de radio amateur logo

Gamma Match wat is het en hoe werkt het?

 

 

 

Gamma Match, wat is het en hoe werkt het?

Een Gamma Match is een antenne constructie die zorgt voor aanpassing van de impedantie aan je voedingskabel.  Daarbij zorgt deze constructie ook nog voor aanpassing tussen asymmetrische coax kabel en een symmetrische dipool antenne.

‘Gamma’ is de letter Г (een omgekeerde L) uit het Griekse alfabet. Er is sprake van een L vormige aansluiting op de dipool antenne.

Dit artikel geeft achtergrond informatie over Wat en Hoe en praktische tips waar je mee aan de slag kunt.

Het grootste voordeel van deze match is dat hij grote vermogens aankan en daarbij relatief eenvoudig valt te construeren.

 

Wanneer pas je een zo’n constructie toe?

Dipool antennes zijn symmetrisch en worden vooral in de hogere HF, VHF en UHF banden toegepast. Zeg maar vanaf de 11 Meter band (27 MHz) en hoger.

Het groot voordeel van een dipool antenne is dat je geen besognes hebt met radialen of een grondvlak aarde. 

Je ziet dipool antennes ook wel toegepast worden op de 20 Meter band (14 MHz) maar dat is helaas alleen weggelegd voor Zendamateurs met veel eigen grond naast hun woning en geen buren nabij die zich aan deze antenne en bijbehorende grote en hoge mast kunnen storen.

Voor de aanpassing tussen de Dipool en de Coax Voeding kun je natuurlijk ook met een Balun (omzetting balanced naar Un-Balalanced) gaan werken. Het nadeel van een Balun is dan weer dat het een massieve windvanger is en ook extra gewicht toevoegt in de top van je antenne mast.  

Bij kleinere vermogens is een Balun constructie technisch wel weer iets makkelijker te fabriceren.

 

 

Hoe werkt het?

De figuur hieronder geeft het principe schema van deze antenne aansluiting weer.   

Gamma match principe  

In deze aansluiting wordt de mantel van de coaxkabel verbonden met het midden van het aangedreven element. De straler/dipool buis.

Die aansluiting op het midden is mogelijk doordat de hoogfrequentie spanning van je radiosignaal op dat punt bij een halve golflengte antenne altijd nul is. Onderstaande afbeelding geeft dat weer en je ziet ook dat de stroom op dat voedingspunt maximaal is.

 

spanning-_en_stroomverdeling_op_halve_golf_dipool

 

De ‘hete’ centrale ader van je coax kabel, zag je op de vorige afbeelding, wordt via een variabele condensator en een tweede buisje een stukje verder op de straler aangesloten.

 

 

De werking van de Gamma Match in Jip en Janneke taal

Het extra buisje met verbindingsstuk naar de straler, de gamma match, vormt samen met dat stuk straler een inductieve kring. De lengte van dit buisje en de afstand tussen de straler en het buisje bepalen samen de impedantie van die inductieve kring.

De condensator die in serie staat met deze inductieve kring moet er voor zorgen dat de dipool die in resonantie was voor de gewenste frequentieband en die die dat nu niet meer is omdat er extra inductie is toegevoegd, toch weer in resonantie komt op de frequentie (band) die je wilt gebruiken.

Feitelijk heeft de kant van de dipool waar de gamma match zit een te hoge inductie gekregen waardoor resonantie moeilijk realiseerbaar wordt op de gewenste antenne frequentie. Om die reden kort je deze kant van de dipool ongeveer 10% in wat reductie van inductie oplevert.

Als je het juiste instelpunt, de juiste capaciteit voor resonantiewaarde hebt gevonden zou je die variabele condensator kunnen vervangen door een vaste condensator met dezelfde waarde. De waarde van die capaciteit ligt tussen 10 en 20 pF voor de 2 M band en tussen 50 en 90 pF voor de 10-11 M band. Vuistregel is 7 à 8 pF voor elke meter van de golflengte die je gebruikt.

De gewenste waarde van die condensator wordt dus bepaald door de lengte van je dipool, de lengte van je gamma buisje en de afstand tussen de dipool en het gamma buisje.

 

Impedantie aanpassing

De laatste afbeelding hierboven liet zien dat de spanning op de antenne op het koppelpunt halverwege de dipool nul volt is en de stroom daar maximaal is.  De aansluitimpedantie zal daar dus minimaal zijn.  In de praktijk ergens rond 36 ohm.

Nu is de hete aansluiting van de coax via het gamma buisje op een aantal centimeters vanaf het midden aangesloten. Daar is de spanning wat hoger en de stroom is iets lager. De deling zal daarom een hogere ohmse waarde opleveren.

Door nu met het koppelstuk te schuiven kunnen we proefondervindelijk vaststellen waar het 50 ohm punt zich bevindt.

 

Unbalanced

De Antenne is nu feitelijk voor de coax voeding niet meer in balans omdat de impedantie die de mantel van de coax ziet anders is dan de impedantie die de kern, de hete kant van de coax ziet. De coax is ook niet in balans dus dat past bij elkaar.

 

 

Gamma Match, praktische uitwerking

Onderstaande afbeelding geeft weer hoe je zelf een gamma match kunt samenstellen.

 

Dipool met gamma match voor 27 28 MHz

 

Deze afbeelding laat verschillende mogelijkheden zien voor de Coax aansluiting op de dipool.

 

aansluit mogelijkheden van Coax op Gamma Match dipool

 

Onderstaande afbeelding geeft met een zekere bandbreedte wat details over dimensionering voor als je aan de slag gaat.

 

Dipool met gamma match voor 27 28 MHz plus

 

 

Over die details een paar opmerkingen

Op Internet vond ik wel vier verschillende programma’s die je kunnen helpen de juiste dimensies voor jouw antenne bij jou te gebruiken golflengte te berekenen. Daarnaast zijn er nog een aantal zendamateurs die zo’n gamma match gebouwd hebben en die daar weer andere dimensies bij hebben gevonden.

 

Die verschillende zijn verklaarbaar

Sommige collega’s binden de straler elektrisch vast aan de boom van een Jagi en sommigen zelfs ook nog de antenne mast. Theoretisch bezien moet dat kunnen want het middelpunt van de straler heeft een niveau van nul Volt.

Zo’n constructie beïnvloed echter wel de inductie en de capaciteitswaarden van de antenne en verstoren daarmee de benodigde waardes die de gamma match moet aanreiken. Mijn keuze is het daarom om de straler/dipool te isoleren ten opzichte van de boom en/of de mast.

Daarnaast is de omgeving van de antenne van invloed op de aanpassingscondities die de Gamma constructie moet realiseren. Dakgoten, bomen, de hoogte van je antenne boven de grond of boven je huis beïnvloeden allemaal je antenne.

 

Experimenteren hoort erbij

De voorgaande afbeelding geeft je een aantal afmetingen met een bandbreedte voor afwijkingen en enkele vuistregels voor berekeningen. Bedenk daarbij dat hoe groter je de inductie van je gamma constructie laat zijn des te meer capaciteit je nodig hebt om die inductie te compenseren.

Meer capaciteit kun je ook verkrijgen door de straler aan de gamma kant iets in te korten.

 

 

Nog wat constructie praktijk voorbeelden van de Gamma Match

 Verschillende koppelstuk montage mogelijkheden.

 

koppelstuk en montage mogelijkheden gamma match

 


Een condensator gemaakt met een buisje en een stuk dikke coax waarvan de mantel is verwijderd.

Condensator van buisje met dikke coax

 

 

Dipoolgewicht lichter maken

taps toelopende dipool

Je kunt overwegen de dipool lichter te maken en sommige collega’s doen dat met een taps toelopende dipool. Zij nemen een kortere stralerbuis en maken daar aan het einde een zaagsnede in. Dan voeren ze een stuk dunnere buis in de opening van de eerste en met een slangenklem zetten ze die vast.

Je moet wel rekening houden met minimaal 15 cm overlap en ook mag de dunnere buis niet meer dan 1 mm dunner zijn dan de binnendiameter van het dikke stuk buis. Veel winst maak je dus niet en je hebt te maken met het extra gewicht van de overlap en de slangenklem. Die laatste is ook nog een windpakker.

Persoonlijk zie ik daarom niet veel heil in deze aanpak. Bovendien zie je dat deze antennes zeker niet minder ‘doorhangen’ dan een massieve pijp van 22 mm aluminium.

 

 

Een gamma match kopen

Zie je op tegen veel geknutsel of wil je snel klaar zijn dan kun je ook een complete match kopen inclusief montage materiaal. Je ziet hem hier links afgebeeld. Leverancier is Fatboy via EBay.

een fastboy gamma mach kopen

De capaciteit is instelbaar tussen 25 en 75 pF wat hem geschikt maakt voor de 6, 10 en 11 meterband. De prijs is helaas niet gering. Ongeveer €140 plus €40 douane rechten en € 30 verzendkosten

 

 

Inregelen van de Gamma Match

Voor inregelen van de Gamma Match antenne heb je minimaal een SWR meter nodig. Bezit je een moderne transceiver dan zit die meestal al ingebouwd.

Ideaal is dat niet. Immers je meet met die meter niet alleen de antenne maar ook de coax voeding. En die voeding kan soms ook als ‘aanpassing’ richting shack functioneren.

Je kunt dan binnen een mooie aanpassing zien en voor je transceiver is dat fijn maar bij de antenne kunnen nog steeds flinke verliezen optreden als gevolg van mis-aanpassing.

Beter is het daarom om met een Rig Expert of met een Nano VNA de aansluitimpedantie van de antenne te meten en zo de Antenne af te stemmen op de door jou te gebruiken band.

Probeer eerst met de condensator (de buisjes meer of minder in elkaar schuiven) zo goed mogelijk op 50 ohm uit te komen. Daarna kun je met het koppelstuk schuiven (inductie aanpassen) om daar nog dichterbij te komen. Misschien hierna de condensator nog een keer finetunen.

Als derde optie, als je die mogelijkheid hebt, kun je ook de lengte van de dipool aan de Gamma kant inkorten. Hiermee neemt ook de capaciteit toe.

Hiermee moet je perfect op de gewenste frequentie kunnen uitkomen. Eventueel hierna de afstemcyclus nog een keer van voor af aan herhalen.

Zit je goed maak dan alle verschuifbare onderdelen goed vast.   

 

 

Conclusie

We zagen dat er heel veel verschillende uitvoeringen zijn van de Gamma Match. Ook zijn er veel verschillende ‘Guru’s’ en software aanbieders die allemaal claimen de juiste aanpak te hebben. Geen van allen blijken zij de wijsheid in pacht te hebben.

Zoals gezegd: zonder experimenteren kom je er niet.

Als je daartoe bereid bent en toe in staat bent kun je met een paar uurtjes knutselen leuke resultaten scoren. Een SWR van 1:1 en een effectieve dipool of Jagi Antenne behoren tot de mogelijkheden.
-
Koos Overbeeke

 

Terug van Gamma Match naar Antennes - Aarde

 

 


Reactie van Site volgers


Martin

Beste Koos, mag ik zo vriendelijk zijn je een spoedvraag te stellen?

Ik heb namelijk nu een steiger staan om een vochtprobleem in de gamma match op te lossen. Mijn vraag is: Beinvloed ik de impedantie te veel wanneer ik aan de onderzijde van de gamma match een aantal kleine gaatjes boor om het condens eruit te kunnen laten lopen?

Er zat nu behoorlijk wat vocht in en dus een rampzalige SWR. Alvast bedankt.

..Koos

Beste Martin, Een paar kleine gaatjes lijkt me geen enkel probleem geven. Maak ze overigens ook weer niet te klein want dan loopt het water er nog niet uit. Succes en groet, Koos

 

 

Je reactie en/of vraag
Vrijwel dagelijks ontvang ik vragen en reacties. Je krijgt altijd antwoord.

Bij publicatie zal alleen een Vraag en Voornaam zichtbaar zijn op de site.


Magic Word?