Antennenmessbrücke

  • Guten Abend zusammen.


    Derzeit überlege ich, mir eine Antennen(Admittanz/Impedanz) Messbrücke aufzubauen. Als Speisespannungsquelle ist der mit 50 Ohm abgeschlossene 7dB Ausgang meines Dip It vorgesehen. Als Symmetrierung der Speisespannung will ich den Vorschlag von DL1JEK aus der CQDL 1/2007 einsetzen.
    Ich bin mir noch im Unklaren darüber, ob ich als Brückenzweige eine Parallel oder Serienschaltung von Poti und C bzw Drehko und Messobjekt nehmen soll. Natürlich kann man bei einer Frquenz beides ineinander umrechnen, aber welche Anordnung ist die bessere?
    Kann mir jemand helfen?


    vy 73 de Wolfgang, DC4UZ

  • Lbr Wolfgang,


    so eine Antennenmeßbrücke habe ich mir schon vor Jahren gebaut, aber aufgrund einer anderen Veröffentlichung zu einem Vortrag.


    Für die Symmetrierung der HF-Speisespannung habe ich auf Vorschlag eines Kollegen eine einfachere Lösung gewählt:


    An die Punkte B rechts und C rechts der Meßbrücke kommt ein Übertrager in Form einer Mantelwellensperre, 10 - 15 Windungen bifilar verdrillter Draht ca 0,3 mm Kupferlackdraht auf einen Ringkern FT50-43. Dabei wird der Mittelpunkt der Wicklungen zwischen den Punkten B und C geerdet!


    Der Anfang der verdrillten Drähte geht an die HF-Eingangsbuchse und das Ende an die Punkte B und C.


    Zudem kann ich die Erfahrungen des Vortrages bestätigen, daß die Induktivität der Übertrager in solchen Meßbrücken gern viel zu groß gemacht werden. Ich müßte jetzt das Schreiben unterbrechen und anderswo im Computer nachsehen, aber nach meiner Erinnerung darf die Induktivität zwischen B und C nicht größer als 6uH werden, sonst schielt die Meßbrücke bei höheren Frequenzen, wenn sie Blindlasten verarbeiten muß.


    Drehko und Poti habe ich parallel geschaltet. Das war früher dringend geboten, da alle Potis alle Metallgehäuse hatten und sich deren Kapazität in Reihenschaltung schwer beherrschen läßt. Dagegen schaltet sich die Kapazität des Potis bei Parallelschaltung einfach der Anfangskapazität des Drehkos parallel.


    Heute gibt es ja meist Potis in Kunststoffgehäusen; da könnte man auch die Serienschaltung versuchen, aber Erfahrungen habe ich damit noch nicht.

    Ich habe einer weitere Form dieser Meßbrücke aufgebaut mit einem logarithmischen 4,7k-Ohm-Poti sowie zwei Drehkondensatoren, einen bei Punkt G wie gezeichnet und einen bei Punkt E anstelle des Festkondensators. Das ergibt längere Skalen; zudem können auch Drehkos verwendet werden, die keinen kapazitäts-linearen Plattenschnitt haben (mit einem Drehko werden in diesem Fall die Skalen für +X und -X recht ungleich). Die Drehkoskalen beschrifte ich mit +pf und -pF und rechne die Blindwiderstände erst nach vollendeter Meßreihe aus.


    Diese Schaltung enthält auch eine Meßbereichserweiterung, damit man gegebenenfalls auch Werte über 4,7 kOhm messen kann, z. B. bei Langdrahtantennen.


    Ich habe auch die Meßbrücke und den Rauschgenerator aufbaumäßig getrennt. Bei Messung passiver Komponenten funktioniert die Rauschquelle gut. Aber bei Antennenmessungen muß man die Empfangsenergie der Antennen übertönen, und dabei kann man einen Empfänger mit dem breiten Rauschen übersteuern, wenn er keine gute Vorselektion hat. Das ist mit Meßsendern nicht der Fall, weil sie eben nur ein Signal auf den Empfänger geben, auf den dieser abgestimmt wird.


    HW?


    73

  • Lieber Ha Jo,


    vielen Dank für Deine Antwort.


    Die beiden Übertrager zur Symmetrierung sind schon fertig, ich werde also feststellen, ob die Induktivität zu groß ist, es ist ja gleichbedeutend mit einem Anstieg des Innenwiderstandes der Speisespannungsquelle bei höheren Frequenzen.


    Als Poti setze ich ein 1 KOhm log ein, um bei 50 Ohm noch gut ablesen und bei höheren Widerständen noch gut schätzen zu können.


    Als Messfrequenz Quelle habe ich das DipIt gewählt, um durch die hohe zur Verfügung stehende Energi sicher nicht auf Meßzweideutigkeiten hereinzufallen.


    Mich würde - vor allem in Hinblick auf spannungsgekoppelte Antennen Deine Meßbereichserweiterung interessieren, könntest Du bitte mal kurz Deine Lösung schildern(zeichnen)?


    Meine Überlegungen zum Unterschied Reihen- Parallelschaltung gingen in die Richtung, daß bei Reihenschaltung der Strom in den Brückenzweigen bei niedrigerer Meßfrequenz und damit großem Xc auch bei niedrigem R also im eigentlich interessierenden Fall sehr klein ist und damit die Brücke unempfindlicher bzw. leichter zu " stören" ist.


    Vielleicht gibt es ja noch mehr Meinungen zu diesem Thema.


    vy 73 de Wolfgang, DC4UZ

  • Lbr Wolfgang,


    zunächst habe ich nachgesehen; die kritische Grenze der Induktivität zwischen B und C liegt bei 0,6uH!! Wenn man bekannte Kondensatoren über ihren Blindwiderstand bei hohen Frequenzen ausmessen will, müste man es eigentlich merken, ob was falsch läuft


    Zur Darstellung der Bereichserweiterung habe ich mal meine Brücke mit EINEM Drehkondensator hochgeladen. Parallel zur Meßbuchse kann ein 4,3 kOhm-Widerstand zugeschaltet werden. Wird dieser Widerstand nicht gebraucht, muß er kurzgeschlossen werden! Denn bei einem offenen Schalter transformiert die Kapazität des Schalters diesen Widerstand bei 30 MHz noch auf 26 kOhm hinauf, wenn man 0,5 pF ans Schalterkapazität ansetzt!


    Das Bestimmen der wirklichen Last an der Meßbuchse geschieht dann über die Formel zur Parallelschaltung von Widerständen:
    Rw = R1*R2/(R1-R2).


    OK?


    73

  • lieber Ha Jo,


    schönen Dank für das Schaltbild und die Erläuterungen.
    Ich werde meine Brücke erst mal so aufbauen und wenn das Teil funktioniert, an Erweiterungen gehen. Im Zuge der endgespeisten Drähte mit der Widerstandsanpassung über den Spartrafo ( oder UnUn ) macht das sicher Sinn. Und irgendwie fehlt mir solch eine Meßbrücke noch in meiner Ausrüstung. Also nochmal vorerst herzlichen Dank für die Unterstützung.


    vy 73 Wolfgang, DC4UZ

  • Hallo Wolfgang,


    mit dem Thema Rauschbrücke habe ich mich vor etwa 10-15 Jahren
    intensiv auseinandergesetzt.
    Die Serien- und Parallelvariante haben beide ihre spezifischen Vor- und
    Nachteile.
    Der Hauptnachteil der Admittanzbrücke ist,daß Du auf 80m und noch mehr
    auf 160m fast keine Blindanteile mehr messen kannst,
    (Außer Du schaltest zum Drehko kräftig Fest-C's zu,
    doch dann leidet schon wieder die Genauigkeit.)
    Warum das so ist,siehst Du,wenn Du eine Impedanz in
    Serienschaltung,z.B. 100 +/-j100 Ohm auf 1,8MHz in das Parallel-
    äquivalent umrechnest und guckst welche Werte Du dafür
    in der Brücke für Gleichgewicht benötigst.
    Ich habe mir damals eine umschaltbare Brücke (parallel/seriell)
    gebaut,die Kalibrierung bzw.die Skalenzeichnung ist dann allerdings
    schon sehr schwierig.
    Vom praktischen Nutzen her scheint mir über alles die Serienvariante
    günstiger,man muß auch weniger rechnen.
    Die vom Autor genannte Genauigkeit von 1% gehört ins Reich der Fabel.


    73
    Clemens

  • Hallo Clemens,


    schönen Dank für Deine Stellungnahme.
    Man hat leider - so meine Festtellung - die Wahl zwischen Pest und Cholera, in einem Fall hat man auf der -j , im anderen Fall auf der +j Seite eine Stauchung der Skala, mal ganz abgesehen von den sich bei kleineren Strömen in den Brückenzweigen immer stärker störend auswirkenden äusseren Beeinflussungen.
    Vielleicht lohnt es sich ja doch, so einen vektoriellen Netzwerkanalysator zu bauen.
    In Bezug auf auf die Genauigkeit teile ich Deine Meinung. Wer soll, mal unabhängig von den verschiedenen Toleranzen, das Ding denn kalibrieren?


    vy 73 Wolfgang DC4UZ

  • Hallo Wolfgang,


    ich würde auch dem NWA letztendlich den Vorzug geben,
    auch wenn es durchaus interessant ist,sich mal mit der RB mal auseinandergesetzt zu haben.
    Ich habe damals,das Glück gehabt,auf dem Flohmakt(!) einen professionellen
    wenn auch alten VNA von HP (100kHz bis 110MHz) zu finden.
    Die Kalibrierung ist nicht soo schwierig.
    Wenn man in Ohm und +pF und "-pF" kalibriert,geht das z.B.bei der
    Admittanzbrücke mit einem DMM und einem Kapazitätsmeßgerät direkt.
    Beim Einsatz ist dann allerdings vermehrt Rechnen angesagt.
    Man kann auch in Ohm und +/-jOhm bei 10MHz kalibrieren
    (s. ARRL Antennenhandbuch),dann kann man im Kopf für andere
    Frequenzen umrechnen.


    73
    Clemens

  • Hallo Clemens,


    Das Nachdenken über die Brücke hat schon Spass gemacht, und im Endeffekt wird auch ein (preiswertes) Messgerät herauskommen, das - allerdings mit Drehkos in beiden Brückenzweigen - zumindestens in etwa - Aussagen über Art und Grösse des komplexen Antennenwiderstandes ermöglicht.
    Mit dem Kalibrieren meinte ich nicht die Methode, die ist schon klar.
    Aber die " Normale " um 1% Genauigkeit des kalibrierten Gerätes zu erreichen, hat m.E. kein OM Normalverbraucher. Ich habe im ehemaligen QRL mal Versuche zur Ermittlung des 50Hz Wechselstromwiderstandes eines 2000 mm² Cu Leiters gemacht, die Probleme sind mir noch gut im Gedächtnis....., und bei HF werden sie sicher nicht kleiner!


    vy 73 Wolfgang, DC4UZ

    Kaum macht man es richtig, schon geht`s.

    Edited once, last by DC4UZ ().