SWR & CB

 

Ofwel Standing Wave Ratio (= staande golven verhouding) en Citizen Band in lange vorm.

CB mag duidelijk zijn: de ‘11meter band’ met radiofrequenties tussen pakweg 27 en 28 MHz, vandaar ook soms de ‘27 MC’ genoemd (Mega Cycles = de Engelse benaming voor Mega Hertz, de eenheid van frekwentie) Nog gekker: CB werkt dus met 27 tot 28 miljoen trillingen per seconde. 😊

 

Die ‘11m band’ slaat op de zogenaamde golflengte. Hoe hoger de frequentie hoe kleiner de golflengte (lees: de antenneafmetingen) en omgekeerd, hoe lager de frequentie hoe langer de golflente (en de bijhorende grotere antenneafmetingen).

 

Zie ook het artikel op deze site rond Antennes.

 

SWR is een ietsjes moeilijker begrip: kort gezegd is het de verhouding tussen uitgestraalde en teruggekaatste radioenergie (lees: vermogen in Watt). Lees dus wél goed: SWR is alléén van belang bij uitzenden van radiogolven en niet bij het ontvangen ervan!

 

Een algemeen zendtraject bestaat uit de volgende ‘onderdelen’:

 

-

Een energiebron: de CB-zender,

-

Een transmissielijn: de coax-kabel,

-

Een antenne: radio-energie omzetten in electromagnetische straling,

-

De “Ether”: het medium waarin de radiogolven zich verplaatsen.

-

 

In een ideaal geval zal het vermogen (bv 10Watt) dat uit een CB-zender komt, zonder verliezen via de COAX-kabel getransporteerd worden naar de antenne die 100% van dit vermogen, dus eveneens 10Watt, zal ‘afgeven’ als radio-golven in de Ether.

 

Tot zover de ideale theorie. Dan nu de praktijk: het toverwoord is hier IMPEDANTIE. Dit is een moeilijk woord om aan te duiden welke weerstand in heel dat traject wordt veroorzaakt. In de ‘gewone’ elektriciteit spreken we in de regel over ‘weerstand’, uitgedrukt in de eenheid Ohm en voorgesteld door de hoofdletter R.

 

Impedantie is ook een soort weerstand maar dan voor hoogfrekwente wisselspanningen zoals radiogolven en wordt aangeduid met de hoofdletter Z. De effectieve waarde wordt eveneens in Ohm gegeven.

De impedantie van (de meeste) zenders, de impedantie van (de meeste) antennes en de karakteristieke impedantie van een coaxkabel is in de regel (bijna) altijd 50 Ω.

 

Waarom dit zo is?

Simpel: om een optimale overdracht van vermogen te bewerkstelligen.

 

Maar waarom net 50 Ω?

Die 50 Ohm is een compromis tussen maximale overdracht en minimale verliezen. In de wiskundige theorie is het zelfs exact 51,1 Ohm. 😊

Spijtig genoeg is zo’n zender-antenne traject verre van ideaal en zullen er meetbare verliezen optreden. Deze meetbare grootheid noemt men nu SWR en is te meten met, hoe kan het ook anders, een SWR-meter.

 

Je kan dus ook stellen dat een SWR-meter eerder een ‘verlies’meter is en het is nu zaak om die verliezen zo laag mogelijk te houden. Verliezen, ook wel demping genoemd (en uitgedrukt in dB ofte DeciBel)

 

1. Eén van de manieren om dit te verwezelijke is het traject zo kort mogelijk te houden tussen zender en antenne want elke meter coaxkabel geeft verliezen! Met dien verstanden dat een te korte coaxkabel ook voor SWR kan zorgen, in een basis opstelling (thuis installatie) kan men best gebruik maken van een (dikkere) 10mm coaxkabel met toch een minimum lengte van 15meter of meer.

 

2. Een betere (lees duurdere) coaxkabel heeft minder verliezen (kleinere of lagere demping dus).

 

3. De juiste en afgestemde antenne gebruiken voor de gebruikte frequentie – ‘tunen’.

 

4. De antenne zo vrij mogelijk opstellen zodat de radiogolven zo goed mogelijk afgegeven worden aan de Ether.

 

5. Afhankelijk van het type antenne zal ook de opstellingshoogte een rol spelen.

 

6. Vermijd (geleidende of magnetische) metalen in de buurt van de antenne.

 

7. Zorg dat het hele transmissie- en antennegedeelte het aangeboden vermogen van de zender kan verwerken.

 

8. Gebruik de beste connectors en zorg dat ze goed gelast, geklemd of gesoldeerd zijn en dat vocht er niet kan indringen.

 

9. COAX-kabel niet korter buigen dan aangegeven in de specificaties.

Het grootste nadeel van een ‘slechte’ SWR: de NIET uitgestraalde energie (door de antenne) wordt teruggekaatst naar de zender.

Ook slecht gemaakte connecties onderweg in COAX zullen een deel van de energie terugkaatsen. En niet alleen slechte maar ook ook de meest perfecte! Dit heeft als voornaamste gevolg dat de efficiëntie van de antenne verlaagd – minder sterke radiogolven dus.

 

Maar het grootste gevaar schuilt in beschadiging van de zender. Die is er niet op gebouwd om zendenergie terug te krijgen en gaat dus in de regel stuk als er geen beschermingsmaatregelen genomen zijn.

Zelfs het plaatsen van een SWR-meter in het transmissietraject zal een negatieve invloed hebben. ☹

 

En dan nu het leukste deel:

SWR meten

Voor het meten van SWR zijn er leuke, goedkope, beter tot perdure meetapparaten. En dus zal het gemeten resultaten ook niet altijd 100% betrouwbaar zijn.

Er zijn SWRmeters met een 1-naaldsmeter, met dubbele (2-)naaldmeters en zelf met digitale weergave in cijfers. Vele SWR-meters functioneren ook veelal als vermogensmeter (Power).

Bij de 1-naalds meters zijn meestal enkele handelingen nodig, bij 2-naaldmeters is dat eenvoudiger en bij digitale meters is het ook meestal eenvoudiger. SWR-meters worden niet alleen gebouwd voor een bepaald frequentiegebied maar ook voor een afgebakend vermogen. De gebruikelijke toestellen gaan van 10W tot 100W (soms ook 300W of zelfs tot KW!) Op de meeste 1-naalds meters vind je in de regel 2 schakelaars en 1 draaipotmeter: 1 schakelaar voor het vermogen en een andere schakelaar voor de eigenlijke SWR-meting. De potentiometer is voor de ijking en de meter heeft een speciale schaalverdeling.

 

De gebruikelijkste meetmethode bij een 1-naalds meter:

 

-

Zet de zender op een laag vermogen (maximaal 10W) Je kan hiervoor ook de meter gebruiken omdat er ook meestal een WATT of PWR-schaal is voorzien.

-

Schakel de zender om naar een (zo mogelijk) leeg kanaal – in de regel in het midden van de CB-band of pakweg kanaal 20-22 (27,205 tot 27,225 Mhz)

-

Zet de modulatiemodus alvast op FM. SSB kan ook maar dan moet je héél goed kunnen fluiten of via een signaalgenerator een constante geluidstoon tussen 800-1200 Hz aanbieden als ‘microfoonsignaal’

-

Zet de schakelaar PWR-SWR in de stand SWR.

-

Draai de potentiometer helemaal linksom (tegen de klok in)

-

Zet nu de schakelaar 10W/FWD – 100W/REF in de stand 10W/FWD

-

Schakel de zender in (PTT) en regel met de potentiometer tot de naald netjes in het rode gedeelte op de letters SET staat (of waarde 10 van de bovenste Wattschaal) of op 10 op de eventueel aanwezige lineaire F.S. schaal onderaan.

-

Schakel nu de zender even uit, zet de schakelaar 10W/FWD – 100W/REF in de stand 10W/FWD nu in de stand 100W/REF.

-

Schakel de zender opnieuw in en lees de waarde af op de SWR schaal (die met het rode deel aan de rechterzijde)

-

Hoe lager de waarde hoe beter: 1 is perfect, tot 2 is aanvaardbaar, hoger is gevaarlijk tot zéér gevaarlijk – het rode gedeelte!

 

Herhaal dit hele gedoe voor de allerlaagste frequentie (pakweg kanaal 1) en de hoogste frequentie (pakweg kanaal 40) En schrijf de gevonde SWR-waardes op. In theorie en met een goed afgestelde antenne zullen de beide ‘uiteinden’ van de CB-band (Kanaal 1 en 40) bijna gelijk zijn en zal de waarde in de kanalen 20-22 de laagste waarde vertonen.

 

Nu zijn er vele CB’ers die ook iets hoger op de band gaan. Pakweg tot 28,315 Mhz (ook wel eens kanaal 80 genoemd) omdat de gebruikelijke DX (lange afstands connecties) net in dat gedeelte van de CB-band te vinden zijn. Ter info: 27,555 Mhz is zo’n internationale DX-oproep-frequentie. In dit geval is het handig om ook op die hogere frequenties een SWR-meting uit te voeren en dan pakweg 27,395 (kanaal 39) als ‘midden’ te nemen.

 

Bij een 2-naalds, ook wel eens ‘Cross-needle’ of kruisnaald meter is het in de regel iets eenvoudiger omdat je door die beide naalden zowel het vermogen als de SWR tegelijk kan meten. Meestal is het voldoende om de vermogenschakelaar in de laagste stand te zetten. (10 of 20W)

Zet de zender net zoals hierboven en druk de zendknop in (PTT-knop) – beide naalden slaan nu uit, de (meestal) linkse naald geeft het vermogen aan en de rechternaald de SWR-waarde. Al is het aflezen van die effective SWR-waarde soms iets ingewikkelder: de schaalverdeling is wat men noemt niet-lineair – het is geen rechte lijn maar een aantal schuine tot vertikale (rode) strepen. De SWRwaarde is te vinden op het kruispunt van beide naalden.

Digitale meters hebben de leukste gebruikers ‘interface’: exacte waarden, hetzij in digitale cijfers, in dB, hetzij ook in de gebruikelijke % of in dezelfde cijfers als bij naaldmeters. Een lager getal of waarde is beter.

SWR 'regelen'

Dit is het moeilijkste deel van SWR, namelijk door ingrepen in het transmissietraject de SWR zo laag mogelijk instellen.

 

-

Hou COAX-kabel zo kort mogelijk (min 60 cm voor tussenkabels)

-

Gebruik de beste kwaliteit COAX-kabel (lees: zo min mogelijk demping BV RG58)

-

Zorg voor goede kabel- en stekkerverbindigen.

-

Trim (of Tune) de antenne indien deze is voorzien van deze mogelijkheid.

-

Trim eventueel de coaxkabel ook optimaal.

De oorzaken vinden van een hogere SWR is een lastige taak. Wat kan helpen is een goede zogenaamde DUMMYLOAD (is eigenlijk een soort ideale antenne) van die eerder aangehaalde 50 Ohm en die in staat moet zijn om het af te geven vermogen van de zender te dissiperen (lees: omzetten in warmte) Dit is meestal een zwarte doos met daarin een paar zware hoogvermogenweerstanden op een koelplaat en een gebruikelijke SO-239 antenneconnector.

 

Enkele veel voorkomende oorzaken:

 

-

slechte lassen in de coax-kabel.

-

Te dunne coax voor een te lange afstand: dit geeft een hoge demping zodat de ingestuurde energie niet tot aan de antenne raakt en dus ook niet wordt uitgestraald!

-

Het verkeerde type COAX (93 of 75 Ohm bv)

-

Verkeerde antenne of slecht getrimt. (getuned)

-

Water ergens in het traject.

Aangezien een hoge SWR betekend dat veel energie teruggekaatst wordt naar de zender kan je als eerste de coax-kabel uitmeten en eventueel ‘trimmen’ op een zo laag mogelijke SWR. Dit trimmen is een mechanische manier om de kabel in te korten met kleine stukjes (cm) en vooral ZONDER hierbij sluiting te maken tussen de kern en de ommanteling/afscherming!!!)

-

Zet je zender op het laagst mogelijke vermogen (1 tot 5W)

-

Zet op het middelste kanaal van de CB zoals je die wenst te gebruiken (1-40 of 1-80)

-

Schakel om naar FM modulatietype

-

Leg de coaxkabel zo lang mogelijk vlak en in een rechte lijn.

-

Ga KORT in zending en zet de meter in FWD-stand en regel de naald tot de SET-stand

-

Ga uit zending en schakel in REF-stand (die REF is de afkorting van REFlected)

-

Ga KORT in zending en lees de SWR-waarde af.

-

 

Door het open einde van de coax zal de SWR vrij hoog zijn. De zendenergie kan nergens heen en wordt teruggekaatst door het uiteinde van de coax-kabel. De signaalsterkte wordt

verminderd door de demping van de coax – de eerste keer bij het ingaan en doorlopen tot het uiteinde en een 2 keer bij het terugkeren naar de zender.

-

De verliezen heen EN terug (demping) maken dan de SWR uit. Je kan nu met een kniptang de coax-kabel ‘bijknippen’ WEES VOORZICHTIG dat de kern nooit de ommanteling/afscherming raakt = kortsluiting.

Is deze trimming écht nodig? Bwà: als je met hoge vermogens werkt en een lange COAX-kabel is het aan te raden. Bij vermogens tot pakweg 40W en goeie kwaliteit coaxlentes tot 50m heeft het veel  minder invloed op de SWR dan een verkeerd getrimde antenne.

 

VOORBEELD van een (zeer) hoge SWR meting, vermoedelijk een coax die in Kortsluiting staat.

De juiste SWR waarde moeten we aflezen waar de 2 naalden elkaar kruisen dit is hoger dan infinitie in dit geval, wat kan duiden op een coaxkabel die KORT ligt.

SWR & antenne

 

Hier brandt de lamp: dit is de voornaamste oorzaak van een hoge SWR: verkeerde antenne voor het te gebruiken frequentiegebied of een slechte afgeregelde antenne. De meeste (niet alemaal!) CB antennes zijn voorzien van een trimming. Dit kunnen 1 of 2 ringen zijn, maar de SWR regeling is een kwestie van de lengte van je antenne aan te passen. Dus het kan ook zijn dan je uw antenne (meestal bij aluminium antennes) moet in- of uitschuiven of vooral bij mobiele antennes een regelvijs onderaan of bovenaan de vertikale antennespriet. Door verschuiven/draaien van deze trimmers kan je het werkingsgebied (lees laagste SWR) inregelen.

 

Dit kan op 2 manieren

 

-

Je beschikt over een SWR-meter

-

Je beschikt over een zogenaamde Antenne-analyzer of een VNA (Vector Network Analyzer).

 

Met de SWR-meter tussen de zender en de coax+antenne eerst de SWR meten en dan pas inregelen.

 

 

 

 

Antenne-analyzer

 

 

Voor dat inregelen moet je dan wel aan die ringen of vijsjes kunnen draaien om de SWR naar onder of naar boven te verschuiven. En dan maar terug meten, schuiven, inmeten enz...tot je de laagste SWR-waarde gevonden hebt.
Met een Antenne-analyzer of VNA heb je geen zender of coax nodig, hoogstens een korte ‘pigtail’ (30 cm coax van hoge kwaliteit) tussen het meetapparat en de antenne. Zo’n dergelijk apparaat kan na correct te zijn ingesteld en ge-ijkt, een meetsignaal (sweep) sturen in de antenne en tegelijkertijd een grafische voorstelling maken van de SWR-curve in echt-tijd (real time) je ziet dus de SWR verschuiven op de display van de meter als je de trimming verandert. Instellen naar de laagste waarde in je gekozen band en klaar.

Eens de SWR is geregeld naar het laaste peil kan je de SWR-meter uit het transmissietraject halen.
Dat scheelt alweer een paar mini-dB’s aan demping. Maar de meeste CB’ers laten die SWR meter in de transmissielijn zitten als visuele indicatie van ofwel het uitgestraalde vermogen als de actuele SWR of beide tegelijk bij een cross-needle of digitaal exemplaar.
Er zijn ook antennes te koop die niet getrimd kunnen worden: die zijn af-fabriek zo geconstrueerd dat ze een relatief lage SWR hebben over de band waarvoor ze gemaakt zijn (de GAIN MASTER bijvoorbeeld).

Een klein woordje over de zogenaamde antenne-tuner, hetzij ingebouwd in de radiozender, hetzij als losse unit naast de tranceiver of zelfs helemaal aan de voet van de antenne. In CB-land minder van belang. De grootste taak van dit hulpmiddels is er zorg voor te dragen dat zo min mogelijk zendenergie in de eindtrap van de zender terugkeert. Het betekent niet altijd dat de antenne beter presteert!

Extra suggesties of tips worden steeds ten zeerste geapprecieerd.
73’s
Big Brother
Voor UVArx 
MET DANK AAN
Light Shelter
Stan
Jan
Wim
Lima Bravo
Toto
Ciske
Mississippi
Gilbert
Chris
Christiaan
ALLRIDE
Copyright © Light Shelter 2023. All right reserved.