Frage zur Entstehung von Mantelwellen auf Koaxzuleitungen

  • Eine einfache selbstgebaute Stromzange leistet beim Aufspüren von Mantelwelle und insbesondere beim Finden eines Strombauchs gute Dienste.


    Aufbau_einer_HF-Strommesszange.pdf


    73

    Günter

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

  • Hallo Günter,

    erst wollte ich ja nicht, aber dann habe ich beide LINKS von Herrn Wippermann geöffnet und studiert.

    Es hat Spaß gemacht; denn es war toll bebildertes Grundlagenwissen zur Komplexitität des Themas.

    Jetzt verstehe ich dich, dass du nicht in ein, zwei Sätzen antworten konntest.


    Ich habe jetzt ne Menge mehr verstanden und gehe meinen Weg der Optimierung des strahlenden Gesamtantennengebildes bei mir.

    Die Jungs mit Hühnerleitergespeisten symetrischen Antennen (Dipolantennen) sind ganz klar im Vorteil bzgl. reduzierten empfangenen Störquellen.

    Das werde ich mit meiner Anordnung nie hinbekommen, aber ich weiß jetzt, an welchen Stellschrauben ich für welches Band noch etwas optimieren kann.


    73

    Winni

    Edited once, last by DK6JK ().

  • Wie ein Tuner im Rahmen seines Jobs - der konjugiert komplexen Impedanzanpassung - Mantelwellen erzeugen soll ist mir neu und erschließt sich mir nicht logisch.

    Guenter, das passiert, wenn man eine unsymmetrische Antenne dranhaengen hat. In diesem Fall Langdraht und Erde/Gegengewichte. Das gibt kraeftig Mantelwellen, wenn der Tuner keine Massnahmen dagegen eingebaut hat wie Uebertrager oder Mantelwellensperre.


    Durch die Impedanzanpassung im Tuner wird die uebertragene Leistung und damit der Strom im Koaxkabel maximiert. Ohne Mantelwellensperre werden daher auch die Mantelwellen maximiert.

    Günter, Joerg: ist gemeint, dass Baluns, so wie sie in manchen Tunern zusätzlich verbaut sind, um einen symmetr. Antennenausgang zu schaffen, zur Unterdrückung der Gleichtaktströme beitragen, also quasi wie eine MWS wirken, sicher aber weniger effektiv?

    Tom, das ist von der Effizienz her im Prinzip egal. Frueher bin ich dabei nach dem Prinzip verfahren, was am wenigsten Ferritkosten verursacht :)


    Laut Berechnung brauchte ich bei meinem ersten Balun zwei T200 Kerne, aber jeder kostete soviel wie eine Kiste Bier. Ich kaufte nur einen plus eine Kiste Bier. Grosser Fehler, ist mir abgeraucht.

    Die Ursache von Gleichtaktströmen auf dem Koaxialkabel liegen in einer gegen Erdpotential unsymmetrischen Last.

    Richtig, und die unsymmetrische Last haben wir hier, wenn am Tuner keine Mantelwellensperre irgendeiner Art verbaut ist. Wenn der Tuner die Antenne optimal angepasst hat, also seinen Job gut erledigt, werden als unerwuenschter Nebeneffekt auch die Mantelwellen maximiert. Das kennen sicher noch manche Oldtimer, die frueher auf die Schnelle in SSB "Aaaaaaah" ins metallene Mikrofon gerufen und dabei abgestimmt haben, und mit der Oberlippe drangekommen sind.


    73, Joerg

  • Richtig, und die unsymmetrische Last haben wir hier, wenn am Tuner keine Mantelwellensperre irgendeiner Art verbaut ist. Wenn der Tuner die Antenne optimal angepasst hat, also seinen Job gut erledigt,

    Jörg, die Anpassung eines TX an das Kabel mit Hilfe eines Tuners hat mit der Entstehung von Mantelwellen ursächlich nichts zu tun. Ob der Tuner an der Schnittstelle zum Kabel zur Antenne angepasst hat oder nicht ist für die Enstehung der Mantelwellen irrelevant. Sonst könnte man mit dem Tuner ja die Mantelwellen wegstimmen; und man weiß, das das nicht geht. Für Mantelwellenströme ist es egal ob ein Tuner in der Leitung ist oder nicht. Anpassung ist nicht ursächlich für Mantelwellen. Man kann perfekt abgestimmte Anpassung und dennoch Mantelwellen auf der Leitung haben und man kann Fehlanpassung ohne Mantelwellen auf der Leitung haben. Mantelwellen/Glöeichtaktströme und Anpassung/Fehlanpassung haben voneinander unabhängige Entstehungsmechanismen.


    Zutreffend ist, dass eine Mantelwellensperre diese Ausgleichsströme unterdrücken kann, egal ob in einem Tuner eingebaut oder separat. Das hat aber mit der Funktion des Tuners nichts zu tun. Ein Tuner passt nur konjuigiert komplex die Senderausgangsimpedanz auf die Impedanz am Eingang des Koaxkabels (nicht der Antenne) an, um maximale Leistung an die Leitung abzugeben. Existierende Mantelwellen bleiben davon vollkommen unbeeinflusst, genauso wie eine Fehlanpassung oben an der Antenne vom Tuner unten nicht beeinflusst wird.


    73

    Günter

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

    Edited 11 times, last by DL4ZAO ().

  • Zu dem Wort "Tuner" möchte ich zu den zurückliegenden Posts ergänzen, dass hier drei unterschiedliche Tuner, bzw. Positionen des Tuners beschrieben wurden

    - autom. abgestzter Tuner (CG-3000, SGC Tuner), am Ende des Koaxkabel, dort, wo der "strahlende Draht" vermeintlich getuned wird

    - intern. Tuner des TRX, zu Beginn des Koaxkabels, der das SWR dort auf 1:1 bringen soll (Schonung der PA)

    - externer Tuner mit eingebautem 1:4 Balun, wird schonmal für Parallelspeisung genutzt


    Was mir jetzt nach den Ausführungen von Wippermann einleuchtend geworden ist:

    - Außenleiter Koaxkabel, Tuner-Gehäuse, Tuner Masseanschluss, Tuner und TRX Netzteilzuleitung, Antennen-Gegengewichte, bzw. bei Dipolantennen der 2. Dipolast, = alles ist gleichstrommäßig an einem Potential angeschlossen, HF-mäßig ist es aber immer auch ein Teil des "Gesamt"-Antennengebildes für die jeweilige Frequenz, auf der der Tuner versucht, ein SWR 1:1 einzustellen.

    Wieviel Prozent der HF Energie von einem der Gegengewichte (z.B. Dachrinne) auch abgestrahlt werden, oder zurück im Haus in der Elektrik "verbraten" werden, das bleibt weiterhin für mich ein Geheimnis.


    (Ich dache bisher, dass nur der von mir definierte Langdraht, der in den Baum geworfen wurde, getuned wird, und die Gegengewichte nicht strahlen, hi)


    Übrigens, seit ich ca. 20 Klappferrite (waren damals sehr billig) und 2 Koaxmantelwellenstromsperren und ein FT 240-43 Balun angebracht habe, ist der Empfang auf MW/LW und KW bis 4MHz spürbar besser geworden, bei mir ist ein Teil des man-made-noise geringer oder ganz verschwunden, d.h. es lohnt sich auf jeden Fall, Aufwand zu betreiben, statt in Citylage "das Handtuch zu werfen",

    73

    Winni

    Edited 7 times, last by DK6JK ().

  • Auch wenn es nervt: es gibt keinen unmittelbaren Zusammenhang zwischen Tuner. Anpassung, VSWR und Mantelwellenentstehung. Auch wenn diese Folklore scheinbar unausrottbar durch die Amateurlandschaft geistert.


    Zusätzlich zu den bereits genannten Papieren von Wippermann hier noch die anerkannten amerikanischen Weisen zum Thema der Entstehung von Mantelwellenströmen (Common Mode Currents)


    W8JI, Tom Rauch "Common Mode Currents"


    W8JI, Tom Rauch "Properly testing Baluns"


    Und ganz besonders mit vielen EZNec Simulationen
    W4RNL, L. B. Cebik "Common Mode picture show"


    Und wer gerne Youtube Videos schaut, hier ein verständlicher Vortrag (eng)
    Common Mode Current, what is it?


    Wer nach dem Durchackern immer noch meint, er müsse einen ursächlichen Zusammenhang zwischen Mantelwellen und Anpassung postulieren, ohne dies mit den Kirchhoffschen Regeln begründen zu können, dann kann ich auch nicht weiterhelfen und passe.


    73

    Günter

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

  • Max, die vorgenannten Quellen fassen das für Laien (Funkamateure) schon gut zusammen. Noch einfacher geht es meines Erachtens nicht ohne oberflächlich zu sein. HF-Technik ist nun mal nicht so ganz trivial. Insbesondere das Papier von Wolfgang Wippermann erklärt die Problematik von Grund auf in einfachen Worten und Darstellungen. Cebik und Rauch nähern sich analytisch unterstützt mit EZNEC Simulationen.


    Und wer möchte, kann gerne noch da stöbern, darin ist zumindest versucht, es einfach darzustellen: "Balun - verstehen, bauen, prüfen (pdf)"


    73

    Günter

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    Edited 6 times, last by DL4ZAO ().

  • Wenn das so einfach ist...

    Erstaunlich, dass man dann noch darüber lange Vorträge halten kann. ;)


    73

    Günter

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

  • Hallo Max,

    danke für den Hinweis auf dx-wire.

    Ich fand den Text dort sehr informativ,

    73

    Winni

  • Für Mantelwellenströme ist es egal ob ein Tuner in der Leitung ist oder nicht.

    Einspruch, Euer Ehren :)


    Ich versuche es mal vom TRX aus gesehen zu erklaeren: So ziemlich jeder TRX ab den 80ern hat eine SWR-gesteuerte ALC. Selbst aeltere mit Roehrenendstufe hatten eine, die jedoch meist nicht SWR-gesteuert war. Wenn nun die Antenne ohne Tuner oder mit falsch eingestelltem Tuner schlecht angepasst ist, regelt die ALC die Sendeleistung stark herunter. Die Mantelwellen entstehen, weil die Antenne unsymmetrisch ist oder gar Erde als Gegengewicht benutzt. Da bei schlechter Anpassung nur ein Bruchteil der ueblichen Sendeleistung aus dem TRX rausgeht, hat man dann geringere Mantelwellenamplitude. Passt der Tuner die Antenne jedoch gut an, dann steigt die Sendeleistung auf die vollen 100W oder was immer der TRX kann. Die Amplitude der Mantelwellen steigt damit ebenfalls. Muss sie ja, da deren Amplitude proportional zur Sendeleistung ist. Daher beeinflusst der Tuner bzw. dessen Funktion die Amplitude der Mantelwellen. Nicht die Tatsache, dass es Mantelwellen gibt, aber deren Amplitude.


    Auch ohne ALC hat man solche Effekte. Nimm mal an, dass wegen fehlendem oder schlecht eingestelltem Tuner der TRX 250 Ohm sieht. Dann geht naturgemaess weit weniger HF-Strom ins Kabel und die Mantelwellen sind dadurch ebenfalls geringer. Bei 50 Ohm beides entsprechend mehr. Geht es unter 50 Ohm und es gibt keine ALC und auch kein abregelndes Netzteil, dann riecht es irgendwann nach Ampere oder es macht poff in der Endstufe.


    Auch das schlechte SWR bei nicht richtig eingestelltem Tuner reduziert die Mantelwellen. Denn was am Tuner reflektiert wird, geht nicht in die unsymmetrische Antenne, also laut Kirchhoff auch nicht auf den Mantel. Stellt man den Tuner hingegen korrekt ein, maximiert sich die in die Antenne geleitete Leistung und damit auch die Ampltude der Mantelwellen.


    73, Joerg

    Edited once, last by AJ6QL: Ergaenzung ().

  • Jörg, so leid es mir tut und ohne deine persönliche Integrität in Frage zu stellen, ich finde das sind viele Worte, aber wenig belastbare Substanz. Da werden plötzlich Sendeleistung, ALC, SWR und Antennenanpassgerät ohne faktische Begründung und nicht untermauert durch solide Quellen in einen scheinbaren Zusammenhang bei der Entstehung von Mantelwellen verschwurbelt. Im Widerspruch zu allen bisher gezeigten Simulationen und zu Literatur und Veröffentlichungen. Ich für mich möchte es an dieser Stelle dabei belassen. Wer lieber glauben möchte, dem wünsche ich viel Erfolg beim Wegstimmen von Mantelströmen mit dem Anpassgerät.


    73, Günter

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

    Edited 4 times, last by DL4ZAO ().

  • Hallo Jörg,


    ich versuche gerade deine letzte Nachricht nachzuvollziehen. Nach meiner Bewertung stellst du den Antennentuner in ein Rampenlicht wo er thematisch gar nicht hin gehört. Wir sind uns doch einig, dass ein Antennentuner weder Mantelwellen verhindern noch erzeugen kann. Die einzige Aufgabe ist die der Leistungsanpassung. Ich teile die Aussage, je mehr Leistung an der Antenne anliegt, desto stärker messbar sind auch die Mantelwellenströme. Nun aber mit einer gewollten Fehlanpassung durch den Tuner und damit verbunden einer geringeren HF -Leistung insgesamt dem Tuner wundersame Mantelwellenreduzierung zuzuschreiben, ist doch weit hergeholt.

    vy 73 de Dirk, DH4YM

  • Das Thema läßt mich noch nicht in Ruhe,

    daher kurze Fragen, evtl. kurze Antworten von euch:


    Wenn man einen abgesetzten Tuner und dahinter eine aperiodische Antenne (Langdraht gegen Erde-Gegengewichte) betreibt, also Langdraht am heißen Ende (Ausgang) des Tuners und Gegengewichte an Ground, wo entstehen auf dem Koaxkabel die Mantelwellen und wo ist der günstigste Punkt, Mantelwellensperren einzusetzten (keine Klappferrite)


    - 1. sie entstehen eher am letzten Stück vor dem Tuner

    - 2. sie entstehen direkt hinter dem TRX

    Dies war ein Teil meiner Eingangsfrage:

    Beantwortet und mit einfachstem Strommessgerät gemessen die Frage nach dem günstigsten Punkt, Mantelwellen zu orten und ggfs. dort eine Sperre einzuschleifen, das hat bei mir wunderbar geklappt, vielen Dank,


    aber:


    -wo entstehen denn die Mantelwellen?


    Auf diese Frage gab es bisher m.E. keine Antwort.


    Die Nebendiskussion, ob ein Tuner was mit der "Bekämpfung" von Mantelwellen zu tun haben kann, dies ist dann bei Günter und Jörg in ihrer Diskussion aufgekommen,


    aber vielleicht hat jemand noch Lust, zu berichten, wo sie eigentlich entstehen,

    - entstehen sie im System TRX-Koaxkabel-Tuner-Strahler-Gegengewicht

    - oder auch im Hausnetz-in Kabeln, die in der Wand liegen-in Netzzuleitungen-in Lautsprecherleitungen der Stereoanlage (durch Einstarhlung der Funkanlage)

    73

    Winni

    Edited once, last by DK6JK ().

  • Winni, hier gab es doch die schönen Links und das anschaulichste Modell finde ich ist das Bild des Übergangs eines symmetrischen Dipols auf das unsymmetrische Koaxialkabel. Man kann dort schön erkennen, wie der HF-Strom auf den Außenmantel des Koaxialkabels gelangt.

    vy 73 de Dirk, DH4YM

  • Hallo Dirk,

    was ich noch im Kopf habe von den Bildern, die du bei Wippermann ansprichst::

    Beim symetrischen Dipol ist der 2. Dipolast mit dem Außenleiter des Koaxkabels galvanisch verbunden,

    aber,

    ist das Koaxkabel am TRX, und ist dieser geerdet, so wandert der Strom (Mantelwellenstrom) weiter, er geht an alle Leitungen, die galvanisch mit der TRX Erde verbunden sind, also auch ins Hausnetz, also läuft man Gefahr, dass Mantelwellen eigentlich überall auftauchen können, da sie ihren Weg über metallische Leitung überall hin finden.

    Umgekehrt würden diese Leitungen bei Empfang auch den Müll im Haus aufnehmen.

    Das Problem mit den Mantelwellen scheint gar kein Problem zu sein, da sie sowieso da sind, egal, was man für eine Konstellation hat (incl. Tuner).

    Demnach können wir beim Senden lediglich mit dem Strommesser Stellen ausfindig machen, wo auf bestimmten Bändern Stromspitzen der Mantelwellen sind, dort können wir Dämpfungsglieder (bis zu 30dB) einschleifen und hoffen, dass durch unsere Aussendung mit dem TRX z.B. nicht der Router ausschaltet, also keine Direkteinstrahlung durch Mantelwellen (Mantelwellen strahlen Energie ab.....Mund am Mike verbrennen, Lampen leuchten im Take der Modulation,...1972 hatte aus der Wasserleitung mein Bruder manchmal meine SSB Stimme gehört (damals 1kW out 5xPL509 und Langdraht gegen Wasserleitung im Haus als Erde).


    Wie kommt es nun dazu, dass auch unser man-made-noise Pegel in Abhängigkeit von Mantelwellen hoch oder niedrig sein kann?


    Ooh, ich merke, wenn ich den man-made-noise Pegel anspreche, behaupte ich ja, dass Mantelwellen auch bei Empfang vorhanden sein müssen, also nicht von meinem Sender verursacht werden, ja, so etwas habe ich m.E. auch in Aufsätzen gefunden, dass der S/N-Pegel durch Mantelwellensperren an bestimmten Punkten zu Verbesserungen beim Noisefloor führte.

    Aber das hieße doch, dass sich die Beschäftigung mit Mantelwellen heutzutage auch Empfangsmäßig auszahlt, unser S-Meter kann bei guter Positionierung der Sperren um 1-2 S-Stufen zurück, oder war das nur nach Einbau der Netzfilter.


    Ich bin verwirrt,

    73

    Winni

  • Moin,

    Ich habe es bisher so verstanden, dass die Mantelwellensperre doch eine drosselnde Wirkung auf bestimmte Frequenzen, auch abhängig vom Einbauort hat. Das sollte dann doch auch bestimmte Signale, die auf dem äußeren Koaxmantel herum wandern, dämpfen. Sicher nicht alle, diese Signale können über Schutzleiter oder Abschirmung dorthingelangen.

    Vermutlich liegt da die dämpfende Wirkung für RX noice.


    Nur meine leihenhafte Vorstellung, warum eine Mantelwellen Sperre auch den Empfang in bestimmten Fällen verbessern kann.


    Hans

  • Hans,

    genau, die Mantelwellensperre an einem geeigneten Ort (den man wohl gut durch HF-Aussendung und Strommessung identifizieren kann) verhindert, dass z.B. der Außenleiter des Koaxkabels zukünftig als Empfangsantenne wirkt, zumindest nicht mehr so gut, als wenn keine Mantelstromsperre eingebaut wäre.

    Wenn dem so ist, dann lohnt sich ja, experimentell zu versuchen, diese Punkte zu finden,

    73

    Winni

  • Winni,

    sollte bei einer 1/4 Wellenlänge (Verkürzungsfakto beachten) liegen. Ist also selektiv!


    Aber ich nur beruflich ein Mechaniker aus dem Flugzeugbau und lerne nur durch Bastelnund Zuhören.

    Es lohnt sich nicht zu streiten, man kann sehr einfach damit eigene Erfahrungen machen. Der Effekt tritt nicht bei allen Arten der RX Störungen auf. Das kann zu Frust führen.


    Hans

  • Moin Dirk,

    Ich teile die Aussage, je mehr Leistung an der Antenne anliegt, desto stärker messbar sind auch die Mantelwellenströme. Nun aber mit einer gewollten Fehlanpassung durch den Tuner und damit verbunden einer geringeren HF -Leistung insgesamt dem Tuner wundersame Mantelwellenreduzierung zuzuschreiben, ist doch weit hergeholt.

    Nicht gewollt, ich denke, niemand wuerde einen Tuner verstimmen, nur um Mantelwellen zu reduzieren. Dazu nimmt man Ferrit. Was ich meinte ist, dass der Tuner sehr wohl einen erheblichen Einfluss auf die Staerke der Mantelwellen haben kann. Guenter hatte ja schon Kirchhoff erwaehnt. Wenn eine Antenne unsymmetrisch ist, dann muss der unsymmetrische Stromanteil irgendwo langfliessen und er kann nur ueber den Mantel laufen. D.h. das Koaxkabel wird selbst zu einer Antenne. Je mehr Leistung auf der Antenne ankommt, umso staerker sind die Mantelwellen. Der Job eines Tuners ist (normalerweise), die Leistung an der Antenne zu maximieren. Daher maximiert er unerwuenschterweise auch die Mantelwellenamplitude.


    Effektverstaerkend kommen die anderen Faktoren wie ALC hinzu, aber ursaechlich fuer diese Veraenderung ist der Tuner.


    73, Joerg

  • ...Effektverstaerkend kommen die anderen Faktoren wie ALC hinzu, aber ursaechlich fuer diese Veraenderung ist der Tuner.


    73, Joerg

    Finde ich eher irreführend, um nochmal das Beispiel mit dem Dipol aufzugreifen: Wenn der 'full-size' ist, braucht man keinen Tuner - leider bedeutet das nicht
    dass man auch keine Mantelwellen hat.

    73

    Peter