grondsysteem draden – Hoe ze werken | Counterpoise Wires - How they work | |||||
De term "tegenwicht" is veel dingen gaan betekenen in het gebruik van radioamateurs en ik zal proberen geen algemeen aanvaarde technische definitie voor de term te geven. De functie van een echt tegenwicht verschilt van die van de besproken draad, maar het maakt weinig uit hoe we het noemen - de draad werkt hoe dan ook hetzelfde. De term "tegengewicht" werd oorspronkelijk gebruikt om een systeem van draden te beschrijven dat dicht bij maar niet op de grond is geplaatst om een RF-verbinding met aarde te bieden door middel van de capaciteit tussen het tegengewicht en de daadwerkelijke aarde. Het tegenwicht was niet noodzakelijkerwijs ontworpen om resonant te zijn, maar was meer bedoeld om zoveel capaciteit te bieden als redelijkerwijs kan worden verkregen. Een soortgelijk effect verklaart het succes van onze HF-installaties voor voertuigen, waarbij de capaciteit van het chassis en de carrosserie van het voertuig ten opzichte van aarde zorgt voor onze r-f verbinding met aarde, waardoor onze verticale antennes met een zekere mate van efficiëntie kunnen werken. Op een afstand van ongeveer 10 meter kan de carrosserie van het voertuig dienen als een “tegengewicht”, maar op 80 en 40 meter is duidelijk iets anders nodig voor enige mate van efficiëntie. Het doel van de draad is niet in de eerste plaats om een capacitieve verbinding met de aarde te bieden (wat hij tot op zekere hoogte ook doet), maar eerder om de kast, het chassis, enz. van de transceiver - met name de GND-post op het achterpaneel - zo dicht mogelijk bij nul rf-potentiaal te brengen. De term "aangedreven grond" wordt dus gewoonlijk toegepast op een draad die is aangesloten zoals beschreven. Als de draad ¼ golflengte lang is bij de werkfrequentie, het uiteinde geïsoleerd is en niet te dicht bij de grond of metalen constructies is - die beide zouden kunnen dienen om hem te ontstemmen - dan in het nabije - veld van het stralende deel van het antennesysteem, de draad heeft stroom erin geïnduceerd. Deze stroom zorgt voor een spanningsgradiënt langs de draad, waarbij het "verre uiteinde" een spanningsmaximum heeft en het uiteinde dat op de radio is aangesloten een spanningsniveau van bijna nul heeft, vanwege de ¼ golflengte-afmeting. De "aangedreven grond" dient dus om radiofrequente signalen van de "antenne" op te vangen met als doel de radio "aarde" naar bijna nul radiofrequentiepotentiaal te "drijven". Vanwege de stroom in de draad is het eigenlijk een stralend onderdeel van het algehele antennesysteem en moet het als zodanig worden behandeld. Zelfs met onze vermogensniveaus van 5 watt kunnen aan het open einde aanzienlijke spanningen worden ontwikkeld. Straling van de aangedreven aarddraad is normaal gesproken geen groot probleem in de meeste veldopstellingen - het helpt waarschijnlijk! - maar in basisstations moet enige zorg worden besteed aan de plaatsing van de draad om de radiofrequentie-opname in apparaten in de buurt te minimaliseren. Vanuit theoretisch oogpunt is de werkelijke impedantie naar "aarde" - wat en waar dat mystieke referentiepunt ook mag zijn - vanaf de transceiver grondklem waarschijnlijk veel lager met de aangedreven grond dan men zou kunnen verkrijgen door een aardingspen te gebruiken met een draad tussen de pen en de transceiver. Een uitzondering zou kunnen zijn als men een in serie afgestemde resonantiekring in zo'n kabel gebruikt om de algehele impedantie te minimaliseren. Voordat je naar buiten rent om verschillende 8-10 ft grondstaven in moeder aarde te slaan, moet je je ervan bewust zijn dat de meeste aardstaven prima zijn voor 50 Hz en mogelijk voor bliksemafafleiding, maar in wezen waardeloos zijn voor r-f "aardings" doeleinden. Zelfs als we erin slagen een laagohmige verbinding met "aarde" te behouden, zijn er bij het verbinden van de stationsapparatuur met de staven geleiders nodig met eindige en vaak grote impedanties. Vandaar het gebruik van de "ground line tuners" zoals die verkocht worden door MFJ. Overigens, als je er een wilt bouwen, het schakelschema van de MFJ-931 staat op ON4UN's pagina 11-22. In meer dan 57 jaar amateurradio heb ik nooit een andere "stationaarde" gebruikt dan de veiligheidsaarde voor 50 Hz die door het elektriciteitsnet wordt geleverd. |
The term "counterpoise" has come to mean many things in amateur radio usage and I will steer clear of trying to give any sort of generally accepted technical definition for the term. The function of a true counterpoise differs from that of the wire under discussion, but it matters little what we decide to call it — the wire works the same regardless.
The term "counterpoise" originally was used to describe a system of wires placed near but not on the ground to provide an r-f connection to ground by means of the capacitance between the counterpoise and the actual ground. The counterpoise was not necessarily designed to be resonant but was more intended to provide as much capacitance as could reasonably be obtained. A similar effect accounts for the success of our vehicular HF installations where the capacitance of the vehicle frame and body to ground provides our r—f connection to ground and thus allows our vertical whips to operate with a degree of efficiency. At 10 meters or so, the vehicle body may serve as a groundplane of sores but clearly at 80 and 40 meters something else is needed for any degree of efficiency. The purpose of the wire is not primarily to provide a capacitive connection to the Earth (which it does to a degree) but rather is to place the cabinet, chassis, etc. of the K2 - specifically the GND post on the rear panel - at as near zero r-f potential as possible. Thus, the term "driven ground" is usually applied to a wire connected as described. lf the wire is ¼-wavelength long at the operating frequency, has its far end insulated and is not too close to the ground or metallic structures - either of which would serve to detune it - then in the near - field of the radiating portion of the antenna system, the wire has current induced in it. This current sets up a voltage gradient along the wire, with the "far end" having a voltage maximum and the end connected to the radio a near zero voltage level, due to its ¼ - wavelength dimension. Thus, the "driven ground" serves to collect r-f from the “antenna” for the purpose of “driving” the radio "ground" to near zero r-f potential. Because of the current in the wire, it is actually a radiating part of the overall antenna system and should be treated as such. Even with our 5 watt power levels, substantial voltages can be developed at the open end. Radiation from the driven ground wire is normally not a great problem in most field setups - it probably helps ! - but in home stations, some care should be taken in how the wire is placed to minimize r-f pickup in nearby devices From a theoretical viewpoint, the actual impedance to "ground" – whatever and wherever that mystica1 reference point may be - from the KAT2 ground post is probably much much lower with the driven ground than one could obtain by using a ground rod with a wire between it and the K2. An exception might be if one uses a series-tuned resonant circuit in such a lead to minimize the overall impedance. Before rushing out to pound several 8-10 ft ground rods into Mother Earth, be aware that most ground rods are fine for 50-Hz and possibly for lightning abatement, but are essentially worthless for r-f "grounding" purposes. Even if they did manage to maintain a low-impedance connection to "ground", connecting the station equipment to the rods involves conductors with finite and frequently large impedances. Hence the use of the "ground line tuners" such as those sold by MFJ. Incidentally, if you want to build one, the circuit diagram of the MFJ—931 is on ON4UN's page 11-22. In over 57 years of amateur radio I have never used a “station ground” other than the safety ground for 50 Hz provided by the power line system. R-f ground requirements for antennas are best resolved at the antenna, not in the shack. |