Z-Match oder LL-Tuner ? Ein paar Fragen dazu ...

Hallo zusammen,

danke auch Andreas und auch Uwe, für die sehr interessanten Beiträge.
Andreas habe hier fast die gleiche Antennenkonfiguration hier ein Dipol mit 2 X 10,3 Meter und einer 8,0 Meter langen Hühnerleiter ca. 800 Ohm in 10 Meter Höhe.
Betreibe die Antenne im Augenblick mit eine symmetrischen Christian-Koppler aber kann die Antenne nicht in allen KW-Bereichen zufriedenstellend abstimmen.
Andreas wie lang ist deine Hühnerleiter,und kannst du in allen Bereichen deine Antenne problemlos abstimmen.

Du hast ein sehr interessanten symmetrischen Koppler auf deiner Homepage einmal abgelegter Antennenwerte im Speicher werden dann Automatisch über den SWR Sensor beim abstimmen wider eingestellt .

73 de Jörg

Hallo Jörg,
als mein Dipol etwas länger war (2x26m) waren die Impedanzen etwas besser auf einigen Bändern. Mit 2x22m hatte ich Probleme auf 10m. Ich habe noch einen halben Meter Lecherleitung eingefügt und die Verhältnisse wurden etwas besser, aber das muss jeder selbst probieren, bzw. messen. Mit dem VNWA habe ich dann festgestellt, dass die Impedanz auf 10m sehr hoch war.
Ich kann den Tuner befehlen automatisch nachzustimmen, aber eine vollständige automatische Abstimmung ist nicht möglich, durch die grosse Überlappung der Kapazitätsbereiche mit dem Dreko.
Ich habe eine automatische Nachführen im Zusammenhang mit meinem TRX PicAStar programmiert. Wird am VFO die Frequenz geändert, wird über die RS232 die Frequnzinformation zum Steuerteil des Tuners gesendet. Das Steuerteil führt den Tuner bei jedem neuen 25kHz Segment nach. Alle Einstellungen sind in einem grossen Eeprom im Tuner abgelegt.
Wer Interesse hat kann meine Vortrag darüber nachlesen.
Vortrag zum L/C Tuner

vy 73 Andreas DL4JAL

Hallo Andreas,
ja natürlich hatte mich verlesen meine Antenne ist ja viel kürzer deswegen muss ich auch auf 80,160 wesentlich mehr Speicher haben da würden alle 25 kHz einer nicht reichen ist das möglich mit deinem Konzept?Ja und wie funktionirt das über die RS 232 Schnittstelle da hat ja jeder TRX ein anderes Protokoll würde das den dann auch mit Icom gehen ,Elecraft und Kenwood ist ja gleich und für Yaesu hast du es in der Firmware?Bei meinem Glück warscheinlich mit sehr viel Aufwand.
73 de Jörg

Hallo Andreas,

danke für den Link zu dem interessanten Vortrag. Das kann ich Alles gut nachvollziehen. Mich verwirrt im Rahmen dieses Threads nur etwas die Bezeichnung: "symmetrischer Antennentuner". Offensichtlich wird dieser Begriff in unterschiedlicher Auslegungen verwandt. In deinem Falle ist es ein unsymmetrisch aufgebautes Antennenanpassgerät mit dem Symmetrier-/Trennglied (Symba) am Eingang. Im Gegensatz dazu verstehe ich DK5IQ in seinem Posting so, dass er ein ein konsequent symmetrisch aufgebautes Anpassnetzwerk, beispielsweise ein doppeltes Collinsfilter oder die S-Match von PA0FRI als Voraussetzung für einen guten Wirkungsgrad fordert.

Die dritte und weit verbreitete Variante ist das unsymmetrische Anpassgerät mit einem Symmetrierglied am Ausgang. Hier sind die Anforderungen an den Balun anspruchsvoller, da er auf wechselnde Impedanz arbeiten muss.

73
Günter

Lbr Günter und andere Mitleser,

in jüngster Zeit hat sich ja bei der Antennenanpassung vor allem unter Mitwirkung von DG0SA eine Schaltungstechnik ergeben, bei der die Symmetrierung noch auf dem 50-Ohm-Wege alleine von Baluns sichergestellt wird, vor allem einer Kombination eines Strom- und eines Spannungsbaluns (DG0SA nennt sie anders), während für die Impedanzwandlung allein ein einfaches L-C-Glied als völlig ausreichend gehalten wird. Durch die unterschiedlichen, dabei benutzten Bezeichnungen ergeben sich zwangsläufig zunächst Verständigungsschwierigkeiten.

Eine neue Arbeit von DG0SA endet sogar hinter der 50-Ohm-Symmetrierung mit einem symmetrischen L-Glied, das aus zwei Serienkapazitäten und dahinter, in Richtung zu den Antennendrähten, aus einer Querspule besteht und so an die eigentlichen Antennendrähte anpaßt. Die Drähte schweben also statisch völlig frei in der Luft, können also fast beliebige statische Spannungen aufnehmen, bis die Kondenatoren durchschlagen. Das erscheint aber mir wiederum ein Unding; eine Antenne sollte statische Ladungen ableiten können. Das geschieht bei mir immer noch mit einem Hybridbalun am Ausgang eines asymmetrischen Anpaßgerätes, was wieder von anderen als nicht richtig empfunden wird.

Es bleibt also schwer, es allen recht machen zu wollen, sowohl sprachlich als auch technisch.

HW?

Hallo HaJo und Mitleser,

Mir leuchtet der Ansatz von Andreas, DL4JAL, ein, dass ein am Eingang per 50Ohm Balun symmetriertes einzelnes L-Glied per se weniger Verluste aufweist, als ein "vollsymmetrisches" Doppelanpassgerät. Von daher bin ich skeptisch gegenüber der Ansicht, dass "vollsymmetrische" Koppler oder gar Pi-Glieder bei nichtresonanten Dipolen zwingend sein sollen, um einen guten Wirkungsgrad zu erzeugen. Die Theorie stützt dies m.E. nicht. Ein Nachteil des Konzepts wie es Andreas anwendet ist allerdings der "heiße" Antennentuner, der konsequent HF-mäßig von Erde zu isolieren ist.

Die wohl am weitesten verbreitete Art, eine symmetrisches Antennensystem zu anzupassen ist wohl der gewöhnliche asymmetrische Antennentuner mit Strom-Balun bzw. Habridbalun zwischen asymmetrischem Tuner und symmetrischem System. Ob dies wirklich so nachteilig ist und In welcher Größenordnung sich dabei Verluste ergeben bzw. unter welchen Impedanz-Bedingungen diese Verluste maßgeblich zu berücksichtigen sind, wäre eine Diskussion wert.

73
Günter

Hallo Hajo,
ich stehe mit Andreas, DL4JAL, in fester Verbindung und wir sind uns bezüglich der Anpassthematik vollkommen einig.
Vielleicht ist es vorteilhaft, die einzelnen Aufgaben der Antennenanpassung getrennt zu betrachten.
Da wäre zunächst die Impedanztransformation. Es gilt also den komplexen, von 50 Ohm abweichenden Eingangswiderstand der
Zweidrahtleitung auf einen reellen 50 Ohm-Wert zu bringen.
Ich denke, es ist unstrittig, dass eine einfache L-C-Schaltung eine vorteilhafte Lösung ist. Stichwort Reaktanztrafo.

Dann kommt das Thema Symmetrie bzw. deren Erreichung.
Die Anordnung einer koaxialen Drossel in Verbindung mit einem Balun auf der reellen 50 Ohm-Seite des Tuners dürfte ebenso als sinnvoll
erkannt werden. Man vermeidet hohe Blindströme in den Ferriten.
Wir, der DL4JAL und ich, haben neulich bei der Weihnachtsfeier unseres alten OVs das Thema diskutiert.
Wenn man dem möglichen Gleichtaktstrom, auch als Mantelwellen bezeichnet, den Weg über das speisende Koaxialkabel ordentlich verbaut,
dann ergibt sich auf den HL-Beinen zwangsläufig ein betragsgleicher aber 180° verschobener Strom und die Symmetrie ist gegeben.
Der Strom kann nämlich nirgends sonst hin.
Eine Ableitung statischer Aufladung ist von den ersten beiden Aufgaben unabhängig durch verschiedene Möglichkeiten machbar,
hochohmige Widerstände oder Funkenstrecken lassen sich doch an der HL anbringen.

Diese Betrachtung schließt spezielle Fälle, wie z.B. eine sehr hohe Impedanz an der HL nicht aus, dann sind vielleicht der induktive
Blindwiderstand der Drossel und des Baluns nicht ausreichend. Dann ist ggf. die Gleichtaktunterdrückung mit einer symmetrischen Transformationsschaltung
verbesserbar. Ich würde aber eher die Länge der Speiseleitung variieren.

In speziellen Situationen ist natürlich auch ein Balun hinter der Imdepanztransformation denkbar. Wie gesagt, die Gefahr hoher Blindströme in Ferriten gilt es
zu erkennen und zu vermeiden.

Zusätzlich denken wir über Meßschaltungen nach. Dieses Thema nicht nur zu erörtern, was sich manchmal als bissel schwierig zu erweisen scheint, sondern mit
Meßwerten zu belegen, ist eine der nächsten Aufgaben.

73
Andreas
DL5CN

Zitat von DL4ZAO

Hallo Michael,
Könntest du bitte die Entscheidungsgründe verdeutlichen, warum in diesem Fall der Einsatz eines symmetrischen Anpassnetzwerkes zwingend ist.

73
Günter

Frohe Feiertage auch an alle Mitleser hier von DK5IQ

Hallo OM Günter,

hier zunächst die kurze Antwort:

Eine Z-Match kann zwar transformieren aber im Gegensatz zu einem symmetrischen Anpassnetzwerk nach Art eines Doppel-Phi-Filters nicht auch kompensieren.
Das heißt, man ist mit der Z-Match nicht in der Lage kapazitive oder induktive Blindanteile wegzustimmen.
Anders herum gesagt. Nur mit dem kapazitiv- und induktiv abstimmbarem symmetrischen Netzwerk nach Collins oder ähnlich arbeitenden Anpassnetzwerken bin ich in der Lage, ein nicht resonantes Antennensystem bestehend aus z.B. einem Dipol der über eine parallele Zweidrahtleitung gespeist wird in Resonanz zu bringen. So wird mit den Anpassgliedern also nicht nur transformiert, sondern das System ggf. elektrisch verkürzt oder wenn notwendig auch verlängert, um die Resonanz zu erreichen. Das nicht resonante Antennensystem beginnt bereits am Anfang der Speiseleitung.

Verwendet man bei nicht resonanten Systemen aber nur eine Z-match, so täuscht man sich ein resonantes System nur vor, weil der SWR – Wert auf der Koaxleitung zur Z-Match im abgestimmten Fall nahe 1 liegt.
Tatsächlich geht bei Abstimmung ein Großteil der vom TX gelieferten Leistung in die Z-Match. Meine Z-Match hier ist offen aufgebaut. Damit kann ich ggf. ein QSO mit 50 Watt HF aus dem Shack heraus auch ohne die anschließbare unresonante Antenne wie mit einer Magnetic-Loop-Antenne fahren. (wenn es denn für einen Vorführzweck sein soll). Und nicht zu vergessen ist, das in einer solchen Miniloop der größte Anteil der Sendeleistung verheizt wird, also die Z-Match als Heizofen dient und genau das macht die Z-Match auch bei einem daran angeschlossenen unresonanten Antennensystem. Wir alle wissen, dass wir mit sehr geringer Leistung je nach Bedingungen irgendwo gehört werden - also wenn ein bischen mehr als 10 Watt zur Verfügung stehen und der Antennendraht davon wenigstens einen Teil des möglichen Antennenstrom führt, dann werden wir u.U. eben zwar nicht wie in diesem Moment mit ordentlichem System mit S9 - sondern nur mit S7 gehört. Was macht das schon aus - fast nix oder?

Lieber Michael

in deinen Ausführungen stecken einige verallgemeinernde Aussagen drin, mit denen ich mich schwer tue, weil ich sie für unzutreffend halte.

Zitat von DK5IQ

Eine Z-Match kann zwar transformieren aber im Gegensatz zu einem symmetrischen Anpassnetzwerk nach Art eines Doppel-Phi-Filters nicht auch kompensieren.
Das heißt, man ist mit der Z-Match nicht in der Lage kapazitive oder induktive Blindanteile wegzustimmen.

Jedes Anpassnetzwerk mit Blindelementen L und C kann je nach Verschaltung sowohl Impedanzen transformieren als auch Bindwiderstände konjugiert komplex wegstimmen. Das hat rein gar nichts damit zu tun, ob ein Anpassnetzwerk symmetrisch oder unsymmetrisch aufgebaut ist. Das gilt für die Z-Match genauso. Der Abstimm- und Transformationsbereich eines Anpassnetzwerks wird durch die praktisch realisierbaren Bauteilwerte begrenzt.

Zitat von DK5IQ

Verwendet man bei nicht resonanten Systemen aber nur eine Z-match, so täuscht man sich ein resonantes System nur vor, weil der SWR ? Wert auf der Koaxleitung zur Z-Match im abgestimmten Fall nahe 1 liegt.

Das trifft auf alle Arten von Anpassnetzwerken zu. Das ist ihr Job und den erledigen sie unabhängig davon, ob die anzupassende Impedanz symmetrisch oder unsymmetrisch ist oder von einem resonanten oder einem nichtresonanten System stammt. Ein Anpassnetzwerk erzeugt im Idealfall an seinem Eingang ein SWR um 1, genau dafür wird es verwendet. Der Zweck eines Anpassnetzwerks ist es, eine unbestimmte Impedanz Z = R + jX konjugiert komplex auf einen reellen Wirkwiderstand (meist 50 Ohm) zu transformieren, so dass ein ageschlossener TX reflexionsfrei in Leistungsanpassung betrieben werden kann. Die Gleichsetzung reeller Widerstand = Resonanz führt leicht in die Irre.

Zitat von DK5IQ

Nur mit dem kapazitiv- und induktiv abstimmbarem symmetrischen Netzwerk nach Collins oder ähnlich arbeitenden Anpassnetzwerken bin ich in der Lage, ein nicht resonantes Antennensystem bestehend aus z.B. einem Dipol der über eine parallele Zweidrahtleitung gespeist wird in Resonanz zu bringen. So wird mit den Anpassgliedern also nicht nur transformiert, sondern das System ggf. elektrisch verkürzt oder wenn notwendig auch verlängert, um die Resonanz zu erreichen.

Ein Anpassgerät bringt weder einen nicht-resonanten Strahler in Resonanz (ist auch nicht notwendig) noch wird der Strahler oder auch die Leitung irgendwie verkürzt oder verlängert. Ein Anpassgerät transformiert eine Impedanz Z = R + jX an einem Port auf eine gewünschte Impedanz an seinem anderen Port. Die beträgt meist 50 Ohm reell, bei einer Röhren PA war es der optimale Ri der Ausgangsstufe, damit maximale Leistung reflexionsfrei abgegeben werden kann.

Dabei ist es für ein Anpassnetzwerk vollkommen egal, ob die ihm angebotene Impedanz direkt vom Fusspunkt einer Antenne stammt, von einer Antenne plus transformierender Leitung oder von stationären Bau-Elementen wie R-L-C. Es wirkt einzig am Punkt der Schnittstelle zwischen die es eingesetzt wird - nur dort! Setze ich es zwischen TX und Leitung wird dadurch der Strahler meiner Antenne weder verkürzt noch verlängert oder in Resonanz gebracht noch wird die Anpassung zwischen Leitung und Antenne irgendwie beeinflusst. Folglich bleibt auch das SWR auf der Leitung hinter dem Anpassnetzwerk gänzlich unverändert. Das Anpassnetzwerk „sieht“ an seinem Port nur eine Impedanz, die im Falle einer Antenne mit Speiseleitung durch die unbeeinflusste Überlagerung von Hin- und rücklaufender Welle und der daraus entstehenden Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung an diesem Punkt erzeugt wird und kompensiert und transformiert diese. Wer meint, ein Antennentuner würde die Antenne „tunen“ glaubt auch, dass ein Zitronenfalter Zitronen faltet.

73 Günter

Es ist meines Erachtens für die Betrachtung hilfreich, von dem Mythos "Resonanz" etwas Abstand zu gewinnen. Die Resonanz eines Strahlers ist keine Voraussetzung für gute Strahlungseigenschaften.

Dieser Glaube ist zwar unter Funkamameteuren weit verbreitete Folklore, wird aber in jedem Lehrbuch für Hochfrequenztechnik widerlegt. Bei Resonanz wird lediglich der Fusspunktwiderstand einer Antenne reell. Bei nichtresonanten Strahlern ist der Fusspunktwiderstand eine Impedanz aus Real- und Imaginärteil. Auch ist die elektrische Länge eines Strahlers von mindestens Lamda/2 keine zwingende Voraussetzung für gute Strahlungseigenschaften. Andere Längen machen es nur etwas schwieriger, die Energie von der Leitung auf den Wirkwiderstand des Strahlers anzupassen.

73
Günter

Moin,

Zitat von DL4ZAO

Wer meint, ein Antennentuner würde die Antenne „tunen“ glaubt auch, dass ein Zitronenfalter Zitronen faltet.

Schön gesagt! Anpassgerät wäre meiner Meinung nach auch der bessere Begriff, also "Match" und nicht "Tuner", wenn es denn Denglisch sein muss.

73, Tom