was genau ist eigentlich elektrisch gesehen der Unterschied zwischen einer Hünerleiter und einem 1:1 Strombalun
Etwa das gleiche wie der Unterschied zwischen einem Draht und einer Spule.
Ein Strombalun ist eine Hochfrequenzleitung, die - bifilar- zu einer Drosselspule für Gleichtaktsignale aufgewickelt ist. Um die Induktivität bei wenigen Windung groß zu machen, wird meist auf einen Ferrit-Kern gewickelt. Die HF-Leitung kann eine Paralleldrahtleitung sein, kann aber auch ein Koaxkabel sein. Fundstellen zu Strombalun, Mantelwellensperre oder Gleichtaktdrossel gibt es im Web zu Hauf. Mach dich dort am besten schlau.
73
Günter
Hallo Hans,
ein Strombalun ist dafür gedacht, dass auf beiden durchgeführten Drähten der Strom gleich, aber entgegengesetzt ist. Also die sogenannten differenziellen Stöme werden durchgelassen und alle Anteile die Gleichtakt enthalten werden über die Induktivität der Spule, die mit den beiden parallelen Drähten gebildet wird gedämpft.
Bei einer Hühnerleiter handelt es sich um 2 parallel geführte Drähte, über die die Antenne gespeist wird. Somit ist eine Hühnerleiter eher vergleichbar mit einem Koazialkabel, wobei im Koaxialkabel die HF im Idealfall über den Innenleiter geführt wird und in der Hühnerleiter differenziell (mit idealerweise entgegengesetzten Strömen). Die Hühnerleiter kann aber theoretisch auch so genutzt werden, dass man die Masse an die eine Seite und das HF Signal auf der anderen Seite einspeist.
Hier sind wir bei der Theorie der Wellen auf Leitungen, die praktisch immer angewendet werden sollte. wenn die Leitung mehr als 1/10 der Wellenlänge lang ist. Bei kürzeren Leitungen kann man noch die Leitung als diskretes Bauelement betrachten.
Bei der G5RV hat die Hühnerleiter die Funktion, die Impedanzen der durch die beiden Antennendrähte gebildenten und nicht auf Wellenlänge 1/4 angepassten Strahler auf die Impedanz von 50 Ohm für den Tranceiver über die Leitungsfunktion zu tranformieren.
Ein Strombalum macht dann am Ende der Hühnerleitung Richtung Tranceiver Sinn um das differenzielle (symmetrische) Signal der Antenne auf das singele-ended (unsymetrische) Signal für eine weiterführende Koaxialleitung zum Tranceier umzusetzen.
Hier solltest Du Dich mit den Grundlagen der elektromagnetischen Wellen auf Leitungen (symmetrisch und unsymmetrisch) und der Funktion von Strombaluns genauer auseinandersetzten. Ich habe da recht einfache Umschreibungen in einem roten Antennenbuch gelesen, es gibt aber garantiert auch im WWW genug Informationen, wie z.B. den Moltrecht Afu-Kurs, der auf Grundlagen eingeht.
Wenn Du dann richtig fit in dem Gebiet bist, dann kanst Du Günter erklären, warum ein Draht und eine Spule beides Induktivitäten sind. 
73 Karsten
Hallo,
ich darf mich an Hans' Frage anhängen:
Eine bestimmte Koaxleitung zeigt bei nicht angepasster Last ein bestimmtes Transformationsverhalten. Als Beispiel sei eine elektrisch lambda/4 lange Koaxleitung mit 50 Ohm Wellenwiderstand angenommen, die reelle 100 Ohm auf reelle 25 Ohm transformiert.
Ändert sich dieses, wenn man die Leitung zu einer Luftspule aufwickelt oder gar mit einigen Windungen durch einen Ferritkern zieht?
Nebeneffekte, dass sich z.B. die durch die Aufwicklung bedingte Annäherung der Leiter der Wellenwiderstand ändern würde, sollen der Einfachheit halber zunächst unberücksichtigt bleiben.
Was geschieht, wenn zusätzlich Blindanteile vorliegen?
Wenn ich den DK7ZB Match richtig verstehe, bleibt die Transformation selbst unverändert, auch wenn er die Leitung zu einer Schlaufe formt, um den Außenleiter induktiv zu "verlängern", da eine Induktivität nur für Gleichtaktströme entsteht.
73 Wolfgang
Eine bestimmte Koaxleitung zeigt bei nicht angepasster Last ein bestimmtes Transformationsverhalten. Als Beispiel sei eine elektrisch lambda/4 lange Koaxleitung mit 50 Ohm Wellenwiderstand angenommen, die reelle 100 Ohm auf reelle 25 Ohm transformiert.
Ändert sich dieses, wenn man die Leitung zu einer Luftspule aufwickelt oder gar mit einigen Windungen durch einen Ferritkern zieht?
Hallo Wolfgang und Mitleser
nein, die Transformation ändert sich bei einer idealen Leitung dadurch nicht. Für Gegentaktsignale, wie sie bei einer koaxialen Leitung als Nutzsignale zwischen Innenleiter und innerem Leitungsbelag des Schirms als TEM-Welle auftreten hebt sich der resultierende magnetische Fluss auf, da die Ströme gleich groß aber entgegengesetzt gerichtet sind. Für Gegentaktsignale tritt kein induktiver Effekt auf.
Bei einem (meist unerwünschten) Gleichtaktsignal findet keine Aufhebung des resultierenden magnetischen Flusses statt. Die Leitung wirkt für Gleichtaktsignale wie eine Induktivität, deren induktiver Widerstand den Gleichtaktstrom hemmt. Das ist das Prinzip des Strombaluns bzw. der Gleichtaktdrossel: Gegentaktsignale durchlassen, Gleichtaktsignale unterdrücken.
Das gilt nicht nur für Koaxialkabel sondern gleichermaßen auch für Paralleldrahtleitungen. Die zugrunde liegenden elektrischen Gesetzmäßigkeiten sind für beide Leitungsformen gleich.
Auch bei Blindanteilen ändert sich dadurch nichts. Blindanteile zeigen sich als eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung. Sie sind auf der Leitung über eine Wellenlänge gemittelt nach wie vor gleich groß aber entgegengesetzt gerichtet. Und damit hebt sich auch hier der resultierende magn. Fluss auf.
73, Günter
@ DL4ZAO: Danke Günter für die schnelle und ausführliche Antwort!
@ Hans: Die siehst aus Günters Antwort, dass, bezüglich der Transformation, ein Balun also theoretisch die Hühnerleiter ersetzen könnte. Aber wozu? Die Hühnerleiter in der G5RV hat ja gleichzeitig die Aufgabe der SpeiseLEITUNG, wenn Du die erst noch oben aufwickelst, schaffst Du nur zusätzliche Masse in den Speisepunkt. Weiterhin besteht auf der Hühnerleiter der G5RV bei einigen Bändern sehr hohes SWR, und es ist gerade der Vorteil dieser offenen symmetrischen Leitung, dass sie dennoch dabei nur geringe Wärmeverluste verursacht. Bei einer gewickelten Konstruktion wäre das wohl kaum zu erreichen.
Umgekehrt kann die Hühnerleiter aber nicht die Drosselung der Gleichtaktströme und somit die Symmetrierfunktion des Balun übernehmen, dazu ist die Induktivität viel zu gering.
Noch grundsätzlich zum 1:1 Strombalun: die "Symmetrierung" kommt dadurch zustande, dass der Balun unsymmetrische Ströme unterdrückt. Angenommen, ein mittengespeister Dipol ist exakt symmetrisch (was in den einen Schenkel reinfließt, kommt über den anderen zurück), dann fließt in jedem der beiden Leiter der Speiseleitung zu jedem Zeitpunkt die selbe Stromstärke in umgekehrter Richtung. Diese Gegentaktströme lässt der Balun ungehindert durch.
Ist aber die Symmetrie gestört, will ein Teil der Stromes über Erde und nicht über den anderen Leiter der Speiseleitung zum Generator zurückfließen. Diesem Stromanteil stellt sich nun der hohe induktive Blindwiderstand des Baluns entgegen.
Nachdem das auch genau die Wirkung der Mantelwellensperre ist, werden die Begriffe oft gleichlautend verwendet
73 Wolfgang
Meistens erhält man beim Googeln nach 1:1 Balun eine Mantelwellensperre und keinen BalUn
Ganz zu Recht, denn ein 1:1 Strombalun dient landläufig der Symmetrierung der Ströme und somit als Mantelwellensperre. Es gibt noch den 1:1 Spannungsbalun, der erzwingt im Gegensatz zum Strombalun symmetrische Spannungen gegen Erde. Er taugt allerdings nicht als Mantelwellensperre.
Worin sollte denn deiner Ansicht der von dir erwähnte Unterschied zwischen Balun und Mantelwellensperre liegen? Es wäre hilfreich, wenn du die Quelle deines geposteten Bildes angibst, damit man aus dem fehlenden Text die Zusammenhänge besser ersehen kann.
73
Günter
@ Hans: Die siehst aus Günters Antwort, dass, bezüglich der Transformation, ein Balun also theoretisch die Hühnerleiter ersetzen könnte. Aber wozu? Die Hühnerleiter in der G5RV hat ja gleichzeitig die Aufgabe der SpeiseLEITUNG, wenn Du die erst noch oben aufwickelst, schaffst Du nur zusätzliche Masse in den Speisepunkt
Mit der Antwort habe ich meine Verständnisprobleme:
Die Hühnerleiter symmetriert nicht die Antenne, sondern tranformiert mit Ihrer Leitungsimpedanz von 300-400Ohm differentiel die nicht auf die Frequenz angepasste Impedanz der Antenne auf reale 50 Ohm. Dafür ist die Länge der Hühnerleitung im Verhältnis zu der Frequenz wichtig.
Z.B. für die unterste Frequenz der G5RV sind die beiden Strahler kapazitiv, da zu kurz für die Frequenz. Die Länge der Hühnerleitung, angepasst an die Inpedanz der Hühnerleiter bewirkt dann, dass die Impedanz zum Anschluss des Tranceivers in Richtung 50 Ohm geht. Das Geniale an der G5RV ist, dass diese Anpassung für mehrere Frequenzen funktioniert.
Wenn die Hühnerleitung nicht in der richigen Länge gewählt wird, braucht man einen symmetrischen Antennentuner zum Anschluss, da dann die Impedanz nicht passt.
Ein Strombalum, direkt an die beiden Strahler angeschlossen, würde zwar von symmetrisch auf unsymetrisch zum Anschluß eines Koaxkabels tranformieren, aber das Koaxkabel kann mit den 50Ohm nicht so effektiv transformieren wie eine Hühnerleitung und sollta dann auch genau die angepasste Länge haben.
Dagegen kann man an die Hühnerleitung der angepassten Länge ohne Probleme ein Koaxkabel zur Verlängerung anschließen. Ein zwischen die Hühnerleitung und das Koaxkabel geschalter Strombalun ist dann die ideale Lösung für eine nicht abstrahlende Koaxialleitung zum Tranceiver.
73 Karsten
Mit der Antwort habe ich meine Verständnisprobleme:
Die Hühnerleiter symmetriert nicht die Antenne, sondern tranformiert mit Ihrer Leitungsimpedanz von 300-400Ohm differentiel die nicht auf die Frequenz angepasste Impedanz der Antenne auf reale 50 Ohm. Dafür ist die Länge der Hühnerleitung im Verhältnis zu der Frequenz wichtig.
Hallo Karsten,
die Überlegung war, ob die Transformation auf einer Hühnerleiter (oder jeder anderen HF-Leitung) unverändert bliebe, wenn man sie auf einen entsprechenden Ferritkern wickeln würde.
Dass dies unpraktikabel ist und dem Grundgedanken des G5RV-Prinzips widerspricht, steht außer Frage.
73 Wolfgang
Ich habe so etwas noch nicht probieren müssen.
Aber ich würde meinen, der Ferritkern würde die auf ihn aufgewickelte Leitung in der Induktivität erhöhen, und das könnte eine Wirkung haben, daß die Leitung dadurch auch elektrisch länger wird und dann anders transformiert. Nur wenn die Leitung genau 1:1 transformiert, sollte die elektrische Verlängerung ebensowenig ausmachen wie eine mechanische Verlängerung.
Aber ich würde meinen, der Ferritkern würde die auf ihn aufgewickelte Leitung in der Induktivität erhöhen
Hallo Hajo
die Voraussetzung für das Auftreten einer Induktivität ist die Existenz eines magnetischen Flusses. Auf einer Leitung - sei es Koax oder Hühnerleiter - heben sich die resultierenden Flüsse bei Gegentaktsignalen auf, es entsteht keine Induktivität. Das ist ja gerade das Prinzip der Leitung, sonst könnte man keine Energie verlustarm über Strecken transportieren. Wenn für Gegentaktströme auf der Leitung keine resultierende Induktivität entsteht, entsteht folglich auch keine höhere Induktivität durch Aufwickeln zur Spule oder durch Aufwickeln auf einen Ferrit-Kern.
Anders verhält es sich bei Gleichtaktströmen auf der durch den Skin Effekt von der Innenseite isolierten Außenseite des Koaxschirms. Bei diesen Ströme entsteht magentischer Fluss, der Leiter des Kabelaußenmantels bekommt einen induktiven Widerstand. Für diese gilt bei Koax auch ein anderer Verkürzungsfaktor, wie er für die Wellenleitung im Inneren des Koaxkabels gilt.
Jeder der einen VNA hat, kann dies ganz einfach prüfen, in dem er ein Stück Koax mal ohne und mal auf einen Ferritkern gewickelt misst. Es wird kein merklicher Unterschied feststellbar sein.
73
Günter
die Überlegung war, ob die Transformation auf einer Hühnerleiter (oder jeder anderen HF-Leitung) unverändert bliebe, wenn man sie auf einen entsprechenden Ferritkern wickeln würde.
Dass dies unpraktikabel ist und dem Grundgedanken des G5RV-Prinzips widerspricht, steht außer Frage
Ähm nein, das ist ein Missverständniss, die überlegung war ob die Hünerleitung nicht eh schon als Mantelwellensperre wirkt.
Ähm nein, das ist ein Missverständniss, die überlegung war ob die Hünerleitung nicht eh schon als Mantelwellensperre wirkt.
Dies wurde ja schon angesprochen: Eine üblich lange Paralleldrahtleitung ( Hühnerleiter) ist als Mantelwellensperre nicht wirksam, weil ihr induktiver Widerstand zu gering ist, um eine ausreichende Isolation zwischen unsymmetrischem und symmetrischem Port zu erreichen.
73
Günter
