"Antennenstrommessung nach DF3OJ" im QRP-Report 4/2013

Quote from DL6DSA

Mein Vorschlag:
R1 drastisch reduzieren! So sind an dieser Stelle Werte von unter 100 Ohm durchaus angebracht, je weniger, desdo besser.

Quote from DL6DSA

Oder liege ich hier falsch und habe einen Denkfehler?

64 OHM sind es beim MFJ-835

73 Wolfgang

Hallo Peter,

habe den QRP-Report nicht vorliegen - aus Deiner Beschreibung würde ich vermuten, dass der von Dir
ermittelte Widerstand parallel(!) zur Primärwicklung auftritt d.h. der Transceiver sieht in erster Linie die
recht niedrige 1-Windungs Induktivität.

Anderenfalls würde bei offener, hochohmiger Sekundärseite ja gar kein Strom mehr fließen.
(Transformatormodell)

Wie gesagt nur aus Deiner Beschreibung heraus...

72/3

Peter/DL3PB

Bei einer üblichen HF-Strommessung ist der ohmsche Widerstand relativ niedrig und im Verhältnis zu ihm der parallel liegende induktive Blindwiderstand der Ringkernwicklung bei der tiefsten zu messenden Frequenz wenigstens um den Faktor 5 hoher als der ohmsche Widerstand. Bei dieser Dimensionierung ist die Strommessung recht unabhängig von der Frequenz. Wegen der starken Bedämpfung des Ringkerns durch den Parallelwiderstand verwendet man für ihn am besten Ferritringkerne mit recht hohem AL-Wert. Je kleiner man den ohmschen Widerstand machen kann und je weniger HF-Spannung an ihm abfällt, desto verlustärmer ist die Verlustleistung der Strommessung. Üblicherweise wird die HF-Spannung am Parallelwiderstand für die Maximumsanzeige gerade so hoch gewählt, daß man die Gleichrichterschaltung für die Stromanzeige direkt von diesem Widerstand aus genügend bedienen kann.

Im Falle der Schaltung von DF3OJ waren diese Gesichtspunkte wohl nicht so entscheidend, da wegen des eingefügten Potentiometers offenbar nur eine Relativanzeige des Antennenstromes gewünscht war.

Quote from DL6DSA

. Mit ü = N1:N2 = 1:6 und R1=10 kOhm ergeben sich aber nach Rprimär = R1 x ü² = 10 kOhm x 1/6² = 10 kOhm : 36 = 278 Ohm als Reihenwiderstand!

Das wäre in der Tat der Fall, wenn es sich um einem Transformator mit fester Kopplung und ohne Streuung handeln würde. Das ist hier bei diesem Trafokern nicht der Fall, er wird weit unterhalb seiner Grenzfrequenz XL = R betrieben. Hier kompensiert ein Designmangel teilweise den anderen.

Der Antennendurchgang als Primärwindung von 1Wdg hat bei dem verwendeten T50-2 Eisenpulver-Ringkern (AL = 4,9nH/N^2) eine Induktivität von nur 4,9nH. Das enstpricht einem induktiven Widerstand XL von 30 milliOhm bei 1 MHz bzw. ca 0,9 Ohm bei 30 MHz - der liegt in Serie zur Leitung. Das enstpräche dem worst case Zustand bei einer unendlich hochohmig belasteten bzw. offenen Sekundärwicklung - die Primärwicklung verhält sich wie eine reine Spule mit sehr kleinem XL. Eine Belastung der Sekundärwicklung durch die 10 kOhm, die als 278 Ohm parallel zu XL eintransformiert werden, fallen im Verhältnis zu dem viel zu kleinem induktiven Widerstand nicht mehr ins Gewicht . Allerdings ist die Strom/Spannungsauskoppelung auf der Sekundärseite des Trafos bei diesem Bauvorschlag durch die Spannungsteilung zwischen 50Ohm und XL//278Ohm auch ensprechend gering und mit einem Anstieg von 6dB/Oktave zudem frequenzabhängig. Von einer Strommessung kann schwerlich gesprochen werden.

Die Verhältnisse kann man sich am besten am vereinfachten Ersatzschaltbild eines Trafos verdeutlichen.

73, Günter

Guten Mittag,

ich möchte mit meinem Beitrag meine Realisierung einer Strommessung an einer Hühnerleiter vorstellen. Mein Beitrag stellt keine Kritik zur Veröffentlichung im QRP-Report 4/2013 dar.

Ziel ist es zwei 50Ohm Ausgänge für, z.B. zwei AD8307 mit vorgeschaltetem Dämpfungsglied, zu erhalten.

Als Kerne habe ich Ferroxcube TN23/14/7-4C65 (AL=82,8nH/N²) mit N=30 und L=74,5µH gewählt.
Damit erhalte ich eine Auskoppeldämpfung von a = 20 * log (30) = 29,54 dB in einem 50Ohm Bezugssystem.

Zum Aufbau
Verwendet habe ich
* ein TEKO Gehäuse,
* 4 Stück 4mm Schraubklemmen,
* 2 BNC Buchsen
* je zwei RG213 Innenleiter,
* als Spulenträger etwas selbstverschweissendes Gummiband,
* zwei TN23/14/7-4C65 (DX-Wire) und
* einige cm Kupferlackdraht.

Anbei einige Bilder und aktuelle Messungen mit dem FA-NWT im 50Ohm Bezugssystem.

Lbr Uwe,

mit deiner Messanordnung bin ich durchaus zufrieden. Bei der tiefsten Messfrequenz von 1 MHz ist das Verhältnis zwischen dem Blindwiderstand der Ringkernwicklung und der 50-Ohm-Belastung 9,4, außerdem zeigt ja deine Messkurve, daß sie völlig frequenzlinear ist.

Lbr Ha-Jo,

danke, bei der aktuellen Messung wurde die HF vom FA-NWT auch per 20cm Krokoklemme zugeführt, nur der 50Ohm Abschlußwiderstand wurde maximal kurz angeschaltet.

Somit ergeben sich die XL Verluste im oberen Frequenzbereich dieses KW HL-Stromkopplers.

Durch die Wahl des Ringkerns Ferroxcube TN23/14/7-4C65 mit N=30, L=74,5µH ergeben sich noch Reserven bei Messungen an realen Antennen mit HL-Speisung. Ich arbeite damit im Frequenzbereich von 3.5MHz - 14MHz.

Die Wirkung des Trafos und die Wahl der Primärinduktivität/Grenzfrequenz und der Lasttransformation auf die Auskoppelung und deren Frequenzgang lässt sich auch gut in der Simulation verifizieren. In den beiden Plots sind die Strom/Spannungs-Auskoppeldämpfungen der Lösungen von DC5PI und der von DF3OJ gegenübergestellt. Sie bestätigen auch die Messkurve von Uwe.

73, Günter

Moin OM"s,
die kleine Schaltung von DF3OJ funktioniert bei mir in der Praxis gut und ist sehr hilfreich wennn man mit einen manuellen Tuner abstimmt.
Der Aufwand an Arbeit und Kosten ist minimal und lohnt immer, besonders für jeden Bastelanfänger.

Quote from Bruno

die kleine Schaltung von DF3OJ funktioniert bei mir in der Praxis gut und ist sehr hilfreich wennn man mit einen manuellen Tuner abstimmt.

Mag sein Bruno,
sie funktioniert aber nur irgendwie, weil die negative Auswirkung eines grundsätzlichen Designmangels (hohe eintransformierte Impedanz) durch einen anderen Designmangel (zu niedriges XL der Primärwicklung durch Kern mit AL=4,9nH/N^2) teilweise kompensiert wird. Als "Strommessung" kann man das nur mit viel Fantasie bezeichnen. Allenfalls kann es als Indikator dienen, mit dem man ein Strommaximum feststellen kann. Allerdings wegen des viel zu niedrigen XL mit einem unnötigen Frequenzgang von 6dB pro Oktave ( = 30 dB Unterschied der Anzeige zwischen 1 und 32 MHZ), was wiederum ein Poti zur Justierung des Ausschlags des Anzeigeinstruments erforderlich macht.

Im günstigen Fall schleift man sich mit dieser Anordnung einen induktiven Blindwiderstand von 5nH ein, im ungünstigen Fall transformiert man sich mit dieser Dimensionierung einen unnötigen Serienwiderstand in die Antennenleitung. Das Schaltungsprinzip ist in Ordnung, aber ich würde von dieser speziellen Dimensionierung abraten.

Wie man die Bauteilwerte richtig dimensioniert, zeigt die Lösung von Uwe, DC5PI.

73, Günter

Moin Günter,
danke für Deine Erläuterung, das sehe ich ein , das Uwe"s Lösung die Bessere ist.
Werde ich nachbauen. Die DF3OJ Schaltung war auch nur als Indikator gedacht, steht auch so im QRP-Report,

Kleine Änderung - große Wirkung.
Durch eine wenig geänderte Dimensionierung wird die Schaltung als Antennenstrommessgerät durchaus brauchbar. Setzt man für R1 150 Ohm und wählt den Trafo mit ü = 30, so ergibt das ziemlich genau 20dB Auskoppeldämpfung ( Bei R1 = 50 Ohm ergäben sich ca 30dB Auskoppeldämpfung). Der in die Antennenleitung hineintransformierte Serienwiderstand ist mit 166 MilliOhm gut vertretbar. Anstatt des Eisenpulverkernes mit seiner viel zu geringen Induktivität wird ein Ferritringkern eingesetzt. Z.B. ein 22mm Ringkern wie Ferroxcube T23/14/7 mit 23mm Durchmesser oder wenn man es kleiner haben will ein Amidon FT50-61 mit 13mm Durchmesser. Der Frequenzgang der Stromauskoppelung ist ab 1 MHz bis weit über 30 MHz flach.

73, Günter

Ufb Günter und alle die hier dazu beigetragen haben, die Schaltung zu verbessern. Die Modifikation ist ja leicht auszuführen. Würde ich gern an Ingo für den QRP Report schicken, wenn es Dir recht ist,

Quote from DL4ZAO

Der in die Antennenleitung hineintransformierte Serienwiderstand ist mit 166 MilliOhm gut vertretbar.

Erhält man also bei kleinerer Sekundärwindungszahl bei ansonsten sonst gleicher Dimensionierung einen höheren Spannungsabfall an R1? Im Zusammenhang mit Ringkern-Richtkopplern hatte ich mich darüber gewundert, dass für niedere Sendeleistung weniger Windungen gewickelt werden dürfen, wodurch es schwieriger wird, das geforderte Blindwiderstand/Widerstandsverhältnis auf der Sekundärseite zu erreichen. .

73 Wolfgang

Hallo Wolfgang,

für das bessere Verständnis eine Aussage:

zwischen die Primär- (N1) und Sekundärwicklung (N2) wird ein Strom zum Wicklungsverhältnis
(1) N1 /N2 = I2 /I1 übertragen.

Daraus folgt:
I2 = N1 / N2 * I1 ; Strom der Sekundärwicklung (N2)

Fügt man noch die Lastwiderstände R1 und R2 ein, kann man auch über die Leistungen P1 und P2 sprechen.
Bei verlustlosem Übertrager N ist P1 = P2, real eher P2 = P1 * k; mit k < 1

P1 = I1² * R1 ; Leistung der Primärwicklung (N1)
P2 = I2² * R2 ; Leistung der Sekundärwicklung (N2)

Danke für die Antwort, Uwe,

der Lastwiderstand R1 auf der Primärseite (aus Deiner Leistungsberechnung im post #17, also nicht der R1 aus Günters Zeichnung) ist also der hereintransformierte, in unserem Fall 0,166 Ohm groß?

73 Wolfgang

Guten Morgen Wolfgang,

genau dass ist das Problem bei dieser Art der Messung - hier der Strommessung - den kenne wir nicht, da das der komplexe Antennenwiderstand ist.

Deshalb habe ich bei der Suche des verlustärmsten ATU auch vorher Messungen mit dem FA-VA2 gemacht, um den Lastwiderstand über die transformierende Hühnerleiter zu kennen. Somit kenne ich die Spannung und schlussendlich die Leistung am Verbraucher, hier meiner Deita-Loop.

Quote from DL1GWW

der Lastwiderstand R1 auf der Primärseite (aus Deiner Leistungsberechnung im post #17, also nicht der R1 aus Günters Zeichnung) ist also der hereintransformierte, in unserem Fall 0,166 Ohm groß?

Hallo Wolfgang,
wenn ich deine Frage richtig deute meinst du mit "Lastwiderstand R1 auf der Primärseite" den Lastwiderstand R1 der Sekundärseite, so wie er vom Übertrager auf die Primärseite (die Leitung) transformiert wird und zu der zu messenden Speise-Leitung in Serie erscheint. Er ermittelt sich nach R1 / ü^2. Mit ü = 30 und R1= 150 Ohm ergibt das einen eintransformierten Serienwiderstand: 150 Ohm / 900 = 0,166 Ohm.

Das war ja der Hinweis des Threadopeners, der zutreffend festgestellt hat, dass mit der ursprünglich im QRP-Report abgebildeten Schaltungsdimensionierung mit R1 = 10 Kiloohm und ü = 6 ein Widerstand von 10K/36 = 278 Ohm!! in die zu messende Leitung als Reihenwiderstand eintransformiert würde. (Und was glücklicherweise nur deshalb nicht passiert ist, weil gleichzeitig ein Ringkern mit viel zu kleinen AL Wert verwendet wurde)

73, Günter