Das Problem mit dem Tuner am Funkgerät

Hallo Stefan,

anschaulich - vielleicht jetzt fachlich nicht vollkommen fundiert - kann man es vielleicht so beschreiben.

Am Ende des Kabels, an dem sich der Tuner befindet (der auch nicht verlustfrei arbeitet), wird der PA eine Impedanz von 50 Ohm vorgegaukelt.

Damit liegt also vom Antennenkoppler Richtung PA ein niedriges SWR vor. Das SWR Richtung Antenne ist natürlich

deutlich größer, wenn die Antenne nicht an das Speisekabel angepasst ist.

Wird nun Sendeleistung (eine Welle) aufgebracht, kommt es am Fusspunkt der Antenne dann zu einer teilweisen Reflexion der

Leistung zurück in Richtung Tuner (bei schlechter Anpassung kann das auch ein Großteil der Leistung sein).

Der nicht reflektierte Teil geht in die Antenne und kann - lassen wir mal weitere Verluste in der Antenne außen vor - abgestrahlt werden.

Das Kabel hat aber eine Dämpfung, welche unter anderem vom Kabeltyp und der Länge abhängen. Die reflektierte Welle

wird also abgeschwächt und dann vom Tuner wieder Richtung Antenne geleitet. Bei jedem Durchlaufen des Kabels kommt es dann zu einer weiteren

Abschwächung.

Ist die Anpassung zwischen Antenne und Kabel also schlecht, entscheidet stark der Verlust im Kabel darüber, wieviel letztendlich abgestrahlt

wird.

Im Falle einer fast verlustfreien Speiseleitung kann man das sogar ganz gut mit einer nichtresonanten Antenne verwenden - ein Doublet mit

Hühnerleiter funktioniert in der Praxis sehr gut.

Die gleiche Doublet-Antenne rein mit einem 50 Ohm-Koaxkabel dagegen kann frequenzabhängig dann schon beträchtliche Verluste aufweisen.

Soweit eine anschauliche Modellerklärung für diese Thematik. Freunde komplexer Erklärungen dürfen diese natürlich gerne erweitern und

ggf. Ungenauigkeiten beseitigen ...

vy 73,

Ralph, DL1HR

Stefan, diese Berechnung ist sehr komplex. Aber Du kannst sie einfach mit dem Programm TLD machen. https://ac6la.com/tldetails1.html

73, Peter - HB9PJT

Hallo Stefan,

wenn dein Tuner deine " Antenne " angepasst bekommt, dann " sieht " dein TRCVR einen reinen ohmschen Widerstand von etwa 50 Ohm ohne jegliche induktive oder kapazitive

Komponennte . Es ist jetzt alles Antenne, der freie Draht, das 50 Ohm Koaxkabel und die Teile im Anpassgerät. Jedes dieser Teile ist real, es hat also auch Verluste und wenn die Zusammenschaltung

der Teile günstig ist, hat man es geschafft mit einer guten Leistungsabstrahlung, sieht die Transformation in dem Zusammenspiel ungünstig aus , strahlt man wenig an Leistung ab.

73 de

Hallo Stefan,

da gibt es ein schöne Rechenbeispiel in dem lesenswerten Buch "Praxisbuch Antennenbau" von HB9ACC.

Den Gedanken kann man dann leicht nachvollziehen:

Annahmen für das einfache Beispiel:

a) Das Kabel hat eine Dämpfung von 3 dB - praktisch wäre das eine Halbierung der Leistung.

b) Die Antenne nimmt durch Fehlanpassung nur 50% der Leistung auf.

Dann ergibt sich bei 100 W vom Sender:

1. An der Antenne kommen zunächst 50 W an. Bei halber Leistungsübertragung stehen 25 W zur Abstrahlung zur Verfügung, 25 W werden reflektiert.

2. Reflexion zurück - bei 3 dB Dämpfung kommen dann am Tuner nur noch 12,5 W an, die zur Antenne wieder totalreflektiert werden.

3. Also kommen beim Rückweg dann 6,25 W an der Antenne an, von den 3,125 aufgenommen und der Rest wieder reflektiert werden.

4. Durch die Kabeldämpfung kommen dann nur 1,5625 W wieder am Tuner zur nächsten Totalreflexion an.

5. Es geht wieder (also zum dritten Mal) zur Antenne - es kommen ca. 0,78 W an, von denen die Hälfte (0,39 W) zur Abstrahlung zur Verfügung steht.

Da bei weiterem hin und her die Zahlen immer kleiner werden, stehen durch Kabeldämpfung und Fehlanpassung der Antenne (25 +3,125 + 0,39) W zur

Abstrahlung zur Verfügung, also etwa 28,515 W.

Um jetzt noch einen Bezug zur Praxis herzustellen - die abgestrahlte Leistung beträgt also ca. 1/4 der perfekten Übertragung - das entspricht

auf der Empfangsseite ca. einem Unterschied von 6 dB, also praktisch gesehen einer S-Stufe.

Bei einer grenzwertigen Verbindung - was gelegentlich auch bei QRP der Fall sein kann - kann das entscheiden, ob ein QSO zustandekommt.

Häufig funktioniert es aber trotzdem - da man mit seinem Signal stark genug ist und man auf die eine S-Stufe ggf. verzichten kann.

vy 73,

Ralph, DL1HR

Hallo Stefan , Ralph und die Runde,

noch eine Betrachtungsweise aber ohne Zahlenspiel. Diese Überlegung entstammt noch der Röhrentechnik. Leistung hin , wird dann wegen Fehlanpassung etwas davon reflektiert und trifft auf die Leistung

erzeugende PA-Röhre. Die reflektierte Leistung löscht einen Teil der erzeugten HF-Leistung aus. Man erkennt das am erhöhten Anodenstrom. Die PA muss jetzt die zuerbringende Leistung aufbringen und

die Leistung die ausgelöscht wird durch die Reflexion. Stimmt man alles richtig ab, wird keine Leistung reflektiert die an der Röhre Leistung auslöscht. Die PA wurde auf Anodenstrom-Dip abgestimmt, also

auf Anodenstrom - Minimum. Bei den Transistoren wird es auch nicht anders aussehen, es ließ sich an der Röhren-PA eben für mich besser erklären.

Und Leistung , die hin und her geht, belastet 2 mal die im Übertragungsweg liegenden Bauteile. Die auftretenden Verluste addieren sich.

Stefan, wie das nun an einem 1:9 Unun aussieht, meine Überlegungen.... woher ich das kenne, weiß ich nicht mehr....ein Ringkern überträgt keine Blindleistung..... wenn ich den nun fehl anpasse wird dieser

warm und auch sehr warm und danach kommt kaputt.. Ein 1:9 Trafo transformiert die an 50 Ohm anstehende Spannung aufwärts und der angeschlossene Draht , die Antenne , strahlt / koppelt kapazitiv zum

Freiraum . Das verwunderbare dabei ist, es kommt bei der Gegenstation ein Signal an. Ich hatte einen Bekannten, der hatte nur 10m Platz auf dem Dachboden für eine Antenne. Der machte folgendes...

im Einspeisepunkt einen Balun der ihm die 50 Ohm auf 200 Ohm transformierte, darann einen 200 Ohm Lastwiederstand mit 100W und an jeder Seite 5mtr Draht als Antenne. Der TRCVR hat bei jeder

Frequenz 50 Ohm gesehen, das swr tip top in ordnung und er wurde auch gehört, und er hat etwas empfangen. Er hat eben kapazitiv in den Freiraum abgestrahlt.

Der Unterschied zu einem richtigen Halbwellen-Dipol dürften so etwa 2 S-Stufen sein, also 12dB.

Ob man bei der Gegenstation gut ankommt hängt nicht so sehr von der Antenne , sondern in ertster Linie vom Umfeld ab, kann meine Antenne gut abstrahlen , oder gibt es " Elemente " in der Umgebung

die meine erzeugte HF-Leistung absorbiert, also lieber einen guten Standort mit einer schlechten Antenne....

Stefan, ein langer Draht zu dem Thema...

73 de

IMHO ist die Leistung nur ein Teilaspekt der Problematik. Zu beachten ist auch, das jede nicht korrekt angepasste Leitung immer auch Teil der Antenne ist. In einem solchen Fall strahlt die Speiseleitung und kann damit zu Störungen im Haus führen. Da jede Antenne immer auch reziprok ist, empfängt sie natürlich auch. Nach meiner meiner Erfahrung ist durch Nichtbeachtung solche Dinge mindestens die Hälfte aller QRM-Probleme hausgemacht. Fazit: Die Anpassung gehört ohne Wenn und Aber an den Fußpunkt der Antenne. Damit bleibt die Speiseleitung sauber und die Antenne weitgehend außerhalb des unvermeindbaren Störnebels aus dem Haus.

73 Martin

Ob eine Antenne angepasst ist oder nicht, hat absolut keinen Einfluss auf die Abstrahlung durch die Speiseleitung. Wenn die Speiseleitung strahlt sind Asymmetrien verantwortlich, welche es mehr oder weniger eigentlich immer gibt. Symmetrische Antennen mit BALUN sind viel weniger betroffen. Da Hilft der Einsatz von Mantelwellensperren.

73, Peter - HB9PJT

Zitat von DK4FD

Zu beachten ist auch, das jede nicht korrekt angepasste Leitung immer auch Teil der Antenne ist. In einem solchen Fall strahlt die Speiseleitung und kann damit zu Störungen im Haus führen.

Auf dem Gebiet bastelt sich jeder sein eigenes Analogie-Süppchen. Für mich ganz persönlich war ein Heft vom Beam-Verlag die beste Erklärung:

Lorenz Borucki -DL8EAW und Rudolf Kalocsay -DL3FF. Reflexionen und stehende Wellen auf HF-Leitungen, ISBN 978-3-88976-162-0. Damit kann man sich abends in Ruhe hinsetzen und Schritt für Schritt durcharbeiten. Zeichnungen, Beispiele ..... sehr gut gemacht.

Ansonsten sollte man das Motto wählen: Wenn nicht gleich richtig büffeln, dann gar nicht. Mit Halbwissen kommte man in dem Sektor nicht weiter. Dann einfach als Praktiker Eingangs-Impedanz = Ausgangs-Impedanz bauen (Leistungsanpassung) und zwischen beiden eine verlustfreie Leitung (möglichst gleicher Impendanz) und fertig.

Alles andere ist nur Hokuspokus. Nach dem Kauf des Heftes habe ich die anderen Unterlagen in Ablage P untergebracht, einschließlich Sichlas Erklärungsmodelle.

73 Peter

PS der Tuner macht keine Leistungsanpassung, sondern minimiert die Blindleistung, außer er wird selber zur Antenne oder Heizung. Eine etwas boshafte persönliche Meinung .

Zitat von DB6ZH

Für mich ganz persönlich war ein Heft vom Beam-Verlag die beste Erklärung:

Lorenz Borucki -DL8EAW und Rudolf Kalocsay -DL3FF. Reflexionen und stehende Wellen auf HF-Leitungen, ISBN 978-3-88976-162-0.

Ist zwar gut, aber nicht ganz fehlerfrei, da in der Argumentation und Beweisführung in einigen Punkten widersprüchlich. In diesem Papier klär Luitjens Popken die Sachverhalte mit wissenschaftlicher Methodik:

"Das hartnäckige Mysterium der Totalreflexion auf Leitungen", L. Popken, 2021 (pdf)

Ein weiteres Papier zu dem Thema stammt von Karl Fischer, DJ5IL, der in seinem Artikel versucht, das Thema ohne große Mathematik physikalisch korrekt darzustellen und allgemeinverständlich herzuleiten.

"Energiefluss auf Übertragungsleitungen" (pdf)

73

Günter

Hallo Günter, DL4ZAO,

danke für die beiden Dateien. Da ich fast nur Deutsch verstehe, konnte ich es lesen und teilweise als Praktiker verstehen. Große Klasse soetwas.

Ich gehe dieser Frage meist aus dem Wege indem ich mit Hühnerleiter die Antennen symmetrisch speise.

72 & 73

de Jürgen, DF3OL

Zitat von DK4FD

Zu beachten ist auch, das jede nicht korrekt angepasste Leitung immer auch Teil der Antenne ist.

Das trifft nicht zu.
Eine Fehlanpassung einer Leitung führt nicht ursächlich dazu, dass die Leitung strahlt. Wieso auch? So lange die Ströme auf der Leitung symmetrisch (gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet) sind, heben sich deren Felder auf. Beim Koaxilakabel die Felder im Inneren zwischen Innenleiter und der inneren Oberflächen-Schicht des Schirms. Bei der Paralleldrahtleitung die Felder zwischen den Leitungen.

Zitat von HB9PJT

Ob eine Antenne angepasst ist oder nicht, hat absolut keinen Einfluss auf die Abstrahlung durch die Speiseleitung. Wenn die Speiseleitung strahlt sind Asymmetrien verantwortlich

Das ist richtig.

73

Günter

Zitat von DL4ZAO

Bei der Paralleldrahtleitung die Felder zwischen den Leitungen.

Moin, ich kann zu dem Thema nichts beitragen, außer dass ich die Anpassung an den Fußpunkt der Antenne setzen und Abstimmung inc. Koax-Speiseleitung nicht verwenden würde.

Aber ich habe mal eine Fragen bezüglich folgender Konfiguration:

https://www.qsl.net/dk7zb/Tuner/Palstar/High-Z.gif

Zwischen den beiden Adern der Hühnerleiter, hebt sich das elektrische Feld auf. Aber wird nicht auch irgendein kleiner Strom in Richtung Erde fließen? Und was ist, wenn die beiden Arme der Antenne dann letztlich nicht gleich gegenüber der Umgebung angekoppelt sind. Viele haben ja einen Teil der Antenne frei hängen und der andere Schenkel wird dann über das Dach oder eine Garage gezogen.

73, Holger

Zitat von dl9hda

Zwischen den beiden Adern der Hühnerleiter, hebt sich das elektrische Feld auf. Aber wird nicht auch irgendein kleiner Strom in Richtung Erde fließen?

Die Voraussetzung für einen Stromfluss ist ein Potentialunterschied. So lange die Last symmetrisch (gegen Erde) ist, wird kein Strom, auch kein kleiner, in Richtung Erde fließen. Das gilt sinngemäß auch für ein Koaxialkabel.

Zitat von dl9hda

Und was ist, wenn die beiden Arme der Antenne dann letztlich nicht gleich gegenüber der Umgebung angekoppelt sind. Viele haben ja einen Teil der Antenne frei hängen und der andere Schenkel wird dann über das Dach oder eine Garage gezogen.

Dann haben wir den in der Amateurpraxis überwiegenden Realfall, dass die Last (Antenne) Unsymmetrien gegen Erde aufweist. In diesem Falle gibt es einen Potentialunterschied und es fließen Ausgleichsströme gegen Erde. Im Falle des Koaxialkabels sind das Ströme, die sich nicht ausschließlch als TEM-Welle im Inneren des Koaxialkabels (oder bei der Paralleldrahtleitung als Welle zwischen den Leitern) fortbewegen, sondern auf der äußeren Schicht des Schirms. Man nennt das landläufig Mantelwellen. Der Mantel/Schirm kann als separater Stromweg gegen Masse angesehen werden, der Leiter strahlt wie ein parallel zum Hauptstrahler geschalteter parasitärer Strahler. Das probate Hilfsmittel dagegen ist, symmetrische Ströme zu erzwingen. Das erreicht man mit einem Strombalun aka Mantelwellensperre aka Gleichtaktdrossel.

73, de

Günter

Moin, vielen Dank für die ausführliche Antwort.

Zitat von DL4ZAO

Das probate Hilfsmittel dagegen ist, symmetrische Ströme zu erzwingen. Das erreicht man mit einem Strombalun aka Mantelwellensperre aka Gleichtaktdrossel.

Ich möchte nur die Hühnerleiter betrachten. Damit da die Ströme gleich sind, muss ein Strombalun möglichst dicht an die Schenkel den Dipols / möglichst weit weg vom Tuner installiert werden. Was eignet sich denn am besten von DG0SA?

73, Holger

Holger, die Hühnerleiter unterscheidet sich in der Betrachtung als Leitung nicht von einem Koaxialkabel. Die Gesetzmäßigkeiten sind nahezu gleich. Was die Gleichtakt-Sperrwirkung des Baluns betrifft ist allerdings zu beachten, dass die Drosselimpedanz eines Baluns bei einer Paralleldrahtleitung im Verhältnis höher sein soll, da deren Wellenwiderstand in der Regel höher ist, als die üblichen 50 Ohm eines Koaxialkabels. Dazu gibt es zu bedenken, dass die Sperrwirkung einer Gleichtaktdrossel im Strombauch höher ist als im hochohmigen Spannungsbauch der parasitären Welle. Eine feste Regel, an welcher Stelle auf dem Leitungsweg ein Balun am besten wirkt, lässt sich wegen der Frequenzabhänigkeit nicht in Meter und Zentimeter voraussagen. An der Schnittstelle zwischen Leitung und Antenne ist er auf jeden Fall nicht verkehrt.

73 de

Günter