1:1 Balun für Antennenmessung (and more)

  • Hallo,


    um meine hühnerleitergespeiste Antenne auszumessen habe ich mir einen 1:1 Spannungsbalun gewickelt. Dazu habe ich eine Schweinenase BN43-202 genommen, drei Drähte verdrillt und 6 Windungen aufgewickelt und entsprechend verlötet. Danach habe ich direkt an den angelöteten Bananenbuchsen meinen NanoVNA bzw. das Programm dazu "kalibriert". Danach habe ich meine Messungen vorgenommen. Das Ganze war vielleicht etwas sehr blauäugig, denn erst hinterher habe ich den Balun durchgemessen. Bilder und Kommentare weiter unten. Meine erste Frage ist:


    Wie genau sind die gemessenen Werte, wenn, wie sich unten zeigen wird, der Balun eine hübsche Kurve zeigt (1:2,4@71MHz)? Sie sollten doch wegen der Kalibrierung brauchbar sein oder?


    Die nächste Frage ist, wie bekomme ich einen vernünftigen Meßübertragen hin?


    Hier kommen jetzt die Messungen:


    Alle Messungen haben einen 51Ohm Metallfilm Abschlußwiderstand an der symmetrischen Seite.

    Es wurde nur auf einem BN43-202 mit 3x 0,375 mm Draht verdrillt gewickelt

    Der Unterschied liegt in den Windungszahlen.


    1:1 Spannungsbalun 3x6 Windungen BN43-202.





    Als nächstes habe ich es mit 4 Windungen versucht, sieht etwas besser aus, hat aber zwischen 36 und 44 MHz komischen Jitter. so richtig doll ist es auch nicht.

    1:1 Spannungsbalun 3x4 Windungen BN43-202.




    Hier den Jitter oder was auch immer das ist aufgelöst:


    1:1 Spannungsbalun 3x4 Windungen BN43-202. 36MHz - 44 MHz:



    Hier das Smith-Diagramm dazu:


    1:1 Spannungsbalun 3x4 Windungen BN43-202. 1MHz - 71 MHz



    1:1 Spannungsbalun 3x3 Windungen BN43-202. 1MHz - 71 MHz




    Ich habe auch noch 2 Windungen versucht, das wurde dann noch schlechter. Leider habe ich für die 6 Windungen kein Simth-Diagramm gespeichert.

    Was mich fragen lässt, bei den Smith-Diagramm mit den 4 Windungen, geht die Linie vom induktiven Bereich in den kapazitiven, wieso?

    Bei dem Balun mit den 3 Windungen bleibt er im induktiven Bereich, das SWR ist insgesamt auch schlechter, wieso?

    Kann man anhand des Smith-Diagrammes Optimierungsmöglichkeiten erkennen?

    Sollte, könnte mir das Jitter im Bereich 36MHz - 44MHz was sagen, es ist nur dieses eine Mal aufgetreten?


    Ich weiß, das sind jetzt viele Fragen, sicher kann man da mindestens eine Vorlesung daraus machen, aber vielleicht kann der eine oder andere mir ja einen kleinen Wink oder Hinweis geben.

  • Hallo Uwe,


    zur Frage warum Spannungsbalun: Antenne - Hühnerleiter - erdsymmetrisch, Messgerät am Computer - Computermasse an Erde!

    Sag jetzt nicht es hätte eine Mantelwellensperre zur Symmetrierung gereicht, dann hätte ich mir viel Basteln ersparen können.


    Tja, die Frage mit den 50 Ω, irgendwo habe ich mal gelesen, das es wohl eine Verdrillanleitung für 50 Ω gibt, kann ich aber nicht finden. Ich pack mal zwei Bilder dazu, das zweite ist der Versuch das mit einem T68-6 noch mal zu versuchen. Einmal mit 21 und einmal mit 10 Windungen. Was auch nix. Kann die Diagramme hier einstellen, aber weiß nicht ob das weiter hilft. Die 3 Drähte waren irgendwie verdrillt.




    Nachtrag: Hatte vorher einen 1:4 Spannungsbalun gewickelt und duchgemessen. Der war auf Anhieb recht gut. Auch verdrillt auf Schweinenase BN43-202.

    72 de Jan


    DL-QRP-AG #GM / AGCW #3669 / NAQCC #6404 / SKCC #10113 / DARC D15


    :thumbsup: War's kein Erfolg, war's eine Erfahrung :thumbsup:

  • Hallo Jan,

    einen Strombalun empfehle ich Dir. Nur dieser vermeidet Mantelwellen und daß HF auf dem Gehäuse Deines VNAs liegt.


    Welche Impedanz soll nun die Leitung auf dem Balun haben? Da aber bei einem Multiband-Dipol die Impedanz am unteren Ende je nach Frequenz weit schwanken kann, gibt es da keinen idealen Wert. Wenn die Leitung kurz ist, hält sich die Transformation in Grenzen.


    Ich selbst hab auch einen Multiband-Dipol mit Eigenbau-Hühnerleiter. Ich hab erst Überlegungen angestellt, welchen Länge der Dipol, Länge und Impedanz die Hühnerleiter haben müssen, damit die Impedanz keine Extremwerte annimmt. Mit MMANA-GAL hab ich Impedanz des Dipoles errechnet. Das hab ich oben am Speisepunkt des Dipols mit einem MiniVNA, der Bluetooth hat, gemessen. Die Längen mußte ich korrigieren.

    Meine Symmetrierung und Anpassung sind ein LDG ZT100, der direkt an der Hühnerleitung angeschlossen ist. Das Gehäuse ist somit 'heiß'. Stromversorung kommt von einer 9V-Zelle. Die Auslösung hab ich über ein Reedrelais galvanisch getrennt. Erst auf der 50Ohm-Seite liegt der Strombalun. Damit sind dort klare Impedanzverhältnisse. Wäre der Balun, an der Hühnerleiter, würde bei hoher Impedanz eine sehr große Induktivität benötigt. Soviel kann man gar nicht aufwickeln und bei höheren Frequenzen wirkt sich die parasitäre Kapazität der Wicklung negativ aus. Leider ist damit die SWR-Messung noch vor dem Balun. So bleibt ein Restfehler. Ein symmetrischer Tuner bringt keine Vorteile.

    Für Fragen und eine Berechnungstabelle für OpenOffice stehe ich gern zur Verfügung.

    Quellen: Wolfgang Wippermann (SK) und DL6GL


    73

    Hans-Jürgen

  • Hallo Hans-Jürgen,


    die Frage der Antennenanpassung ist erst einmal nebensächlich. Ich bekomme beide Antennen ohne Probleme von 80 - 6m angepasst (ZM-4/MFJ949E/Elecraft T1). Die Messungen sind um mal zu wissen, was da anliegt und um meine neuste Matchbox auszuprobieren. Die hat eine Spule in Reihe und ein C nach Masse, wahlweise vor oder hinter der Spule. Die Spule besteht aus Ringkernen die geschaltet werden. Für diese Art Matchbox muss ich erst noch ein Gefühl entwickeln.
    Das Ausmessen hat mir geholfen, schon mal in etwa das richtige L einzuschalten.

    Zurück zu der Antenne, m.W. ist die Hühnerleiter Teil des Systems, da sie ja transformiert. Um das Gesamtsystem zu verstehen, sind die Messungen gedacht. Auch macht sich das sicher ganz gut beim FD, mal schnell die Antennen vermessen zu können.

    Interessant fand ich die Idee, den Strombalun (als Mantelwellensperre/Symmetrierung) zwischen TRX und ATU zu platzieren. Das werde ich auf jeden Fall mal ausprobieren.

    Außerdem ist es immer gut, wenn man 1. sein Messequipment erweitert und 2. damit auch umgehen kann.

    72 de Jan


    DL-QRP-AG #GM / AGCW #3669 / NAQCC #6404 / SKCC #10113 / DARC D15


    :thumbsup: War's kein Erfolg, war's eine Erfahrung :thumbsup:

  • ich bevorzuge ebenfalls das 'Hochlegen' des Tuners, weil ein 50 Ohm Strombalun einfacher zu bauen ist als einer für undefinierte Impedanz, da dort die Durchschlagsfestigkeit der verwendeten Drähte von erheblicher Bedeutung ist.

    sofern der Tuner nicht übers Koax gespeist wird, muss dann allerdings auch die Stromversorgungsleitung entsprechend HF-geblockt werden - wenn es nicht gerade ein manueller Tuner ist.


    wie stand das noch sinngemäss in Günters Balun Workshop: ein 1:1 Spannungsbalun sei so nützlich wie ein Heizer auf einer Elektrolokomotive

  • Hallo Jan,

    zum Messen an der Hühnerleiter darfst du nichts dazwischen schalten. Für diese "grummen" Impedanzen gibt es keinen guten Übertrager.

    Mein Messaufbau am Dipol war ein VNWA + Laptop ohne Netzteil. Die Hühnerleiter direkt an den VNWA angeschlossen. Das ergab ziehmlich realistische Werte. Auf 80m ist mein Dipol mit Ableitung sehr hochohmig.


    Z= 1245 - 1228j

    z = 1749 Ohm


    Diesen Wert kann ich in meiner ferngesteuerten Matchbox ablesen. [http://www.dl4jal.eu/symtunerneu/symtunerlc.htm] Das wird in der FW zurück gerechnet aus der Einstellung des L/C Gliedes im Tuner. Messe ich jetzt mit dem VNWA nach komme ich in etwa auch auf diese Werte. Natürlich mit grossen Abweichungen, aber die Tendenz stimmt.

    Versuche das mal so. Vielleicht klappt das besser.


    73 andreas

  • Sag jetzt nicht es hätte eine Mantelwellensperre zur Symmetrierung gereicht, dann hätte ich mir viel Basteln ersparen können.

    Ja, das wäre m. E. vielleicht sinnvoller gewesen. Das Wesentliche dazu haben die Vorredner ja schon zutreffend geschrieben. Aber man lernt ja bei so einer Aktion auch was dabei, und genau darauf kommt es an.

    Es hilft für das Verständnis ungemein, wenn man sich das elektrische Verhalten von zwei gleichen, magnetisch gekoppelten und zu einer Spule (mit oder ohne Kern) aufgewickelten Drähten verinnerlicht. Je nach dem gewünschten Verwendungszweck wird das Gebilde mit unterschiedlichen Namen belegt: Strombalun, Gleichtaktdrossel, Mantelwellensperre, Symmetriertrafo. Das zu Grunde liegende elektrische Verhalten ist in all diesen Fällen aber immer das Gleiche. Es wirkt für HF als ein Stück Leitung, es ist für Gleichtaktsignale eine Spule mit einem induktiven Widerstand und es ist ein 1:1 Leitungstransformator, dessen Verhalten mit den Gesetzen des Transformators beschrieben werden kann. Ein Strom durch die eine Wicklung induziert eine Gegenspannung in der anderen Wicklung. Mit dieser vereinfachten Anschauung lässt sich die Wirkung dieses Wunderbauteils verstehen.


    Beim "Spannungs-Balun" birgt der Name m. E. schon die Gefahr von Missverständnissen. Für mich ist der sogenannte Spannungsbalun ein auf der Sekundärseite symmetrisch aufgebauter Impedanztransformator. Und mehr tut er grundsätzlich auch nicht. Er transformiert eine Impedanz an einem Port in Abhängigkeit vom Windungsverhältnis auf eine Impedanz am anderen Port. Quasi ein Autotrafo mit Mittelanzapfung.


    73

    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

  • Hallo Günter

    fangt jetzt bloss nicht an wieder in endlose Diskussionen zu verfallen. Da klinke ich mich sofort aus. Es müsste ja inzwischen klar sein, dass beides funktioniert bei eine Antenne die man Symmetrisch nennt. Es funktioniert ein einfaches L/C dass man "schwimmend" benutzt und auch ein doppeltes L/C was ja auch "schwimmend" benutzt wird. Der Unterschied ist nur, dass ein doppeltes L/C Glied etwas mehr Verluste hat, da ja mehr Abstimmelement benutzt werden. Was ja logisch ist und auch mehrfach von mir und anderen OMs nachgemessen wurde. Ein Sperre die verhindert das die HF zurück zum Sender fliesst brauchen beide Varianten.


    73 Andreas