Eerder verschenen voorjaarsbrief van VERON afdeling Leiden e.o. en de Electron van juni 2025.

Dit jaar had een groepje van de technasiumafdeling van het da Vinci college zich opgegeven voor het CanSat project^[1]. CanSat is een competitie voor scholieren in de bovenbouw HAVO en VWO. Leerlingen bedenken in teams een missie, schrijven een onderzoeksvoorstel, bouwen een satelliet – in de vorm van een frisdrankblikje – met een microprocessor en sensoren of bewegende onderdelen en testen deze. Van de beste 10 teams wordt de CanSat gelanceerd. Het idee van dit groepje was om luchtmonsters tijdens de afdaling in te nemen. Zo’n project kent vele kanten: mechanisch, elektronisch maar ook software. De studenten moeten dat zelf oplossen maar mogen wel hulp van experts inroepen.

Hans PE1AAY en ikzelf zouden helpen bij het ontwerpen van een antenne die op de dalende satelliet moet worden gericht om de statusinformatie op te vangen. Voor de communicatie werd gebruik gemaakt van kant-en-klare digitale transceiverblokjes (APC220) waarmee de microcomputer in de satelliet en die op de grond konden communiceren. De antenne voor de satelliet was een staafantennetje, in feite een sleeve antenna^[2], zoals die werd geleverd met de transceiverblokjes. Voor de richtantenne suggereerde men een Yagi-antenne. De gebruikte frequentie ligt in de ISM-band, 434 MHz.

Yagi antenna

Nu had ik net daarvoor wat artikeltjes gelezen over een grappig ontwerp van een 2-elements richtantenne voor het volgen van weerballonnen^[3]. Het betreft een half-gevouwen dipool met een reflectorelement. In principe eenvoudig genoeg om na te bouwen door scholieren. Bovendien heeft de antenne het grote voordeel dat de impedantie 50 Ohm is.

Er waren een paar afwijkingen van het beschreven model. In de eerste plaats was de frequentie 401 MHz. De tweede was de gebruikte draaddiameter. Ik wilde een gangbare draadtype nemen en kwam uit op vertind koperdraad met een doorsnede van 2.5 mm². Kortom, het ontwerp moest worden aangepast.

NEC

Ik besloot meteen maar in het diepe te gaan dit keer en 4NEC2 van Arie Voors te installeren en een NEC4-licentie bij de LLL in de VS aan te vragen. Binnen redelijke tijd kon ik het programma laten doen wat ik wilde. Dankzij Owen Duffy, de auteur van bovengenoemd ontwerp, hoefde ik niet vanuit het niets te beginnen. Hij stuurde mij zijn ontwerp. De draaddiameter veranderen in de instellingen en de afstemming aanpassen lukte ook vrij snel. Het resultaat mag er ook wel zijn.

De praktijk

Het koperdraad wordt verkocht als aarddraad in een rolletje van 5 m. Dat moet glad getrokken worden. Ik veranderde een groot buigijzer voor 22 mm koperbuizen zo dat ik voldoende kracht kon uitoefenen om langere stukken op te kunnen rekken, dus net over de vloeigrens te trekken. Ik maakte beide elementen uit één stuk. Als boom wilde ik 25 mm pvc-buis gebruiken, daar had ik nog wel wat van liggen. De klemmetjes om de twee elementen vast te kunnen zetten heb ik samen met Arjen PD1JAB ontworpen en met zijn 3D-printer gemaakt. De contacten zijn gemaakt van stukjes messing buis dat net over de koperdraad glijdt. Hieraan is de coaxkabel gesoldeerd. De coax wordt van het voedingselement door de boom naar achteren geleid waar een ontvangertje aangekoppeld kan worden.

Dan aansluiten op de nanoVNA en afstemmen maar. Dat vereist, zoals gebruikelijk, wel wat oefening maar na wat gepruts kreeg ik de methode onder de knie. De resultaten kwamen prima overeen met de berekeningen en de afstanden en lengtes die ik uiteindelijk had ingesteld ook.

Vanzelfsprekend hebben we de antenne op school gedemonstreerd. De eerste poging ging mis: software-problemen. Maar de tweede ging wel goed. Het was een uitstekende antenne voor het CanSat-groepje.

Lancering

Het groepje had nog heel veel problemen te doorstaan. Maar toch, met hun tussenrapport hadden ze zich tussen de eerste 10 beste deelnemers geschaard en mochten ze meedoen met de lancering. Jammer genoeg hadden ze geen tijd om de antenne zelf te bouwen, dus ze gingen op pad met die van mij.

De lancering was een teleurstelling. Ze konden geen contact leggen met hun satelliet. Later bleek dat geen van de groepjes dat gelukt was. Ook kon geen van de satellieten gevonden worden. Het was op een militair terrein dus de jongens mochten niet zelf zoeken. Het doet vermoeden dat er iets met de lancering zelf is misgegaan maar daar zullen we nooit meer wat van horen.

Voor de technasiumgroep zal dat geen probleem zijn, ze hebben hun project volbracht. Er is geen tijd om een nieuwe satelliet te bouwen maar hun meetresultaten zeggen genoeg.

Conclusie

Naast dat we weer in de gelegenheid waren om jongeren kennis te laten maken met onze hobby is er nu ook een ontwerp van een zelfbouw-project om een vossenjacht-antenne in de vrije ISM-band te maken. Ik heb alweer een nieuw prototype gemaakt en zodra het wat mooier weer is ga ik daar weer mee aan de gang! Het lijkt mij leuk om met onze kleinkinderen eens op zoek te gaan naar een vosje!

Naschrift: later werd bekend dat de studenten als beste groepje werden beoordeeld, lees hier en hier meer.

---

[1] Zie https://esero.nl/projecten/cansat-competitie/

[2] Zie bijvoorbeeld https://incompliancemag.com/sleeve-dipole-antenna-design-and-build/

[3] Zie https://web.archive.org/web/20250113003357/https://owenduffy.net/blog/?p=34965