Unsymmetrischer Koppler für symmetrische Antennen

    Hallo, liebe Selbstbau- Interessierte!
    Der beschriebene Tuner gestattet es, eine symmetrisch gespeiste Antenne an einen 100W- Transceiver anzuschließen, von 10m bis 160m.
    Als Spezialteil wird eine Rollspule benötigt, die bei mir aus einem alten Militärfunkgerät (10RT) stammt. Daneben benötigt man noch zwei Luftdrehkos, ein paar Meter Kupferlackdraht (2mm), einen doppelpoligen Umschalter (10A) und einen einpoligen Schalter (10A).
    Dazu kommen noch ein möglichst großer Ferritkern für die Mantelwellensperre sowie ein Kondensator 500pF/500V. Natürlich noch Kabel, Buchsen, Isoliermaterial und ein Blechgehäuse. Der Rollspule habe ich noch ein Zählwerk spendiert, und die Drehkos müssen isoliert aufgebaut werden.
    Schaltungsbeschreibung:
    Es wird ein T-Glied benutzt, das zwischen C-L-C und C-C-L umgeschaltet werden kann. Das mittlere Element wird parallel, die beiden anderen in Reihe geschaltet. Zusätzlich werden zu C2 bei Bedarf 500pf parallelgeschaltet.
    Zur Symmetrierung dient ein "Luft- Balun", bestehend aus drei Spulen.
    Aufbau des Luft- Baluns:
    Aus Piacryl werden zunächst zwei Streifen von ca. 14 cm Länge und 2cm Breite geschnitten. Ich habe ein altes Lineal und eine CD- Hülle verwendet. Wir benötigen jeweils eine Lochreihe (33 Löcher, Durchmesser 2,2 und Mitte- Mitte- Abstand 4mm).
    Nun wickeln wir aus unserem Draht,(je 2,45m) auf eine passende Papphülse (35mm Durchmesser), drei Spulen, je 11 Windungen . Die Spulen müssen wir ein wenig auseinanderziehen und dann ineinander "schrauben".
    Und nun kommt ein schwieriger Akt: Diese Dreifachspule muss nun in die beiden Piacryl- Streifen "eingeschraubt" werden!! Man hält die Streifen am besten dicht zusammen.
    Es entsteht ein recht stabiler Luft- Balun. Die Mathematiker/HF- Techniker können jetzt mal Induktivität und Wellenwiderstand berechnen... Da wir die Spulen auch anlöten müssen, haben wir nun 3 mal 10 Windungen.
    Bei mir jedenfalls funktioniert diese Schaltung bestens. In einer Tabelle habe ich erfasst, welche Einstellungen für jedes Band erforderlich sind. (Die Werte gelten natürlich nur für meine Antenne samt Hühnerleiter.)
    Die zusätzliche Buchse für eine unsymmetrische Speiseleitung wird isoliert aufgebaut.
    Nun hoffe ich, dass mich die Experten kritisieren, und dass jemand diesen Koppler erfolgreich nachbaut!!
    Nun zu den Abbildungen:
    Das linke Bild zeigt den Schaltungsaufbau. Die SWR- Brücke setze ich als bekannt voraus. Alle Bauteile sind, bis auf die HF- Eingangsbuchse massefrei!
    Auf dem mittleren Bild ist das Wirkprinzip dargestellt. Man beachte, dass wir nicht direkt vom unsymmetrischen Antennenanschluss aus zum Symmetrierglied verbinden, sondern so, wie es dargestellt ist. Die Schnittstelle A-B ist bereits teilweise symmetriert (sozusagen schwimmend). Die Koppler von der Bolli AG sind übrigens genauso aufgebaut.(Danke, Uwe, für den Link.) Durch die Mantelwellendrossel werden die meisten Schaltungsteile HF- mäßig hochgelegt. Deshalb wird hier auch nichts geerdet.


    73, Wolfgang aus Elsterberg (DOK X28, Greiz)
    P.S.: Von diesem Symmetriertrafo ("Luftbalun") distanziere ich mich inzwischen, da er eine viel zu kleine Induktivität (ca. 7,5 mH) besitzt. Man müßte ihn etwas größer bauen...

    Hallo Wolfgang,


    wärst Du so freundlich, auch Schaltung, Bilder und evtl. noch Deine Tabelle zu veröffentlichen? Damit wird Dein interessanter Beitrag noch verständlicher, so eine dicke Rollspule schlummert hier auch noch in der kiste...


    nachbauinteressierte 72/3!
    Tom 4 . .-


    edit] Das ging ja schnell! Danke für Schaltung & Bild!

    72/73, Tom 4 . .-


    Das schöne an einheitlichen Standards ist, dass man so viele verschiedene zur Auswahl hat.

    Einmal editiert, zuletzt von dm4ea ()

    Als nächsten Schritt habe ich vor, diesen Koppler aus einzelnen Spulen/ Kondensatoren aufzubauen, die von bistabilen Relais umgeschaltet werden. Ein Microcontroller soll das Ganze steuern.
    Vorhin bekam ich einen Einwand zu hören, dass die Induktivität der Symmetrierspule viel zu gering sei. Das kann wohl so sein, aber bisher hat es mich nicht gestört, denn meine Hühnerleiter (Wireman) ist lang genug.
    Eine vereinfachte Schaltung könnte aus einem einfachen L- Glied bestehen, das mal so und mal anders herum gepolt wird (C-L bzw. L-C ), und auch hier gibt es wieder je zwei Möglichkeiten...


    Vielleicht kann von den Experten jemand für dieses Projekt die Patenschaft übernehmen? :)


    73, Wolfgang

    Lbr Wolfgang,




    also im Prinzip glaube ich auch, daß man mit einem asymemtrischen Anpaßgerät und einem geeigenten Balun eine symmetrische Antenne speisen kann (siehe cq-DL Hefte 4 und 5/2009).




    Aber in deiner linken Zeichnung scheint ein Fehler zu sein. Der Punkt B in der mittleren schaltung, der meiner Auffassung nach den geerdeten Eingang des asymmetrischen Baluneingangs darstellt, ist in der linken Zeichnung der asymmetrische Antennenausgang!




    Das paßt nicht zusammen.




    Ich bitte um Überprüfung und evtl Aufklärung.




    HW?

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Lbr Wolfgang,




    ich glaube, jetzt kann ich selbst aufklären, was mich verwirrt hat:




    Bei dir sitzt der asymmetrische Antennenausgang an der falschen Stelle, nämlich hinter der ersten Symmetrierung durch den Kabelbalun! Nach meiner Auffassung hat die asymmetrische Antenne dann keine richtige Erde mehr, die "schwimmt halb mit der schon symmetrierten Spannung mit".




    Im Grunde benutze ich die gleichen Bauteile, nur in anderer Reihenfolge:




    Vom asymmetrischen Senderausgang geht es zum Anpaßgerät, das ist noch voll asymmetrisch, mit geerdetem Chassis, und das kann ich daher korrekt auch mit einer asymmetrischen Antenne betreiben. Will ich eine symmetrische Antenne speisen, dann kommt nach dem Anpassgerät noch ein Spannungsbalun (dein Balun mit drei verkoppelten Spulen) und dahinter noch ein Strombalun (deine Kabeldrossel).




    OK?

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Hallo Ha-Jo!


    Vielen dank für Deinen Hinweis! Was hältst Du von einem Schalter, der bei Bedarf den Außenleiter der unsymmetrischen Buchse mit Masse verbindet? Die unsymmetrische Ausgangsbuchse kann ja trotzdem massefrei montiert bleiben.
    Über den Sinn eines Baluns bei variablem Wellenwiderstand ist schon genügend geschrieben worden. Deshalb kommt bei meiner Schaltung zuerst die Kabeldrossel, dann der Rest.
    Nun mein Erklärungsversuch, siehe Skizze:
    Die Anpaßschaltung besteht aus einem T- Glied! Man muss nur ein bißchen umdenken. Im Rothammel habe ich eine ähnliche Schaltung, allerdings mit zwei Spulen gefunden, von Rohde u. Schwarz patentiert.


    73, Wolfgang

    Hallo Wolfgang,


    ich versuche auch Deine Schaltung zu verstehen und habe die Induktivität für den 1:1 Spannungsbalun mit Mini-Ringkernrechner abgeschätzt:


    N = 22 (2x 11 Windungen)
    L = 84mm (Länge)
    D = 35 mm (Durchmesser)
    L = 5,88µH



    Ich habe noch einige TX36/23/15-4C65 Ringkerne mit µ=125, AL=150nH/N^2 da, damit könnte ich den 1:1 Spannungsbalun aufbauen.


    Ich würde dann mit 3x 6 Wdg. - das ergibt L1,L2,L3 = 5,4µH -
    oder auch 3x 8Wdg. - L1,L2,L3 = 9,6µH - starten.

    73 de Uwe
    DC5PI

    Einmal editiert, zuletzt von de0508 ()

    Hallo Wolfgang,


    ich habe nun deinen neuen ATU auch fliegend aufgebaut und an meinen FA-NWT angeschlossen.


    1:1 Spannungsbalun
    TX36/23/15-4C65 Ringkern mit µ=125, AL=150nH/N^2; 3x N=5Wdg.


    Mantelwellensperre, Strombalun
    FT140-43; µ~850, AL=727nH/N^2; 2x 2x 11 Wdg. (100 Ohm Teflonlitze) nach DG0SA


    Antenne
    Endgespeister Langdraht mit 300 Ohm Hühnerleiter.

    Hallo Uwe,
    Danke für die Berechnungen!
    Jetzt bringe ich mal eine leichter zu verstehende Variante in die Diskussion, die nach dem gleichen Prinzip arbeitet. Hinzugekommen ist der Erdungsschalter für unsymmetrischen Betrieb. Bleibt er versehentlich geschlossen, dann passiert auch nicht viel...
    Erst mal ohne Gewähr, habe es noch nicht ausprobiert!
    Anmerkung: Diese Schaltung ergibt im Gegensatz zur ursprünglichen Version ein C-C-L Glied, dessen Ein- und Ausgang mit dem Umschalter vertauscht werden. Dargestellte Schalterstellung: L-C-C, also Aufwärtstransformation.


    73, Wolfgang

    Lbr Wolfgang,




    bei mir sind Anpaßgerät und Baluns onehin getrennte Baugruppen, durch ein Koaxkabel von ca 3 m Länge getrennt. Der Tuner steht im Shack (daher brauche ich auch keinen Automatiktuner) und kann dort auch einen Langdraht anpassen. Will ich meine liegende Quad speisen, wird der Balun auf dem Oberboden an den Tuner angesteckt und damit abgestimmt. Die Symmetrie wurde auf allen Bändern mit Fahrradbirnen getestet und ich sehe keine Probleme bei diesem Verfahren.




    Frei nach der Devise: Jeder soll nach seiner Facon selig werden.




    OK?

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Hallo Ha-Jo,
    es führen sicher viele Wege nach Rom... Und wenn es bei Dir so funktioniert, dann ist doch alles in Ordnung.



    Hi, Uwe,


    vielen Dank für Deine so aufwendige Behandlung des Themas, und auch für den sehr informativen Link!
    Bei meiner Umschalter- Idee geht es darum, dass im einen Fall aufwärts, im anderen abwärts transformiert wird, (wenn man die Beträge der Reaktanzen betrachtet). Das kann man sich anhand von Zeigerdiagrammen klarmachen.
    Den erdungsfreien Aufbau habe ich gewählt, weil dadurch sozusagen eine Vor- Symmetrierung erfolgt, und der ausgangsseitige Spannungsbalun nicht mehr so viel zu tun bekommt.


    Der C1 ist übrigens ein kleiner Rundfunk- Drehko 360pF + 320pF parallel. Die Mantelwellensperre habe ich auf einen Styroporblock geklebt, um die Massekapazität gering zu halten.
    Der Spannungsbalun enthält kein Ferrit (bzw. Pulvereisen), weil es damit bekanntlich Probleme geben kann.
    Für Verbesserung, z.B.verschieden transformierende Ausgangs- Baluns gibt es genügend Möglichkeiten...
    73, Wolfgang

    Hallo,


    mich hat dann auch noch interessiert was bei HaJo, DJ1ZB im Shak passiert.


    Er hat das sehr schön in einem Artikel beschrieben: Balun DJ1ZB CQDL 04_05_2009


    Also schnell mal einen neuen Schaltplan gezeichnet, dort habe ich alle meine Baugruppen beschrieben.


    Auf einem DX-Wire TX36/23/15-4C65 habe ich den 1:1 Übertrager nach PA0FRI mit 2x 12 Wdg. aufgebaut.
    Wer sich nun fragt, "Was ein 1:1 Übertrager nach PA0FRI ist ?"
    dem kann ich Antworten ein 1:1 Übertrager für undefinierte Impedanzen, Aha (!) genau.


    Ein Ferrit, Würth 7427015 4W620 ist als Strom-Balun mit ~300µH beschaltet und sitzt direkt an der Hünerleiter.
    Den Aufbau hat Wolfgang, DG0SA hier beschrieben: Balun für undefinierte Impedanz, 200 Watt.


    Der Koppelfaktor des TX36/23/15-4C65 lässt sich bestimmen, indem zunächst die Induktivität (Lo) der Primärwicklung bestimmt wird. Es folgt eine Wiederholung der Messung (Lks), jedoch diesmal mit kurzgeschlossener Sekundärwindung.


    Für Lo habe ich 23µH und für Lks 0,86µH gemessen.


    Die Formel von DG0SA:
    k = wurzel (1- Lks/Lo)


    k = wurzel(1 - 0,86/23) = wurzel(1- 0,0374) = wurzel(0,9626) = 0,9811

    Hallo QRPForum,


    ich habe noch etwas mit meine Baugruppen gespielt und den Strom-Balun zum TRX gegen einen TX36/23/15-4C65 mit 14 Wdg. RG-188, L=28uH nach W1JR ausgetauscht.


    Dann hatte noch ein Drehkondensator ein 'Wackler', so konnte ich nicht richtig Abstimmen, nach Austausch dieses, kann ich nun auch das 40M Band einfach abstimmen.


    Nachtrag:
    Messungen am Strom-Balun TX36/23/15-4C65.

    Lbe OMs,




    ich bedanke mich bei Uwe für die Popularisierung meines Artikels auf diesem Forum, möchte aber auf zwei Dinge hinweisen, vor allem für diejenigen, die den hier eingestellten langen Artikel NICHT oder nicht vollständig gelesen haben sollten:




    Beim Einscannen des Textes sind offenbar Fehler passiert. So wurde 1/4 als Va dargestellt und 1,1 als 1:1. Daher erscheint der Text an diesen Stellen nicht verständlich, was wirklich ausgedrückt werden sollte.




    Der von Uwe unter DJ1ZB T CLC ATU eingestellte Schaltplan entspricht NICHT der von mir im Artikel angegebenen Schaltung! Durch den 1:1-Balun als Trennübertrager würde die Antenne zudem statisch erdfrei in der Luft hängen, statische Aufladungen würden nicht abgeleitet werden.




    Messen kann man an einer solchen Schaltung natürlich durchaus.

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Lbr Ha-Jo,


    Du hast natürlich recht, ich habe die Schaltung leicht abgewandelt.
    Die Änderung war aber im Beitrag beschrieben.


    Hier also noch die hoffentlich richtige Darstellung Deines ATU. 8o


    Nun habe ich mal meine Antenne mit diesem Aufbau auf 10m abgestimmt, sieht sehr gut aus !
    Die SWV-Messung wurde mit dem FA-NWT und dem FA-Reflexionsmesskopf durchgeführt.

    Lbr Uwe,




    so ganz bin ich mit meiner (von dir gezeichneten) Schaltung immer noch nicht zufrieden.




    Ich habe doch zwischen Sender und ATU gar keinen Strombalun. Wozu auch?




    Mit deinen ermittelten SWR-Anpaßkurven bin ich natürlich zufrieden. Eigentlich komme ich aber im Shack immer auf ein SWR von 1. Dazu mußt Du vielleicht die Drehkondensatoren feiner einstellen können (das kann natürlich ein Geduldsspiel werden).




    OK?

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Hallo Ha-Jo,


    danke für den Hinweis, das 75 Ohm Koax-Kabel habe ich auch nicht eingezeichnet.


    Schön ist es nun, dass ich so viele HF-Module mit Bananen-Stecker und Buchsen habe, somit kann ich schnell mal eine neue Schaltung zusammen stecken.


    Ich denke eine Rollenspule würde eine noch besser, bzw. feinerer Einstellmöglichkeit der Antennen.Anpassung ermöglichen.
    Im Augenblick schließe ich die Windungen der Spule mit einer Kokodielklemme kurz.
    Auf jeden Fall hat es Spass gemacht Eure ATU-Schaltungen zu testen.


    Sonst betreibe ich meine Antennen an einem S-MATCH ATU, bzw. einer erweiterten FRI-Match ATU von PA0FRI.


    Ach ja den FRI-Match ATU habe ich hier beschrieben: http://www.qrpforum.de/index.php?page=Thread&threadID=5159

    73 de Uwe
    DC5PI

    Lbr Uwe,




    mehr als zwei variable Elemente braucht man eigentlich nicht für eine Antennenabstimmung. Zudem haben die Variometer auch ihre Probleme, abgesehen vom Preis. Ein Problem, um das viele herumreden, sind Resonanzen im kurzgeschlossenen Teil des Variometers. Meine selbst gebauten ATUs benutzen auch zwei Drehkos und in Stufen geschaltete Spulen.




    Die SWR-Kurve ist ja auch nicht das einzige, was bei einer symmetrischen Anpassung stimmen muß. Auch die Ströme sollten in beiden Feederbeinen gleich groß sein. Das kann man mit QRP eigentlich nur messen, wenn man sich zwei spezielle Stromwandler dafür baut. Ich nehme bisher Fahrradbirnen und mache dazu QRO.




    Das FRI-Match mit einem Parallelschwingkreis in der Anpassung gefällt mir nicht so gut, da ein solcher Kreis die Blindleistung bei der Anpassung unnötig erhöht (es sei denn, man will unbedingt trennscharfe Anpassungen haben).




    In diesem Sinne

    Ha-Jo, DJ1ZB

    Hallo Wolfgang,


    bist Du mit deinen Überlegungen und versuchen auch weiter gekommen?


    Ich hatte die Tage eure beider Lösungen bei mit getestet und konnte meine Antenne abstimmen.

    73 de Uwe
    DC5PI