navbar.frm 20180310
ATTENTIE. . VAKANTIE ONDERHOUD . . Bijeenkomst op 18 oktober 2018 . . Elke zondag 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde .
W

Over aarding

Samenvatting

Een enthousiaste amateur in onze regio ging zijn tuin renoveren. Daarbij zou ook een stenen terras gelegd worden van zo'n 100 vierkante meter.

De gedachte kwam op om, onder de stenen toplaag, een groot scherm van metaal in te graven. Heeft dat een gunstig effect op de antenne opstelling?

Er bestaat helaas niet iets dat 'aarde' heet, jammer. Het hangt samen met het feit dat als geleiders afmetingen groter dan 1/10 golflengte hebben, ze beschreven moeten worden als golfgeleiders. Zo'n plaat gedragt zich dan als capciteit of zelfinductie, afhankelijk van de frequentie.

Voor 50 Hz is het zinvol om een lage aardweerstand te hebben. Dat doe je met een of meerdere buizen tot diep in de grond. Daarmee voorkom je hoge spanningen in het geval van kortsluitingen, bijv.

Voor VHF en hoger is de grond een condensator met grote verliesweerstand. De indringdiepte in de grond is gering, Dus moet een aardscherm BOVEN de grond worden geplaatst. Maar de afmetingen moeten groot zijn t.o.v. de uitstraal hoek van de antenne, die zo hoog mogelijk geplaatst moet worden. Je gebruikt op VHF de gereflecteerde golf niet die van jouw terras afkomt (opstraal hoek te groot).

Voor HF is de afstand van de antenne tot de grond in de orde van de golflengte.
Vanwege het skin effect dringen de golven gedeeltelijk de grond in. Dan kan een boven de grond geplaatst goed geleidend aardvlak een verliesarme tegencapaciteit geven. dus verstemming van de antenne, maar minder aardverliezen. (scheelt misschien max 3 dB).
Een scherm onder de grond zal naarmate de frequentie hoger wordt minder effect opleveren, omdat t.g.v. het skineffect de stroom toch in het bovenstelaagje van de grond gaat lopen.
Bovendien zal in jouw geval de soortelijke weerstand van jouw terrasstenen sterk afhankelijk zijn van de vochtigheid en daardoor verstemming opleveren afhankeijk van de weersgesteldheid.

Een heel ander verhaal wordt het als er gebruik wordt gemaakt van een HF-vertical, die
meestal direct op de grond wordt gemonteerd.

In Electron van juni 2010 staan experimenten beschreven met een antenne opstelling. Een vertical is geinstalleerd naast een kampeerwagen die (gedeeltelijk) boven een kunstmatig aardvlak is aangebracht. Uit de metingen blijkt duidelijk dat zo'n vlak invloed op de VSWR en impedantie van de antenne heeft.
Je ziet in de literatuur dan ook meestal dat geisoleerd boven de grond een 1/4 lambda draad horizontaal wordt uitgespannen, verbonden aan het aardpunt van de vertical. Door de directe nabijheid van de grond zullen de verliezen in die draad sterk afhankelijk zijn van de verliezen in de aarde. Door meerdere draden stervormig aan te brengen met doorverbindingen op diverse afstanden van het voetpunt kunnen de verliezen worden teruggebracht.

Een indruk van de doordringdiepte geeft onderstaande tabel, de globale doordringdiepte, afhankelijk van grondsoort voor diverse frequenties:

0.15 MHz 3 MHz 10 MHz
zeewater 80 cm 14 cm 8 cm
zoetwater 1.5 m 5 m 2 m
veengrond 20 m 7 m 3 m
zandgrond 30 m 10 m 4 m
stad 30 m 15 m 5 m

Uit de tabel kan opgemaakt worden dat ten gevolge van de capaciteit tussen antenne en aarde altijd stromen door de aardweerstand zullen lopen, dus extra verliezen opleveren.
Dit kan allen worden gereduceerd met een van aarde geisoleerd kunstmatig aardscherm op enige afstand boven de aarde gemonteerd en op een geringe tegengestelde spanning aangesloten. Een gunstig effect van een dergelijke kunstaarde heeft wel degelijk zin op de lage HF banden.
In mijn presentatie, een aantal jaren geleden, over de LF band ben ik uitvoering
ingegaan op de aardproblematiek op de verschillende frequentiebanden.

We moeten uit het voorgaande konkluderen dat een ingegraven aardscherm zonde is van de moeite. (PA0PHB)

(pa0phb)
2010/06/06
Pieter J. T. Bruinsma, PA0PHB

Meer informatie:

. .