Stromen op de Coaxkabel: Een Snelweg met Meerdere Rijstroken voor RF-gedrag

Stel je een coaxkabel voor als een brede snelweg met meerdere rijstroken. Elke rijstrook voert een ander soort verkeer—elk met een eigen richting, gedrag en impact op je signaalkwaliteit. Begrijpen hoe deze "rijstroken" werken is essentieel om RF-problemen in amateurradio en RF-engineering te herkennen en correct op te lossen.

Coax Currents

De Differentiële Mode: Het Reguliere Snelwegverkeer

De differentiële stroom is het signaal dat je wilt transporteren. Deze stroom vloeit in één richting over de kerngeleider en keert terug via de binnenzijde van de afscherming. Dit is het ontworpen pad, netjes geleid, zoals auto's die in tegengestelde richtingen over aparte rijstroken van een snelweg rijden.

Deze stroom blijft binnenin de coax, dankzij de symmetrie van de afscherming. Daardoor straalt hij niet uit en is hij bestand tegen storingen.

Wanneer er geen VSWR is, reist de voorwaartse golf schoon van zender naar antenne, en keert er nauwelijks energie terug. In de praktijk zijn kleine reflecties echter onvermijdelijk. Hierdoor ontstaat een teruggekaatste golf, ook wel staande golf genoemd, die zich ook differentieel gedraagt: via de kern en de binnenzijde van de mantel.

Je hebt dan dus twee differentiële stromen:

  • Voorwaartse stroom van zender → antenne
  • Teruggekaatste stroom van mismatch → zender

Beide blijven netjes binnenin de coax—en stralen niet uit, tenzij de afscherming onderbroken of defect is.

Een veelvoorkomend misverstand: Skin effect wordt veroorzaakt door VSWR. Dat is onjuist. Skin effect is alleen afhankelijk van frequentie, niet van staande golven. VSWR beïnvloedt niet de diepte waarmee stroom het metaal binnendringt.

Skin Effect: Oppervlakkige stroomverspreiding, geen probleem op zich

Skin effect houdt in dat bij hoge frequenties de stroom zich concentreert aan het oppervlak van de geleiders:

  • Nabij het buitenoppervlak van de kern
  • Nabij het binnenoppervlak van de mantel

Dit is een normaal fysisch verschijnsel en op zich geen probleem.

Maar als antennes niet in balans zijn (zoals bij end-fed of off-center-fed antennes), ontbreekt een correcte retourstroompad. Dan begint stroom over het buitenoppervlak van de coax-mantel te lopen.

Deze stroom wordt vaak “common-mode” genoemd, maar dat klopt niet.

Het is een skin-effect retourstroom, rechtstreeks opgewekt door de zender, die via de buitenzijde van de coax terugkeert omdat het antennesysteem ongebalanceerd is. Dit is onderdeel van het geleverde RF-signaal, niet een storing!

Deze stroom is gedreven, niet opgepikt — en maakt deel uit van de differentiële mode, al loopt ze buitenlangs. Dat onderscheid is cruciaal bij diagnose en ferrietplaatsing.

Echte Common-Mode Stromen: RF-opname door externe velden

Echte common-mode stroom ontstaat door koppeling vanuit de omgeving. Voorbeelden:

  • Opname van sterke nabije zenders of bliksem
  • Lange kabels die RF oppikken
  • Audio- of USB-kabels die door RF beïnvloed worden

Deze stromen:

  • Worden opgewekt door externe elektromagnetische velden
  • Vloeien in gelijke fase over meerdere geleiders ten opzichte van aarde
  • Zijn ongewenste stromen

Gevolgen:

  • Brom op audio
  • USB disconnects
  • Microfoonruis
  • Ontvanger die overstuurd raakt

Tabel: Skin-effect Retour versus Echte Common-Mode

Kenmerk Skin-effect retourstroom Echte Common-mode stroom
Bron Gedreven door zender Opgewekt door externe velden
Stroompad Buitenste mantel (geleid) Buitenmantel of elke geleider (inductief)
Straling Ja, indien niet gesmoord Ja, vaak storend
Oorzaak Ongebalanceerd antennesysteem Nabije RF-bronnen of koppeling
Oplossing Choke bij voedingspunt Ferriet, filtering, afscherming

Ferriet-Chokes en Coax-Keuze

Om oppervlakte-stromen effectief te blokkeren gebruik je een ferriet-choke of current balun. Deze verhoogt de impedantie voor ongewenste stromen.

Maar daarvoor moet het magnetisch veld door de buitenmantel kunnen koppelen. Coax met een vaste folie of buis (zoals RG402) verhindert dit.

Een hardnekkige mythe: dubbele afscherming (zoals RG-214 of RG-223) zou helpen tegen ongewenste stroom. Niet waar.

Deze types verbeteren de interne signaalintegriteit, maar:

  • Ze stoppen skin-effect retourstromen niet
  • Ze verhinderen koppeling met ferrietkernen
  • Ze zijn mechanisch ongeschikt voor windingen rond ferriet (te stug)

Ferriet werkt enkel als het magnetisch veld de buitenmantel kan bereiken. Folie of pijpafscherming voorkomt dat en maakt de choke ineffectief.

Beste Coax voor Chokes: Deze met Gevlochten Mantel

Gebruik coax met gevlochten afscherming voor ferriet-chokes:

  • Voorbeelden: RG58, RG174, RG316, RG142

Vermijd:

  • Solide buitenmantels (zoals RG402)
  • Folie + braid combinaties (zoals in sommige RG-xxx types)

Foute coax gebruiken rond ferriet geeft frustrerende en misleidende resultaten en de illusie van een choke die werkt terwijl hij het niet doet.

Juiste keuzes bij Chokes op Coax

Wat wel doen:

  • Coax met gevlochten afscherming gebruiken
  • Chokes zo dicht mogelijk bij het voedingspunt plaatsen
  • Hoge permeabiliteit ferrieten (#31, #43, #61) gebruiken voor HF
  • Meerdere windingen maken voor meer impedantie
  • Verschil begrijpen tussen gedreven onbalans en opgepikte storing

Wat zeker niet doen:

  • Geen pijpcoax zoals RG402 gebruiken voor chokes
  • Niet vertrouwen op folieafscherming voor ferrietwerking
  • Skin-effect retourstromen niet verwarren met echte common-mode
  • Niet denken dat dubbele afscherming choking overbodig maakt
  • Geen dure coax gebruiken als ‘quick fix’ voor onbalans, het werkt zo niet!

Samenvatting: Ken je Rijstroken en Oorzaken

  • Differentiële stroom = kern ↔ binnenzijde mantel
  • Teruggekaatste stroom = nog steeds differentieel (ook wel staande golf)
  • Skin-effect retourstroom = buitenmantel, door onbalans (gedreven)
  • Echte common-mode stroom = opgepikt door omgeving (inductief)
  • Skin effect = hogere frequentie → stroom kruipt naar oppervlak
  • Choke ontwerp = vereist magnetische koppeling op buitenmantel
  • Pijp- of foliecoax = lost geen onbalans of storing op, niet geschikt voor chokes!

Behandel je coax als een snelweg. Weet waar het verkeer hoort te rijden en waar niet. Ongebalanceerde antennes en slechte choking zorgen voor ongewenst verkeer op de vluchtstrook. En noem niet elke stroom op de buitenmantel “common mode”.

Precisie telt. En dat geldt ook voor je coax of choke ontwerp!

Geschreven door Joeri Van Dooren, ON6URE