Leistungsverluste im Antennentuner messen

  • Hallo,

    ich habe den SWR-Kopf von DJ0ABR nachgebaut (Stockton-Typ mit AD8307):

    https://www.dj0abr.de/german/technik/dds/pwrswrV2.htm

    Er ist fertig und funktioniert.


    Ich möchte mit dem Messkopf nicht nur das SWR sondern auch die Leistung vor dem Antennentuner (TX) und nach dem Antennentuner (Antenne) messen und daraus die Verluste im Tuner ermitteln.

    Meine Überlegung:

    Wenn ich den AD8307 richtig verstehe, wird die Eingangsspannung ausgewertet.

    Ich sende mit 100Watt.

    Vor dem Antennentuner (TX-Seite) liegen mit der Anpassung 50 Ohm vor und ich messe 50dBm und SWR =1.0.

    Nach dem Tuner ist z. B. wegen RL=100Ohm der Antenne das SWR =2.0.

    Wenn ich einen verlustfreien Tuner annehme, müsste ich hier ebenfalls 100W messen.

    Bei 100W wird an einem 100Ohm Widerstand aber die 1,4fache Spannung erzeugt.

    Damit würde nach dem Tuner eine Leistung von 141 Watt angezeigt.

    d. H.:

    Ich kann nach dem Tuner das SWR ermitteln aber

    ich kann nach dem Tuner mit der Stockton-Brücke keine Leistung sinnvoll messen!?


    Habe ich einen Fehler in meinen Gedanken?

    Wie kann man die übertragene Leistungen bei R<>50Ohm in einem Koaxialkabel messen?


    73

    Steffen

    DJ5AM

  • Wie kann man die übertragene Leistungen bei R<>50Ohm in einem Koaxialkabel messen?

    Was immer gilt: P = U x I


    Man muss also den Strom und die Spannung und deren Phasenbeziehung am Messort kennen, um die Leistung zu berechnen.


    Im Falle des AD8307 wird wie du richtig schreibst, nur die Spannung an seinem Eingang ausgewertet. Man geht davon aus, dass dies die Spannung an 50 Ohm ist.


    73

    Günter

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

  • Hallo Steffen,

    um die Verluste in einem Anpaßnetzwerk zu messen, kann man, von 50 Ohm ausgehend auf einen Widerstand von 200 oder 450 Ohm transformieren (anpassen) und anschließend mit einem Breitbandtrafo wieder auf 50 Ohm gelangen. Solche Trafos lassen sich vorteilhaft für 1:4 oder 1:9 bauen. So läßt sich diese Anordnung bei einer bestimmten Frequenz an einem Netzwerkanalyzer betrachten und die entstehende Dämpfung ermitteln. Die Verluste in einem Anpaßnetzwerk sind vor allem dann gering, wenn nur wenige Bauteile, idealerweise zwei, an der Transformation beteiligt sind.
    Fügt man zum Widerstand Blindelemente hinzu, wird die Anpassungsaufgabe komplex aber in gleicher Weise lösbar. Die Durchlaßdämpfung dürfte ansteigen. Da die Verluste von Induktivitäten dominiert werden, ist eine hohe Leerlauf- und eine geringe Betriebsgüte anzustreben. Blindströme in resonanten Gebilden für die Transformation führen zu höheren Verlusten und sollten vermieden werden. Zwei Elemente für eine Transformation haben außerdem die Eigenschaft, nur eine einzige, eindeutige Einstellung für die Anpassung zu haben. Die mögliche Fehlabstimmung eines "Tuners" ist damit ausgeschlossen. Wichtig bei einem Transformations-Übergang von einer Zweidrahtleitung auf 50 Ohm ist noch zusätzlich eine bifilare Drossel als Mantelwellensperre zur Gleichtaktunterdrückung auf der 50 Ohm Seite. Ein einzelner Ringkern, bewickelt mit Koaxkabel ergibt zu wenig Induktivität, Anordnungen mit dem Stichwort Kellermann-Balun sind ok.
    Das Thema ist hier schon mehrfach abgehandelt worden, wird aber immer wieder mal vorgeholt.
    73
    Andreas

  • Hallo Andreas,


    meine Überlegung, bei der ich nicht weiter kam, war, ob ich die Verluste im Antennentuner beim Sendebetrieb messen kann (Leistung in dem Tuner - Leistung nach dem Tuner).


    Die Durchgangsdämpfung an einem VNA zu ermitteln, hilft ggf. für eine Frequenz und eine Antenne.

    Z. B. habe ich eine Antenne, die sich auf 1,8 MHz anpassen lässt. Wie viel Energie bleibt im Tuner, wenn dieser die viel zu kurze Antenne angepasst wird?

    Auch ist diese Antenne niederohmig. Eine 450 Ohm Transformation hilft mir sicher nicht weiter.


    73

    Steffen

  • Ich habe nicht selbst gemessen aber die Kollegen der ARRL haben es schon durchgeführt und den Palstar 1500BAL
    als den Besten betitelt den sie je gemessen haben. Im Bereich 11,5 - 200Ohm waren die Verluste immer kleiner 10%.

    Die Verluste in einem Anpaßnetzwerk sind vor allem dann gering, wenn nur wenige Bauteile, idealerweise zwei, an der Transformation beteiligt sind.

    Das kann ich bestätigen. Die besten Erfahrungen habe ich mit einer Rollspule, Drehko und einem Kellermann gemacht.

  • Hallo OMs,

    ich habe einmal mein altes Anpassgerät (symmetrisch aufgebaut) mit meinem neuen Anpassgerät (nur L/C Glied) verglichen. Dazu habe ich mein mWatt-Meter mit einer Hilfsantenne versehen und die Feldstärken gemessen. Das mWatt-Meter hat eine Aufzeichnungsfunktion die über mehrere Stunden läuft. Der Feldstärkeunterschied war etwa 0,5 dB. Das neue Anpassgerät war etwas besser, weil es 2 Anpassglieder weniger hat. Ich könnte mir vorstellen bei ungünstigen Impedanzen fällt der Unterschied noch größer aus.

    Die QRP-AG hat doch so eine Feldstärkemesser mit Fernübertragung. Damit könnte man doch solche Vergleiche machen oder sogar verschieden Anpassgeräte vergleichen. Wenn ein Anpassgerät schlechter geht, dann wird die Sendeleistung erhöht bis die gleiche Feldstärke entsteht. Da hat man den Betrag der Leistung als Unterschied.

    Aber direkt die Leistung nach dem Anpassgerät zu messen wird wohl scheitern. Durch die imaginären Anteile des Lastwiderstandes (Antenne) wird das unmöglich.


    vy 73 Andreas

  • im aktuellen QEX ist ein Messaufbau zur Erfassung des Tuner losses


    dabei wird eine schaltbare Serienkapazität kombiniert mit schaltbaren Widerstandsshunts verwendet; eine Auskopplung via eines 40dB Pads geht dann an einen Leistungsmesser. Der Autor verwendet dazu ein MiniCiruits PWR-6GHS, was nahelegt, dass man ebenfalls mit einem AD8307, also z.B. einen NWT2 messen könnte.

  • An einfachsten kann man ein Netzwerk messen, wenn man es wieder auf 50 Ohm zurück transformiert.


    Somit müsste man 2 gleich eingestellte Tuner gegeneinander Schalten und dann die doppelte Dämpfung ermitteln.


    Das mit dem NanoVNA könnte man einfach machen, aber es wird dabei mit sehr geringen Leistungen gemessen. Falls Verluste durch Sättigung auftreten würden die nicht berücksichtigt.


    vy73 de Karsten

  • Falls Verluste durch Sättigung auftreten würden die nicht berücksichtigt.

    Das wäre auch kein Regelbetriebszustand, sonder ein unerlaubter Fehlerzustand, der unbedingt zu vermeiden ist. Die Kerne eines Tuners in die Sättigung zu fahren verursacht mehr als nur Verluste. Er passt dann nicht mehr richtig an, weil der Induktivitätswert von Spulen sich dabei schlagartig ändert.


    Ich denke auch, dass es keinen Sinn macht, zwei Tuner gegeneinander zu schalten. Sie verhalten sich nicht reziprok wie ein Trafo. Um in einem ATU eine anzupassende Impedanz r + jX zu simulieren, müsste er eine ganz andere L-C Kombination aufweisen als der Vergleichs-ATU. Damit wären auch die Verluste unterschiedlich.


    73

    Günter

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

  • Moin moin,

    da Messen schwierig und aufwendig ist, würde ich das pragmatisch angehen:

    Verluste sind die Umwandlung elektrischer Leistung in Wärme.

    Wo entstehen sie? In widerstandsbehafteten Drähten, im Dielekrikum von Kondensatoren und Kabeln, im Inneren von Ringkernen. Also überwiegend in konzentrierten Bauelementen.

    Wenn man auf einem leeren Band eine Minute Dauersendung veranstaltet und dann im Tuner eine Fingerprobe macht, sollte man schnell rausfinden, ob da irgendwo nennenswerte Verluste entstehen ("schlappe" 3 dB Dämpfung sind bei 100W Sendeleistung immerhin 50W).


    Da Speisekabel räumlich ausgedehnt sind, können in ihnen jedoch u.U. deutliche Verluste enstehen, die man leicht unterschätzt, weil sie nicht zu Rauchwölkchen führen.

    DL1JWD hat da mal was in Windows programmiert:

    https://dl1jwd.darc.de/verluste.html

    https://dl1jwd.darc.de/kabelrechner.html

    Und er ist Prof.Dr.Ing; wird schon stimmen, was er da gemacht hat ;)

    73, Ralf