolfbanden niet onaardig.

Natuurlijk moet je daar de nodige elektronica aan toevoegen om hem te laten werken, maar dit is in feite niet meer dan een impedantie-aanpassing d.m.v. een stroomversterker.

PA2S
Berichten: 401
Lid geworden op: 07 mei 2017, 22:17
Roepletters: PA2S

Re: Reciprook

#28 Bericht door PA2S »

PA0ETE schreef:Het is niet alleen zo, dat bij een slechte antenne (op HF) het ruisniveau (met name onder 10 MHz) vrij hoog ligt.
Waar ik op doelde, is de achtergrondruis (atmosferisch, man made etc). Dat heeft met een goede of slechte antenne niets van doen.

Zie dit rapport: http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec ... !PDF-E.pdf

Figuur 2 is een bekende grafiek waarin is aangegeven wat de 'externe' ruisfactor (Fa) is. Curves D en E zullen in de praktijk het meest van belang zijn. In een rustige omgeving zal het in de buurt van D liggen (ik laat ruis door bliksem etc even buiten beschouwing). Wanneer man made noise overheerst, dan zal curve E dichter bij de waarheid liggen.

Op 10 MHz is D ongeveer 30 dB en E ongeveer 50 dB. Ofwel vergelijkbaar met een ontvanger met een ruisgetal van 30 tot 50 dB. Bij een redelijk gevoelige ontvanger is de ruistoename bij het aansluiten van de antenne aanzienlijk. Dit is tegelijkertijd het "budget" dat je kunt weggeven, zonder dat je ontvangst (S/N) slechter wordt.

Dit budget kun je bijvoorbeeld "besteden" aan richtinggevoeligheid en daarom zijn inefficiënte richtantennes zoals Beverages en flags als ontvangstantenne prima bruikbaar. Uiteraard is een kleine antenne zoals een mini-whip ook geschikt voor ontvangst, want als de voorversterker een laag ruisgetal heeft, dan mag de gain op 10 MHz gerust -25 dB zijn, zonder dat je signaal/ruisverhouding offert.

Qua ontvangen signaalvermogen zullen antennes m.i. reciprook zijn (in het verre veld) maar qua signaal/ruis verhouding is het dus heel anders.

Wat experimenten op VHF (4 meter) lieten zien dat een langere yagi niet alleen meer signaal oplevert maar ook minder ruis (ehhhm troep) ontvangt door de betere directiviteit. Daar snijdt het mes dus letterlijk aan twee kanten. De winst bij ontvangst is groter dan alleen de winst in versterking! Daar heb ik trouwens nog weinig over gelezen (kan aan mij liggen hi).

Nog iets over de mini-whip: in dit artikel http://www.pa3fwm.nl/technotes/tn07.html beschrijft Pieter-Tjerk de fundamenten onder deze antenne. De antenne meet de potentiaalverschillen tussen mast en plaatje. De mast maakt onderdeel uit van de antenne en wanneer deze troep oppikt, ontvang je die ook. Het is daarom van belang om met plaats, aardvlak en dergelijke te experimenteren, want het maakt veel uit. Ook heb ik gemerkt dat mantelstroom over de coax spelbreker kan zijn, waardoor je toch man made troep ontvangt.

Ik heb nog een proef op stapel staan met een ding dat is afgeleid van de mini whip, maar dan richtinggevoelig moet zijn en tevens gebalanceerd. Als het wat wordt, zal ik er zeker verslag van doen!

73, Henk

PA2S
Berichten: 401
Lid geworden op: 07 mei 2017, 22:17
Roepletters: PA2S

Re: Reciprook

#29 Bericht door PA2S »

Als aangegeven, een idee uitgeprobeerd (daar was onze registratie voor bedoeld, dacht ik...) met een dubbele antenne met daartussen een gebalanceerde transmissielijn. Het experiment had twee doelen.

Het eerste doel was om te zien of er richtinggevoeligheid zou ontstaan. Het tweede was om te zien of de mini whip zich als een soort eindgevoede microantenne zou gedragen.

Een versterker met FET werd gevoed met een batterij en de antenne bestond uit 2 maal een heel korte dubbele dipool (ca. 1 meter per kant) op een boom van ca. 3 meter. De beide dipolen aan de uiteinden, bestaande uit stukken draad op glasvezel tentstokjes, tussen de dipolen 450 Ohm kippenladder met een 180 graden draai erin. De versterker was aangesloten aan een zijde, zodat het signaal van de andere dipool voor een richting precies 180 graden zou draaien en voor de andere richting met ca. 6 meter faseverschil.

Het geheel was aangesloten op een kleine batterijgevoede kortegolf ontvanger, direct bij de versterker. Dus geen transmissielijn ertussen.

Er kwam amper signaal uit en er was geen merkbare richtinggevoeligheid. Aan de voorversterker lag het niet, want als ik de versterker aansloot op een "gewone" mini whip, werkte het "gewoon".

Ook met een enkele dipool was de signaalsterkte laag, nauwelijks anders dan met de dubbele.

Conclusie
De dipool kan niet anders zijn dan een heel korte, met een zeer lage impedantie, zoals de computerberekeningen dat ons vertellen. De natuurkundige wetten van meneer Ohm en zo (die iedere amateur zou moeten kennen hi) zijn lastig te breken...

Maar waarom doet de mini whip het dan zo goed?

Tijdens mijn jeugd had ik ontdekt dat wanneer je met een draagbare radio in de buurt kwam van masten, zoals een hoge lantarenpaal, dat dan de ontvangst veel sterker werd. Later begreep je dat het om overdracht ging vanaf de mast, die veel meer vermogen ontving dan jouw kleine radiootje.

Bij de mini whip is de kans 99,9 % dat de voedingslijn of mast onder de antenne het werk doet en dat de whip het veld opppikt, dat aan het einde van de "voedingslijn antenne" bestaat. Je ziet op de afbeelding van PA3FWM (link in vorig bericht) dat de veldlijnen aan het uiteinde van de mast heel dicht bijeen lopen en het veldsterkteverschil is op die plaats dan ook groot. Het artikel van PA3FWM noemt een experiment met een whip, die via een glasvezelverbinding was aangesloten met zero ontvangst als resultaat.

Dit maakt de mini whip zeker geen slechte antenne, maar antennes in een luciferdoosje?

73, Henk

HB9FXF
Berichten: 44
Lid geworden op: 06 apr 2008, 12:09
Roepletters: HB9FXF

Re: Reciprook

#30 Bericht door HB9FXF »

Onlangs ben ik weer aan de slag gegaan met ft8. Ik gebruik nu een symmetrische Antenne Met open lijn
De Antenne ist 2x10meter en is als een inverted v gespannten op een schuifmast van 10 Meter.
Wat ik bemerkt is dat de rx/tx raporten op 40 Meter gelijk zijn. Hoe hoger de frequentie hoe groter het verschil in de raporten, op 10meter bijvoorbeeld zijn der raporten die ik geen wel 20db hoger dan de raporten die ik krijg. Hoe kan dat toch, ik heb geen idee.

Groet, Jeroen

Plaats reactie