 |
Projekt: |
Symmetrische
Antennenspeisung mit einer 'Hühnerleiter' |
|
|
|
|
 |
Kontakt: |
dl2lto@darc.de |
| |
|
|
|
 |
Energietransport
zur Antenne |
|
|
|
|
|
Die
Antenne wird von vielen Amateuren bedauerlicherweise stiefmütterlich
behandelt. Dabei verdient gerade die Antenne besondere Beachtung, denn
eine gute Antenne ist der beste Hochfrequenzverstärker. Jeder Funkamateur
weiß auch, eine Antenne sollte möglichst hoch und frei über
Grund hängen. Das ist aber oft ein Wunschgedanke, denn der Sender
befindet sich im gemütlichen Shack, meistens weit weg von der Antenne.
Die Energie des Senders muß aber möglichst verlustfrei zur Antenne
transportiert werden. Dazu bedarf es einer Speiseleitung, die verlustarm
an Sender und Antenne anzupassen ist. Es gibt zwei Möglichkeiten
für den Energietransport vom Sender zur Antenne. Da wäre die
Speisung der Antenne über eine angepaßte Speiseleitung mit Koaxkabel
oder über eine abgestimmte Speiseleitung mit einer 'Hühnerleiter'.
Zur letzteren Speisungsart gleich mehr. Zweidrahtgespeiste Dipolantennen
haben im Gegensatz zu koaxgespeisten Dipolen eine Reihe von Vorteilen.
Diese Antennen weisen einen giten Wirkungsgrad auf und ermöglichen
echten Mehrbandbetrieb. |
|
|
|
|
|
Die
symmetrische Speisung einer Drahtantenne ist ein interessantes Betätigungsfeld.
Früher wurden Zweidrahtleitungen sehr oft zur Speisung von Antennen
konstruiert. Heute ist Koaxspeisung zum Standard geworden. Aber alte Traditionen
kehren zurück. Man erinnert sich immer öfter an diese 'alte'
Speisungsart. Die 'Hühnerleiter' zum Speisen und Anpassen von symmetrischen
Antennen kommt wieder zurecht in Mode. Hier wird versucht, ohne groß
ins Detail zu gehen, einige Zusammenhänge zwischen Strahler und Speiseleitung
darzustellen. Einige selbst gestellte Fragen möchte ich hier versuchen
zu beantworten. Warum erleben symmetrisch
gespeiste Antennen ein come back? Was sollte beim Bau einer 'Hühnerleiter'
beachten werden? Muß der Strahler immer resonat sein? Wie baue ich
meine 'Hühnerleiter' selbst? Was bietet der kommerzielle Markt an? |
|
|
|
|
|
| Der Bastler
baut seine symmetrische Speiseleitung selbst und ist zurecht Stolz darauf.
Diese besteht aus zwei parallelen und freiliegenden Drähten, die durch
isolierte Spreizer in konstantem Leiterabstand gehalten werden. Man bezeichnet
solche Leitungen als Feeder. Kommt aus dem englischen to feed und bedeutet
speisen. Im Amateurgebrauch auch 'Hühnerleiter' genannt. Warum eigentlich
der Ausdruck 'Hühnerleiter'? |
| Es ist nur
ein anderes Wort für 'Lecherleitung', genannt nach Prof. Lecher, der
vor langer Zeit das Prinzip der parallelen Doppeldrähte bei seinen
Experimenten entwickelte. Es sieht eben so aus wie eine 'Hühnerleiter'.
Stimmt doch, oder? |
 |
|
|
| |
|
|
|
 |
Mitten
gespeister Dipol |
|
|
|
|
|
| Resonante
Dipole haben ein Länge von λ/2 und weisen im Speispunkt,
der mittig ist einen reellen Widerstand. Resonanz besteht aber nur auf
einer ganz bestimmten Frequenz. |
 |
In der Strahlermitte hat
der Strom ein Maximum, einen Strombauch. An gleicher Stelle hat die Spannung
einen Nulldurchgang, einen Spannungsknoten. An den Strahlerenden ist es
genau umgekehrt. Spannungsmaximum während der Strom gegen Null tendiert. Die Einkopplung der Hochfrequenz
erfolgt gewöhnlich im Strombauch, in der Mitte über eine Speiseleitung. |
| Da
wir aber möglichst mit einer einzigen Antenne auf allen Kurzwellenbändern
gut bis sehr gut die Leistung vom TRX auf die Antenne übertragen und
abstrahlen möchten, müssen die Verluste gegen Null gehen. Dieser
Fakt ist gerade im QRP Bereich wichtig. Denn, wenn von den erzeugten 5
Watt nur ca. 1 bis 0,5 Watt abgestrahlt werden sollte ich ins Grübeln
kommen. |
|
|
|
|
|
|
An
den Strahlerenden verzeichnet man eine hohe Spannung und geringen Strom,
das spricht für eine hohe Impedanz. In Strahlermitte ist beim Halbwellenstrahler
dagegen geringe Spannung und hoher Strom, also geringe Impedanz. Obwohl die Impedanz für
jeden beliebigen Punkt des Strahlers ermittelt werden kann, wird der Speisepunktwiderstand
als die Impedanz einer Antenne bezeichnet. Die Impedanz eines resonanten
Strahlers kann durch das Verhältnis von Spannung und Strom an diesem
Punkt relativ genau definiert werden. Realtiv desshalb, weil die Umgebungseinflüsse
eine nicht zu unterschätzende Rolle spielen. Im Resonanzfall ist dieser
Widerstand reel. Außerhalb der Resonanz wird er mit einem induktiven
oder kapazitiven Blindanteil belastet. Anzumerken ist noch folgendes.
Die Antennenlänge eines Monodipols ist aber nicht genau λ/
2 sondern mit einem Verkürzungsfaktor behaftet. Das begründet
sich erstens mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit in den Drähten gegenüber
der Luft und zweitens mit der Annahme von Drahtstärken des Strahlers
von 1.5 bis 3.5 mm im Durchmesser. Das ist die Theorie, sehr wichtig. Aber
in der Praxis kann man im Kurzwellenbereich mehr Tolleranz zulassen, denn
die Umgebungseinflüsse einer Antenne sind so vielfältig, daß
man diese zwar berücksichtigen muß aber bitte nicht mit 3 Stellen
nach dem Komma rechnen, Hi. |
|
|
|
|
|
Interessant
ist natürlich die Betrachtung bei Allbandbetrieb auf den Kurzwellenbändern.
Da kommt mir wieder die Frage in den Kopf. Muß denn der Strahler
unbedingt auf den Bändern resonant sein? Muß der Strahler unbedingt
λ/ 2 sein? Meine Antwort lautet nein, denn bei Multibandbetrieb
funktioniert das auch gar nicht. Wir haben im Strahlermittelpunkt keine
reellen Verhältnisse mehr, der Wirkanteil ist mit kapazitiven und
induktiven Blindanteilen behaftet. Das können wir aber schnell ändern,
denn die Resonzverhältnisse auf allen Bändern werden durch Einbeziehen
der 'Hühnerleiter' wieder hergestellt. Das Antennensystem muß
als Ganzes betrachtet werden, Strahler und Speiseleitung. Mit einem geeigneten
Anpaßgerät lassen sich die Blindanteile herausstimmen und der
verbleibende reelle Impedanzanteil auf die heutzutage üblichen 50 Ω transformieren. Und noch etwas positives.
Da der Dipol in der Mitte gespeist wird, beide Schenkel also gleich lang
sind, ist der Dipol symmetrisch. Das elektromagnetische Feld erstreckt
sich zwischen den Dipolschenkeln A/B. Um den Stromkreis zu schließen
braucht es keine Erde. |
|
|
|
|
|
| So könnte die Strom-
und Spannungsverteilung auf einer in Oberwellen erregten Dipol-Antenne
aussehen. |
 |
|
| |
|
|
|
 |
Gedanken
zum Halbwellendipol und einige Anmerkungen
zur symmetrischen Speiseleitung |
|
|
|
|
|
Der
Dipol ist die wohl meist angewandte Antennenform in der Amateurfunkpraxis.
Der Halbwellendipol entspricht der halben Wellenlänge der zu verwendenden
Frequenz. In diesem Fall ist der Dipol resonant, aber nur auf dieser Frequenz.
In seiner geometrischen Mitte ist der Dipol aufgetrennt. An dieser Stelle,
dem Speisepunkt, kann die Speiseleitung angeschlossen werden. Ein mittig
gespeister Dipol ist symmetrisch und zur Erde im elektrischen Gleichgewicht. Umgangssprachlich hat sich
der Begriff Doppelzepp eingebürgert. Dieser Doppelzepp ist ja nichts
anderes als ein Dipol, der symmetrisch mit einer Hühnerleiter gespeist
wird. In den weiteren Ausführungen
soll der Multibandstrahler als Einheit von Strahler und Speiseleitung betrachtet
werden. Stellt euch vor, ihr spannt im Garten einen Dipol 'beliebiger'
Schenkellänge mit 'beliebiger' Hühnerleiterlänge' als Speiseleitung
und führt das offene Speiseleitungsende auf einen symmetrischen Tuner.
Nun noch optimal abgestimmt und eine Logseite nach der anderen wird mit
DX auf allen Kurzwellenbändern gefüllt. Mit einer einzigen Antenne,
die einfach und unauffällig konstruiert werden kann, auf allen Kurzwellenbändern
qrv zu sein. Ist das nicht was. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Man
kann ja mal selbst experimentieren. Mein symmetrisch gespeister breitbandiger
portabel Dipol hat folgende Abmessungen. Dipollänge A und Dipollänge
B sind ca. 6,5 m. Die 'Hühnerleiter' ist ca. 13 m lang. Das alles
wird von einem 11 m langen Portabelmast als inverted-V aufgehängt.
Als symmetrischen Koppler wird ein Z-Match angeschlossen. Damit bin ich
von 40 m bis 10 m qrv. 80m geht auch noch anzupassen. Wenn der Platz vorhaden
ist sollte man eine Dipollänge von 2 mal 13 m aufhängen. Damit
vermeidet man wiederum λ/2 und Vielfache davon. Der Dipol ist
auf keinem Band resonant. Sollte es bei einer beliebigen Dipollänge
doch mal Probleme bei der Abstimmung geben, die 'Hühnerleiter' um
ein oder zwei Meter verkürzen oder verlängern. Einfach ausprobieren. |
|
|
|
|
|
 |
|
Wenn der Platz vorhaden
ist sollte man eine Dipollänge von 2 mal 13 m aufhängen. Damit
vermeidet man wiederum λ/2 und Vielfache davon. Der Dipol ist
auf keinem Band resonant. Sollte es bei einer beliebigen Dipollänge
doch mal Probleme bei der Abstimmung geben, die 'Hühnerleiter' um
ein oder zwei Meter verkürzen oder verlängern. Einfach ausprobieren. Ein mit einer Hühnerleiter
gespeister symmetrischer Dipol sollte so lang sein, wie es die örtlichen
Platzverhältnisse zulassen. Die Hühnerleiter, die als Speiseleitung
dient, sollte die Fußpunktimpedanz des Dipols so transformieren können,
daß der Tuner es anpassen kann. |
|
|
|
|
|
|
Stell
dir vor, die symmetrische, abgestimmte Speiseleitung wird mittig an den
beiden oberen offenen Enden rechtwinklig nach links und recht auseinandergeklappt.
An der Resonanzlage ändert sich nichts. Der abgewinkelte Abschnitt
der Leitung strahlt jedoch nun die zugeführte Hochfrequenz ab. Das
Ergebnis ist ein strahlender Dipol mit abgestimmter Speiseleiung. Siehe
Bild. Es ist eine Antenne entstanden,
die aus einem 'nichtstrahlenden' Lechersystem mit einem angekoppelten Strahler
besteht. Die Energie vom TRX wird über die 'Hühnerleiter auf
den Strahler verlustarm abgestrahlt. Die 'Hühnerleiter'
und der Strahler sollen auf ihre Betriebsfrequenz abgestimmt sein. Beide
können in ihren Oberwellen erregt werden. Die 'Hühnerleiter'
wird an ihrem unteren offenen Ende über Strom- oder Spannungskopplung
oder in Kombination angekoppelt. Sowohl Strahler als auch
'Hühnerleiter' dürfen bei der Mehrbandantenne nicht getrennt
betrachtet werden. Die optimale Anpassung ist nur möglich, wenn beide
Komponeten eine Einheit bilden. Der 'Dipol' ist nicht die eigentliche Antenne,
er ist nur der Erreger. Die Antenne ist ein System aus Erreger, Speiseleitung
und Umgebung. Das ist bei allen Antennen so. Die Länge der Speiseleitung
hat nur eine Bedeutung für die Transformation. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Einen
interessanten Vortrag im College zum Thema 'Two-Wire
Transmission Line'. Nimm dir ein wenig Zeit und hör bzw. schau
dir den Videoclip an. |
| |
|
|
|
 |
Abgestimmte
Speiseleitung |
|
|
|
|
|
Zweidrahtleitungen
sind symmetrisch gegen Erde aufgebaut. Eine Leitung ist abgestimmt, wenn
an ihrem senderseitigen Leitungsende entweder ein Stromminimum, man spricht
auch vom Stromknoten oder ein Strommaximum, dann sagt man Strombauch, auftritt.
Genau in diesem Fall ist der Leitungsscheinwiderstand reell. Diesen Fakt
ohne Hilsmittel in der Praxis zu verwirklichen ist fast unmöglich.
Aber, ich sage nur symmetrischer Koppler. Ein Koppler ist ein Gerät,
das Impedanzen transformiert. Er transformiert die Impedanz vom Ende der
'Hühnerleiter' zu 50 Ω. Denn diese 50 Ω will mein
TRX sehen. Das Bild zeigt einen Schnappschuß. |
|
|
|
|
|
Die Verteilung von Spannung
und Strom auf einer abgestimmten Doppelleitung zeigt, daß die HF
auf den beiden Feedern mit entgegengesetztem Vorzeichen fließt. Die
hochfrequenten Felder der beiden Drähte wirken einander entgegen und
die Strahlung der Paralleldrahtleitung, 'Hühnerleiter' wird unterbunden
oder stark herabgesetzt. Man kann die abgestimmte Speiseleitung als nichtstrahlende
Verlängerung der Antenne betrachten. Aber wichtig, Speiseleitung
und Antenne müssen als Ganzes resonant sein. Das erreicht man durch
'schnippeln' für ein Band oder besser durch einen symmetrischen Koppler,
der die Blindanteiel auf jedem Band wegstimmen kann. |
 |
|
|
Ist
das System aus Dipol und Speiseleitung für die betreffende Betriebsfrequenz
zu lang, so liegt ein induktiver Blindanteil vor. Ist das System zu kurz
hat man einen kapazitiver Blindanteil. Beide Probleme müssen von einem
Antennekoppler gelöst werden. Wegen des großen Anteils
stehender Wellen auf der Hühnerleiter muß auf geringe Verluste
geachtet werden. Bei einer dauerhaften Installation jeglicher Sorte von
Flachbandkabeln können die Verluste durch Verschmutzung und auf Grund
des schlechten Dielektrikums erheblich ansteigen. Hier ist eine 'echte'
Hühnerleiter vorzuziehen. Bei Portabelbetrieb hat das 240/300 Ω
Flachkabel einige Vorteile. Da wären, leicht zu transportieren, leicht
zu verpacken, kein Kurzschluß durch verdrillen der beiden Adern.
Die Verlegung ist unproblematisch und eine Verschmutzung bei Portabelbetrieb
sollte auch keine Rolle spielen. Moderne Transceiver haben
eine Eigenheit. Ihr Ausgang ist für 50 Ω ausgelegt. Aber
Antennen haben auch ihre Eigenheit. Sie haben Eingangswiderstände
aller möglichen Werte, nur nicht 50 Ω. Eine Anpassung des
reellen Widerstandsanteils an die meist 50 Ω des Senderausgangs
und die Kompensation des jeweils komplexen Anteils erfolgt mit Hilfe von
C und L im Koppler. Die Güte von C und L sollten recht hoch sein,
um die Verluste im Koppler so gering wie möglich zu halten. Besonderes
Augenmark verdient L. Siehe Abschnitt Abstimmöglichkeiten. Der Antennenkoppler gleicht
alle die Impedanzunterschiede zwischen den beiden Extremverhältnissen
aus. Dabei spielt der Wellenwiderstand der 'Hühnerleiter' eine untergordnete
Rolle. Die Speiseleitung ist nur 'Mittler'. Der Dipol kann also so bemessen
werden, wie es die Aufhängepunkte ermöglichen. Auch die Hühnerleiter
bekommt die Länge, die vom Speisepunkt der Antenne bis zum Koppler
notwendig ist. Es muß also nicht auf den Meter/Zentimeter berechnet
werden. Am Einspeisepunkt sind alle Werte des reellen Anteils Speisewiderstand
zwischen hoch- und niederohmig möglich. Zusätzlich ist auch immer
ein komplexer Anteil vorhanden. Besondere Wirkungen treten
auf, wenn die Speiseleitung eine Viertelwelle, eine Halbwelle oder deren
Vielfache lang ist. Das soll vermieden werden. Damit ist für einen
Allbanddipol die Länge der Feederleitung unkritisch. Diese Feederleitung
muß offen sein und ein entsprechender Koppler der vom unsymmetrischen
50 Ω Koaxkabel des TRX auf die symmetrische Feederleitung anpaßt
ist Vorauusetzung. |
|
|
 |
|
Wenn nun aber die Leitungslänge
einer Halbwelle oder Vielfachen davon entspricht, ist die Phasenverschiebung
180o. Es findet keine
Transformation statt, am Impedanzpunkt und Einkopplungspunkt treten die
selben reellen Impedanzen auf. [zz = z'z'] Hat die Speiseleitung die
Abmessungen einer Viertelwellenlänge oder ungeradzahlige Vielfache,
tritt durch die Phasenverschiebung von 90o
eine Impedanztransformation ein. Gegenüber dem Widerstand am Impedanzpunkt
tritt am Einkopplungspunkt ein niederohmiger, reeller Widerstand auf. [zz<z'z'] |
|
 |
|
| Die abgestimmte
Speiseleitung ist die nichtstrahlende Verlängerung der Antenne. |
|
|
|
|
|
|
Einen
interessanten und lesenswerten Vortrag zum Thema 'Hühnerleiter,
Balun und Antennentuner' hielt Wolfgang, DG0SA auf dem Inseltreffen
2009 in Göhren. |
| |
|
|
|
 |
Abstimmmöglichkeiten
des ganzen Systems |
|
|
|
|
|
Nun
das interessante. Wenn man den strahlenden Dipol und nichtstrahlenden 'Hühnerleiter'
Abschnitt getrennt betrachtet, dürfen beide außer Resonanz sein.
Aber nur unter der Voraussetzung, daß die Zusammenschaltung beider
Abschnitte wieder Resonanz ergibt. Aus dieser Tatsache haraus kann man
bei einem zu kurz oder zu lang bemessenen Strahler durch eine entsprechende
Verlängerung oder Verkürzung der Speiseleitung die Blindanteile
am Fußpunkt eleminieren. Generell sollen ganzzahlige Vielfache der
Speiseleitung vermieden werden, die Speiseleitung darf also nicht resonant
mit der Betriebsfrequenz sein! In der Praxis immer etwas länger oder
kürzer ausführen. Prakisch hat das den riesigen
Vorteil, daß man die Speiseleitung nicht mechanisch verlängern
oder verkürzen muß. Das geschieht elektrisch durch einen entsprechenden
Koppler am Ende der Speiseleitung. Zunächst muß ich feststellen
ob das Leitungsende einen Stromknoten, also hochohmig oder ein Strombauch,
niederohmig darstellt. |
|
|
|
|
|
| Bei Spannungskopplung,
z'z' ist hochohmig erfolgt die Abstimmung mit dem Parallel Drehkondensator.
Der Serienkondensator sollte voll eingedreht sein und seine höchste
Kapazität haben. |
|
Anders
bei Stromkopplung, z'z' ist niederohmig. Hier stimmt man mit dem Serien
Drehkondesator ab und die Parallelkapazität ist rausgedreht, also
kleinste Kapazität. |
|
Eine Universalkopplung
ist bei Stromkopplung oder/und Spannungskopplung sinnvoll.
Das ist bei Mehrbandantennen der Fall. |
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
 |
|
|
|
|
|
|
Die
folgende Tabelle zeigt die Zusammenhänge der Länge X zu der zu
erwartenden Impedanz im Speisepunkt. Also eine grobe Überprüfung,
ob man mit der Länge Dipolschenkel + Feederlänge als Summe im
günstigen Impedanzbereich liegt. Quelle der Tabelle ist ‘HF
Antennas for All Locations’ von L.A Moxon. |
|
|
|
|
|
|
|
C
auf der linken Seite deutet auf eine kapazitive Impedanz und L auf
der rechten Seite auf eine induktive Impedanz hin. Innerhalb dieser Darstellung
verweisen die grün gezeichneten Kästchen auf eine hohe Impedanz
und die blau gezeichneten Kästchen auf eine niedrige Impedanz. Anzustreben
ist eine möglichst durchschnittlich gleichbleibende Impedanz. Das
ist nicht immer einfach. Durch etwas probieren, kann man aber das X einigermaßen
so ermitteln, dass auf allen gewünschten Bändern eine Impedanz
erzielt wird, die der Koppler abstimmen kann. Beispiel:
Ich möchte eine Antenne
für 80, 40, 20 15 und 10m realisieren. Auf Grund von Platzbeschränkungen
kann ich nur ca. 20m für den Dipol nutzen. Ich entscheide mich für
2 x 10m und möchte L näherungsweise ermitteln. Immer unter der
Maßgabe, auf all den Bändern, die ich nutzen möchte, eine
durchschnittliche mittlere Impedanz zu erreichen. Ich möchte vermeiden,
dass auf dem einen Band die Impedanz 30 Ω und auf den anderen
Band die Impedanz 1000 Ω beträgt. Durch die Variation von
X kann ich das positiv beeinflussen. Wenn ich mir einen 10m Strahler
plus 9,8m Feeder vorstelle, komme ich auf X=19,8m. Mit diesen Wert gehe
ich in die Tabelle, markiere mir X=19,8m als ersten Fixpunkt. Mit einem
Lineal drehe ich nun von diesem Fixpunkt über die Bandpunkte und merke
mir die Schnittpunkte auf der linken Skala. Wenn ich bei allen zu betrachtenden
Bändern in die Nähe zwischen dem blauen und grünen Kästchen
komme, liege ich optimal. Auf den höheren Bändern sieht es bei
diesem Beispiel ganz gut aus, auf den niederen Bändern muss der Koppler
mehr arbeiten, Hi. Bitte die Tabelle nicht als das Non Plus Ultra ansehen.
Sie stellt eine grobe, aber schnelle Orientierung dar, ob man im Strom-
oder Spannungsmaximum liegt. Probiert es einfach mal. Die Hühnerleiter sollte
immer etwas länger bemessen werden. Mit der Länge der Hühnerleiter
können kritische Längen, wo der 'Koppler versagen könnte'
ausgeglichen werden. Siehe auch Abstimmumgsüberprüfung mit der
Glühlämpchenmethode. |
|
|
|
Hier
mal einige Beispiellängen, die zu vermeiden sind, wenn ein Multiband
Dipol mit abgestimmter Feederleitung erstellt wird. Die Längenangaben
setzen sich aus einer Dipolhälfte plus Feederlänge zusammen.
Die Längenangaben lassen sich nicht in mm vorgeben, da die äußeren
Einflußfaktoren sehr unterschiedlich sein können. Also bitte
etwas experimentieren, es sind Orientierungslängen. |
|
| 1,8
MHz |
|
56,4m |
|
93,7m |
|
131,0m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 3,6
MHz |
|
29,3m |
|
48,8m |
|
68,3m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 7,0
MHz |
|
15,0m |
|
25,2m |
|
35,2m |
|
45,3m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 10,1
MHz |
|
10,5m |
|
17,5m |
|
24,5m |
|
31,5m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 14,2
MHz |
|
7,5m |
|
12,6m |
|
17,6m |
|
24,2m |
|
27,7m |
|
32,7m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 18,1
MHz |
|
5,9m |
|
9,9m |
|
13,9m |
|
17,8m |
|
21,8m |
|
25,8m |
|
29,7m |
|
33,7m |
|
|
|
|
|
|
| 21,2
MHz |
|
4,9m |
|
8,2m |
|
11,6m |
|
14,9m |
|
18,1m |
|
21,5m |
|
24,7m |
|
28,0m |
|
31,4m |
|
34,7m |
|
|
| 24,9
MHz |
|
4,3m |
|
7,1m |
|
10,0m |
|
12,8m |
|
15,6m |
|
18,5m |
|
21,3m |
|
24,2m |
|
27,1m |
|
29,9m |
|
|
| 29,0
MHz |
|
3,7m |
|
6,1m |
|
8,5m |
|
11,0m |
|
13,4m |
|
15,8m |
|
18,3m |
|
20,7m |
|
23,2m |
|
25,6m |
|
28,0m |
|
|
|
|
Ich
habe mir einige Hilfsmittel geschaffen, um relativ schnell eine Orientierung
zu bekommen. Meist kannst du nur maximal einen Dipol von 2 mal x Metern
auf deinem Grundstück spannen. Wie lang sollte die Speiseleitung sein,
damit du auf deinem ausgewählten Band oder Bändern noch vernünftig
einkoppeln kannst. |
|
|
|
 |
|
|
|
Den
errechneten Wert Ld λ Strahler auf der x-Achse suchen und den
Schnittpunkt mit der roten Linie finden. Von dort nach rechts zur y-Achse
und den zugehörigen λ Wert fixieren und mit dem errechneten
Wert Lh λ Speiseleitung vergleichen. Oder einen Punkt auf der
roten Linie suchen und beide Werte auf den Achsen ablesen. Die rote Linie
ist eine Orientierungslinie und darf nicht als Optimum gewertet werden. Beispiel: Ich kann maximal einen Dipol
von 2 x 12 m im Garten spannen und möchte diesen vorzugsweise auf
20m CW nutzen. Mit den λ 0,59 auf der x-Achse finde ich den
Schnittpunkt mit der roten Linie bei λ 0,39 auf der y-Achse.
Jetzt verändere ich die Länge der Speiseleitung so lange bis
im unteren Feld dieser Wert angezeigt wird. Ich stoppe die Suche bei einer
Speiseleitungslänge von ca. 7,5m. Die Frequenzangabe und der
Verkürzungsfaktor sollten immer beachtet werden. Somit kann ich am
Speiseleitungsende bei 14 MHz niederohmig einkoppeln. Auch bei geplanten
Mehrbandbetrieb kann das Excel-Sheet
nützlich sein. |
|
|
 |
Wie
groß ist der Einfluß der Zweidrahtspeiseleitung? |
|
|
|
Auf
der Zweidrahtspeiseleitung findet eine frequenzabhängige Impedanztransformation statt. Wichtig, beide Längen, Strahlerlänge und Zweidrahtspeiseleitung, gehen als Gesamtheit in die Rechnung ein! |
|
|
|
Beispiel:
Eine 2 x 10m lange Doppelzepp hat auf 7 MHz direkt am Einspeisepunkt einen Strombauch, was Niederohmigkeit
von ca. 50 Ω bedeutet. |
|
|
|
 |
|
|
|
Hier
könnte also direkt mit Koax gespeist werden, Die Symmetrierung betrachte
ich mal nicht. In der Praxis arbeitest
du ja aber mit einer Zweidrahtspeiseleitung. Bemisst du diese nun mit ca.10m,
als λ/4, dann tritt eine Impedanzumkehr auf. Am Ende hast du
ca. 2500 Ω, also hochohmig. Das ist zu vermeiden! |
|
|
|
 |
|
|
|
Verlängerst
du nun die Zweidrahtspeiseleitung ca. 5 bis 7m, auf etwa 17m, wäre
die Welt wieder in Ordnung und du liegst im mittelohmigen Bereich bei ca.
300 Ω. Bei zu langer Zweidrahtspeiseleitung kann natürlich
auch verkürzt werden. |
|
|
|
 |
|
|
|
Die
Zweidrahtspeiseleitung fungiert als Verlängerung des Antennenstrahlers. Beträgt die Gesamtlänge
Ld + Lh x Vf auf der Betriebsfrequenz λ/2 oder ein Vielfaches
davon, ergibt sich am Speiseleitungsende ein Spannungsbauch (hochohmig).
Bei allen ungeraden Viertelwellenlängen ergibt sich ein Strombauch
(niederohmig). Diese zwei Beispiele spiegeln
natürlich nur beide Extremwerte wieder. In den Zwischenbereichen nimmt
die Impedanz kontinuierlich zu bzw. ab. |
|
|
|
Bei
Mehrbandbetrieb ist die Rechnerei etwas zeitaufwendig. Mit einem einfachen
Excel-Sheet bei dem du verschiedene Längen einfach durchrechnen kannst
und sofort ein Ergebnis siehst. |
|
|
|
Das Excel-Sheet
kannst du dir hier downloaden. |
|
|
|
Antennenanpassung
mit Paralleldraht, wie lang muss denn ein Paralleldraht bzw. ein symmetrisches
Kabel sein? Unter dieser Überschrift
veröffentlichte Artur,
DL7AHW einen interessanten Beitrag. |
|
|
|
|
| |
Bodo,
DJ9CS stellt auf seiner Seite ein Grundlagenvortrag
zur Anpassung von Antennen bereit. Ich will nicht schon zu viel verraten,
schaut euch diese Präsentation einfach mal an. |
|
|
|
|
|
Zur schnellen
Optimierung eines symmetrisch gespeisten Dipols schrieb Jean, F5IMV ein Antennen-Optimierungsprogramm und nannte es 'Levy'.
Diese Software in der Version 1.6 wird hier näher beschrieben. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
| |
|
|
|
 |
Geht
es auch ohne Tuner? |
|
|
|
Jeder Funkamateur ist bestrebt, die mühevoll erzeugte HF, so verlustarm wie möglich, zur Antenne zu bekommen und nur dort abzustrahlen. Mit der Speiselänge der Hühnerleiter kann ich ja für jede Frequenz
einen mir 'angenehmen' Fußpunktwiderstand transformieren. Optimal wären 50 Ω. Ins grübeln gekommen, stellte ich mir die Frage. Wozu brauche ich eigentlich noch einen Tuner? Ich variiere einfach die Feederlänge und stimme so auf minimales SWR am Feederende ab. Keine zusätzlichen
Induktivitäten oder Kapazitäten! Eine einfache, preiswerte und
vor allem fast verlustfreie Methode. Eigentlich habe ich es ja
schon immer so gemacht, indem ich die Feederleitung etwas verlängert
oder verkürzt habe, um aus einem kritischen Anpassbereich herauszukommen. |
|
|
|
 |
|
|
|
Die
Idee ist nicht neu. Cecil,
W5DXP beschreibt auf seiner Seite einen solchen 'Anpassungskasten', für den Mehrbandbetrieb keine Hexerei ist. Das
machte mich neugierig und ich fand bei Karsten,
OZ1DB ein weiteres praktisches Beispiel für diese Anpassungsmethode. Lesenswert ist auch die
praktische Abhandlung 'Wiremann
stimmt Antenne ab' von Ludger, DF1BT.
Ja, es geht auch ohne herkömmlichen Tuner. Sollte ich mal viel Zeit haben, baue ich mir so einen 'Kasten', der ja letztendlich doch ein 'Tuner' ist. Aber mal was anderes, Hi. |
| |
|
|
|
 |
Wellenwiderstand einer 'Hühnerleiter' |
|
|
|
|
|
Jede
Speiseleitung hat eine, ihre charakteristische Impedanz. So auch die 'Hühnerleiter'.
Diese Impedanz ist abhängig von den physikalischen Eigenschaften der
Paralleldrähte. Das Gute bei einer Zweidrahtleitung ist, daß
nur drei Faktoren maßgeblich sind. Der Drahtdurchmesser d,
der Abstand D zwischen den Drähten und das Dielektrikum zwischen
den Drähten. |
|
|
|
|
|
Um
die Impedanz genau berechnen zu können gibt es verschiedene Gleichungen,
die diese drei Faktoren berücksichtigen. |
|
|
|
|
|
 |
D
= Abstand der Spreizer vom Zentrum zu Zentrum des Drahtdurchmessers der
Feeder
d = Drahtdurchmesser
e = Dielektrizitätskonstante
D und d müssen in der
gleichen Maßeinheit sein! Weiterhin muß gelten, daß D
viel größer als d ist. [ D>>d ]
Diese Gleichungen gehen
von runden Drahtquerschnitt aus.
Gebräuchliche Feederleitungen
haben 240, 300, 400, 450 oder 600 Ω. Aber nicht zu genau nehmen,
denn jede andere Impedanz ist möglich. Der Wert des Wellenwiderstandes
hat nur eine Bedeutung für die Transformation.
Übrigens ist der Wellenwiderstand
der Feederleitung völlig gleichgültig. Siehe weiter unten. |
|
|
|
|
|
|
Übrigens
ist der Wellenwiderstand der Feederleitung völlig gleichgültig.
Siehe weiter unten. |
|
|
|
|
|
Die
berechneten Werte in der Tabelle sind bei weitem präziser als die
gemessenen in der Realität. Der sogenannte 'Spagat' von Theorie und
Praxis. Wie auch immer, mit einer Abweichung von einem oder zwei Prozent
vom errechneten Wert kann man leben. Vorausgesetzt natürlich eine
sorgfältige Konstruktion der 'Hühnerleiter'. Das Dielektrikum
sollte Luft sein, kann aber auch mit nichtleitendem Material gefüllt
oder umgeben sein. |
|
|
|
|
|
 |
Die Tabellenwerte
beziehen sich auf ein Dielektrikum aus Luft!
Luft ist das beste Dielektrikum.
Zwei Aussagen werden in
der Abbildung deutlich.
Erstens:
Der Verlauf jeder Drahtstärke
liefert einen lineare Zuwachs der Impedanz für den angenommenen Feederabstand.
Zweitens:
Mit der Vergrößerung
des Feederabstandes im oberen Bereich, werden die Impedanzsprünge
geringer.
Für 2 mm Durchmesser
im Bereich Feederabstand 10 mm zu 20 mm ist die Impedanzänderung ca.
84 Ω, während zwischen 90 mm und 100 mm nur eine Impedanzänderung
von ca. 13 Ω auftritt.
Größere Feederabstände
reagieren folglich nicht so kritisch mit einer Impedanzänderung. Die
Anforderungen an die praktische Realisierung sind etwas unkritischer aber
nicht zu unterschätzen! |
|
|
|
|
|
|
 |
Zur
schnellen Orientierung für die Praxis reicht diese Tabelle aus. Es
dient zur Feststellung, wo ich überschlagsmäßig mit dem
Wellenwiderstand meiner selbstgebauten 'Hühnerleiter' liege. Ein Diagramm
veranschaulicht die Zusammehänge immer sehr hilfreich. |
|
| |
|
|
|
 |
Führung
einer Feederleitung |
|
|
|
|
|
Bei
der Führung einer 'Hühnerleiter' vom Shack zum Strahler sind
einige grundsätzliche Aspekte zu beachten. Halte die Feederleitung
von Metall fern. Das könnten Armierungen, Regenrinnen, Fallrohre,
Metallmasten, etc. sein. Auf langen Strecken sollte mindestens ein Spreizerabstand
von allen Gegenständen eingehalten werden. Zwischen der Feederleitung
dürfen auch keine anderen Materialien klemmen. Schon gar keine Metalle!
Die Feederleitung, besonders, wenn sie lang ist, sollte etwas verwunden werden. So eine Umdrehung auf 3m macht sich ganz gut. Dadurch 'flattert' diese nicht so sehr im Wind.
Hier mal einige Beispiele,
wie das in der Praxis realisiert werden kann. |
|
|
|
|
|
 |
| |
|
|
|
 |
Wanddurchführungen |
|
Eine
symmetrische Speiseleitung kann ohne großen Aufwand durch eine Wand
geführt werden. Das ist ja auch notwendig, denn der Koppler steht
ja fast immer im Shack und die Antenne hängt im Freien. Man muß aber sorgfältige
Vorbereitungen treffen, wenn es darum geht, Durchbrüche durch eine
Holzwand, Betonwand, Mauerwerk, Glasscheibe oder auch Dachziegel zu bewerkstelligen.
 |
|
Zugute kommt uns, daß
der Wanddurchbruch in der Regel nur ein sehr kurzes Stück ist. Die Störung der Symmetrie
ist das Hauptproblem bei einer Mauerdurchführung, denn es bilden sich
ja elektrische und magnetische Felder um die Leitung. Störstellen
an Spannungs- bzw. Strombäuchen sollten vermieden werden. Auch Abstand
von Eisengegenständen halten. Keine Feuchtigkeit zulassen, denn Wasser
ist ein sehr guter Leiter. Immer daran denken, eine
hohe Dämpfung zwischen den Leitern zu erreichen. Am besten ist Luft.
Keine brennbaren Materialien zur Füllung der Durchführung verwenden.
Denn, Hochfrequenz kann sehr heiß werden! Hier einige Anregungen. |
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Man
kann einen Schlitz in die Wand stemmen und die beiden Feeder durchziehen,
so daß nichts dazwischen ist. Anschließend ausrichten und fixieren.
Dann den Durchbruch mit Polyurethanschaum, branntgehemmt, verdämmen. |
|
|
|
|
|
Man
kann auch die Innenleiter vom RG213 verwenden. Die Abschirmung wird entfernt.
Ohne Geflecht und Außenmantel in die Durchführung bringen. Den
Feederdraht einfädeln und fertig. |
|
|
|
|
|
In
der Praxis wurden auch Wanddurchführungen als Doppelleitung mit zwei
getrennten Koaxialkabeln realisiert. Die Koaxialkabel sind an beiden Enden
mit dem Außenleiter zu verbinden. Die Erdung sollte auf der Seite
des Kopplers auf Masse gelegt werden. Den Nachteil einer erhöhten
Dämpfung muß man aber in Kauf nehmen. |
|
|
|
|
|
Eine
saubere Lösung bietet auch folgende Konstruktion. Man nehme ein geeignetes
PVC Rohr. Es sollte im Durchmessser größer sein, als die Hühnerleiterspreizer.
Rohr ins Mauerwerk einlassen. Rohrinhalt mit Bauschaum, brandgehemmt, verschäumen.
Nach dem trocknen zwei Bohrungen im Abstand der Spreizer vorsichtig durchbohren.
Die Symmetrie der Feederleitung sollte gewahrt bleiben. Oder Feederleitung
gleich im Rohr arretieren und komplett mit einschäumen. |
|
|
|
|
|
Bei
Annecke gab es mal zwei sehr interessante Teile. Zum einen der Überleitungsableiter,
gebaut mit zwei Zündkerzen. Eine Funkenstrecke für die Zweidrahtspeiseleitung
schützt den TRX vor statischen Aufladungen. Bei einem Elektrodenabstand
der Zündkerzen von 0,7 bis 0,8 mm ergibt sich eine Zündspannung
ab etwa 700 bis 800 V. Macht sich in der Praxis sehr gut. Alle dazu notwendigen
Materialien sind im Baumarkt zu finden. Wer den Überleitungsableiter
nicht selbst bauen möchte oder kann, hier eine Quelle wo das Zubehör
erworben werden kann. Zum Anderen die Wanddurchführung. Ein Plasterohr
an beiden Enden abgedeckelt mit einer mittigen Speiche. |
|
|
|
|
|
 |
| |
|
|
|
 |
Alternativen
zum Eigenbau |
|
Wer
einen Selbstbau scheut kann auch auf eine kommerziell gefertigte Feederleitungen
zurückgreifen. Das Dielektrium ist meist nicht Luft, die Feederline
ist schwerer und der Preis ist erheblich höher als Eigenbau. Trotzdem
sollte man damit experimentieren. Handelsübliche Bandleitungen
aus der Fernsehbranche haben Wellenwiderstände von 120, 240 oder 300
Ω. Nach längerem Witterungseinfluß muß mit erheblich
schlechteren Dämpfungswerten gerechnet werden. Die UV-Strahlung tut
ihr weiteres. Das kann sogar so weit führen, daß das Dielektrikum
seine elektrischen Eigenschaften verschlechtert. Nur durch eine entsprechende
Pigmentierung kann dieser Einfluß verringert werden. Für portablen
Betrieb aber bestens geeignet. Extreme Veränderungen
machen sich bei Regen, Reif und Vereisung bemerkbar. Der 'Wasserfilm' ist
ein hervorragender Leiter. Das wollen wir aber gerade vermeiden. Es ist
schon ein Unterschied, ob eine Feederleitung bei trockenem oder regnerischem
Wetter angepaßt wird. Noch extremer ist Eisbefall bzw. Rauhreif.
Die Abstimmparamter verändern sich erheblich! Es wurden in der Praxis
bei Frequenzen um die 30 MHz Dämpfungen von ca 5 dB auf 100 m gemessen. Diese Bandleitung ist aber
gut geeignet bei Fielddays und Portablebetrieb. Hier ist kein dauernder
Gebrauch vorgesehen. Interessant ist dann schon
wieder die so genannte halboffene Speiseleitungen, Wireman. Bei diesen
Materialien bewegt sich der Verkürzungsfaktor um die 0.85 bis 0.90.
Im Gegensatz dazu ist der Verkürzungsfaktor bei Luft und Eigenbau
von 0.98 nicht zu erreichen. |
|
|
|
|
|
| Flachbandkabel,
mitlerweilen eine selten gewordene Rarität. Nachdem dieses Kabel praktisch
nicht mehr für Fernseh- und Rundfunkantennen verbaut wird, haben die
meisten Hersteller die Produktion eingestellt. Es gibt aber noch Lagerbestände,
die auf Flohmärkten wiederzufinden sind. Dieses Kabel ist für
uns Funkamateure recht interessant. |
 |
| Es
läßt sich sehr gut als 'Hühnerleiterersatz' bei kleinen
und mittleren Sendeleistung gut einsetzen. Das symmetrische Fernsehantennenkabel
gibt es mit 240 und 300 Ω. Die Farbe ist gelblich durchscheinend.
Auf Amateurfunkflohmärkten ist es noch zu haben. Für Portabeleinsätze
bestens geeignet. Wenn es verrottet einfach austauschen. |
|
|
|
|
|
|
Dieses
'braune' 300 Ω Flachbandkabel wird noch vertrieben. Es eignet
sich sehr gut als Hühnerleiterersatz bei kleinen und mittleren Sendeleistung. Es wird aus dunkelbraunem
Polyethylen als Volldielektrikum gefertigt. Das Material ist im Gegensatz
zu PVC extrem wetterfest und UV-beständig. |
 |
| Der
Temperaturbereich erstreckt sich von ca. - 40 bis + 60 Grad Celsius. Die
Bemaßung ist 10 mm breit und 2 mm hoch. Und noch ein Vorteil für
Portabelbetrieb, ca. 25g /m leicht. Die beiden Feederleiter haben ca. 0,9
mm Durchmesser. Es ist Litze bestehend aus sieben blanken Kupferdrähten
mit je 0,32mm Durchmesser. |
|
|
|
|
|
|
| Zwar gibt
es auch in Deutschland das bewährte 'WIREMAN' zu kaufen. Diese ist
jedoch optisch recht auffällig und relativ schwer. |
 |
Wenn
man sich für das Wireman-Kabel entscheidet, dann die stärkere
Variante mit der Bezeichnung CQ 552, bis ca. 2 kW und Leiter aus dicker
flexibler Kupferlitze. Das preiswertere Kabel hat einen dünnen massiven
Leiter und bricht häufig bei Windbewegungen. Hier ein paar Daten zu
diesem Kabeltyp.
Hühnerleiter, Wireman,
v/c=0,905
CQ 552 mit 450 Ω
flexibler Inennenleiter
CQ 553 mit 450 Ω
starrer Innenleiter
CQ 562 mit 300 Ω
flexibler Innenleiter |
|
|
|
|
|
|
| 300 Ω
Flachbandkabel aus den USA als Hühnerleiter-Alternative. |
 |
| Es
ist aus Schaumdielektrikum, überzogen mit einem soliden, schwarz eingefärbten
Mantel aus Polyethylen. Polyethylen ist im Gegensatz zu PVC extrem wetterfest
und UV-beständig. |
|
|
|
|
|
|
| TWINWIRE,
ist eine symmetrische Speiseleitung mit 700 Ω von höchster
Qualität. Eine echte 'Hühnerleiter'. Bei einem Gewicht von 12
g/m, einer Dämpfung von 0,2 dB bei 30 MHz auf 100 m und einer Belastbarkeit
von 5 kW kann man nicht meckern. Der Leiterabstand ist 100 mm und die Zugfestigkeit
beträgt 180 k. |
 |
|
|
|
|
|
|
| TWINCOM,
Symmetrische Speiseleitung mit 250 Ω. Kann wie normales Koaxkabel
verlegt werden, also unempfindlich gegen Umgebungseinflüsse. Der flexibler
Leiter besteht aus Litze mit 7x 0,75 mm. Die Belastbarkeit ist mit bis
zu 4 kW PEP angegeben. Die Isolation soll laut Hersteller bis zu 20 kV
Spannungsfest ausgelegt sein. Angegeben wird eine Dämpfung von 0,5
dB bei 30 MHz auf 100 m. |
 |
|
|
|
|
|
|
| Eine weitere
Alternative ist die 'Lautsprecherlitzen-Hühnerleiter'. Die Doppellitze
mit ca. 90 Ω Wellenwiderstand, wird mit dem Fingernagel nach
ca. 12m mittig getrennt. Ein kleiner Kabelbinder fixiert die 'Abzweigstelle',
damit die Litze nicht weiter aufdröselt. Fertig. Aber beachte, dass
dieses Lautsprecherkabel nicht UV beständig ist. Für Portabel
gut geeignet, aber für stationären Betrieb eher ungeeignet. Die
Litze verottet, die Isolierung wir porös, Feuchtigkeit dringt ein
und der Oxidationsprozess beginnt. Der Zeitpunkt, wo die Litze reißt
ist abzusehen. |
 |
|
|
|
|
|
|
| Hier
noch eine Möglichkeit, in ganz kurzer Zeit eine portabel Antenne zu
'konstruieren'. Das leichte Feldkabel wird mit dem Fingernagel, Frauen
sind da im Vorteil, auf Strahlerlänge aufgeschlitzt. Der sogenannte
'Elektrikerknoten' gestattet einen lötfreien Übergang von Strahler
und Speiseleitung. Da der Knoten Feeder und Strahler kreuzen, könnte
es zu Fehlanpassungen oder anderen Komplikationen kommen, so die Experten.
Ich habe es noch nicht ausprobiert. Die Praxis sollte es zeigen. |
 |
| Das Schema
zeigt deutlich wie der Knoten entsteht. Einfach mit den beiden Feederdrähten
eine Schlaufe bilden und linken Feederdraht durch rechte Schlaufe und rechten
Feederdraht durch linke Schlaufe fädeln, fertig. Dann noch zusammenziehen,
aufhängen, anmatchen und eine Test-QSO fahren. |
 |
 |
|
| |
|
|
|
 |
Abstimmung
der kompletten Antennenanlage |
|
|
|
|
|
Für
die Ankopplung der 'Hühnerleiter' an den Sender ist ein Universamabstimmgerät,
Z-Match zu benutzen. Die Eingansimpedanz zum TRX, 50 Ω, muß
angepasst werden. Dagegen sollte die Ausgangsimpedanz zur Hühnerleiter
25 bis 8000 Ω angepaßt werden können. Eine Antenne
mit abgestimmter Speiseleitung wird fast immer als Mehrbandstrahler verwendet.
Das bedeutet Spannungs- oder Stromkopplung. In der Praxis stellt sich fast
immer eine Mischanpassung ein, da das anzupassende Ende der 'Hühnerleiter'
hochohmig bzw. niederohmig sein kann. Damit ist es leicht möglich,
Antenne und Speiseleitung in Resonanz mit der gewünschten Betriebsfrequenz
abzustimmen. Hier einige kommerziellen
Anbieter von 'echten' symmetrischen Kopplern. |
|
|
|
|
|
|
| Mit
einem Annecke Antennenkoppler paßt man jede symmetrische Antenne
an. Aber die richtige Einstellung der Induktivität und Kapazität
ist zu beachten. |
| Gehe davon aus, daß
nur eine Einstellung richtig ist. Laß dich auch nicht von einem SWR
von 1:1 täuschen, daß du zwischen Transceiver und Koppler abliest.
Du hast zwar ein optimales SWR aber an der Antenne kommt keine oder nur
sehr geringe HF an. Nun, wie erkennt man die richtige Einstellung? Eine
ganz einfache Methode kommt zur Anwendung, der 'Glühlämpchenindikator'. |
 |
|
|
|
|
|
|
|
Suche
in deiner Bastelkiste nach Glühlampen von 6V / 0,06A oder 12V / 0,1A.
Ein wichtiger Aspekt ist die Paarigkeit betreffs Widerstand. Nimm mehrere
Glühlampen und ermittele im kalten Zustand ihren Widerstand. Die zwei
Glühlampen mit nahezu gleichem Widerstand kommen zum Einsatz. Schleife
diese beiden Glühlampen nun parallel in die Hühnerleiter ein.
Wichtig ist parallele Anordnung oder anders ausgedrückt, gleicher
Abstand auf beiden Feederleitungen. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Da
die Lämpchen nicht immer zur Abstimmung gebraucht werden, habe ich
eine Variante gefunden, den 'Glühlampenindikator' mit Microklemmen
zu fixieren. Ich habe Wiremankabel benutzt und an vier Feederpunkten die
Isolierung entfernt. In die blanke Litze wurde je ein Kontaktstift mechanisch
fixiert und anschließend verlötet. Das sind die späteren
Abgreifpunkte zum Anschluß des 'Glühlämpchenindikators'. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Und
so sehen die beiden identischen Indikatoren aus. Links Microklemme und
Glühlampe, Litze und am anderen Ende nur eine Microklemme. Im unteren
Bild ist der Indikator angeschlossen und bereit den maximalen Strom durch
Leuchten der Lämpchen anzuzeigen. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
| Nimm dazu ein Stück
Draht, etwa 150-250 mm lang. Da die Lämpchen parallel zum Feeder angeklemmt
werden reduziert man gleichzeitig die Induktivität des Glühfadens.
Das Stück 'überbrückte' Feederleitung wirkt als Shuntwiderstand.
Der absolute Antennenstrom ist für uns Ömer gar nicht so interessant.
Beim Abstimmen ist das Erkennen eines Maximums des Antenenstromes oft ausreichend.
Dazu dient dieser einfache Glühlampenindikator, der durch helles Aufleuchten
zweier Glühlampen den möglichst gleichen Antennestrom anzeigt. |
 |
|
|
|
|
|
|
Eine
andere praktische Ausführung zur schnellen
optischen Symmetrieprüfung versuche ich noch zu beschreiben. Es
ist einen Versuch wert, darzustellen, warum das so ist. |
|
|
|
|
|
Hier
noch mal ein paar Detailfotos des 'Glühlampenindikators'. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Es
geht natürlich auch mit einem Drehspulinstrument. Nun noch etwas wichtiges.
Bitte mit geringster Leistung den Abstimmvorgang beginnen. Ich schlage
0,5 bis 1 Watt vor. Sicher kannst du dir vorstellen, daß die Lämpchen
100 Watt HF nicht überstehen werden. Wir wollen ja nicht die abgestrahlte
Leistung analysieren, sondern nur die Symmetrie der 'Hühnerleiter'
feststellen. Dazu ist die Leistung unbedeutend. |
|
|
|
|
|
 |
Sie dient nur, um die Glühlampen
hell leuchten zu lassen. Beide Lämpchen sollten gleich hell leuchten.
Nur dann liegt Symmetrie vor, andernfalls hat man eine Unsymmetrie. Dann
sollte man den selbstgebauten Koppler, die Konstruktion der Hühnerleiter
und die Länge der Dipolhälften überprüfen. So weit
so gut. Nun stellst du aber fest,
daß beide Lämpchen auf dem einem Band gleich hell leuchten,
aber auf jedem anderen Band stellt sich eine unterschiedliche Helligkeit
ein. Das ist richtig. Erinnere dich, daß
auf einem Band Spannungskopplung auf dem anderen Stromkopplung oder Mischkopllung
herrschen kann. Du solltest durch Experimentieren einen Punkt auf der Hühnerleiter
für alle genutzten Bänder suchen, wo ein Helligkeitsmittelmaß
festzustellen ist. Das ist optimal. Ich nutze diese Lämpchen oft als
Indikator, denn eine geringe Spannungsänderung erkennt man an einer
deutlich sichtbaren Helligkeitsänderung. Das macht sich gut beim Fieldday
und im halbdunklen Shack. Diese Prozedur macht man natürlich nur einmal,
denn die Einstellungen von C und L notiert man sich pro Band in einer Tabelle.
Diese Tabelle möchte ich bei einem schnellen Bandwechsel nicht missen.
Natürlich kann man seinen Koppler und seine Antenne mit der Zeit und
schaut nicht mehr so oft in die Tabelle. Bei QRP den Indikator nach erfolgreicher
Abstimmung wieder abklemmen, denn jedes mW soll zur Abstrahlung kommen. Eine andere Art sich die
Symmetrie der Ströme auf der Feederleitung anzuzeigen fand ich bei Kees, PA0LL. Dieses Modul habe ich aufgebaut und stelle es dir mal vor.
Hühnerleiter-Strom-Indikator
|
|
|
|
|
|
|
Wenn
Unsymmetrien auf der Speiseleitung gemessen werden, kann das mehrere Ursachen
haben. Ein selbstgebautes oder aber ein industriell gefertigtes 'echtes'
symmetrische Anpaßgerät weist auf der Feederleitung zu große
Differenzen auf. Bis ca. 10 MHz merkt man es fast gar nicht, aber in den
höherfrequenten Bändern erkennt man eine zunehmende Unsymmetrie.
Das muß nicht immer die Hühnerleiter selbst sein. Oft sind es
Unsymmetrien des Abstimmgerätes auf seinen Ausgang. Höhere Frequenzen
werden einfach nicht symmetrisch ausgekoppelt! Sollten Unsymmetrien festgestellt
werden, dann messen und den Wert merken. Anschließend das Feederkabel
am Anpaßgerät umklemen und erneut messen. Beide Stromverteilungswerte
vergleichen. Sind die Werte etwa gleich groß, kommt die Unsymmetrie
nicht von der Feederleitung, sondern meist aus dem Anpaßgerät.
Bei Wertegleicheit sollte man die Ursache in der Feederleitung suchen.
Im letzterem Fall hilft oft bereits ein Verkürzen oder Verlängern
der Feederleitung. |
|
|
|
|
|
Mit
einer Stromzange kann man auch sehr einfach die Stromverteilung der beiden
Feederleitungsstränge bestimmen. In der Literatur gibt es viel einfache
Bauanleitungen dazu. Vorteil ist hier auch, dass die zu messende Leitung
nicht aufgetrennt werden muss. Siehe auch Meßbügel-Stromdetektor. Hier zwei Beispiele. Die
drei Bilder wurden im Internet gefunden. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Hier
noch eine Beschreibung eines selbstgebauten Glühlämpchenindikators,
wie auf dem folgenden Bild zu sehen. |
|
|
|
|
|
 |
| |
|
|
|
 |
Ein
paar Worte zu BALUNs |
|
|
|
|
|
Zwischen symmetrischen und unsymmetrischen Systemen können Gleichtaktströme entstehen die Ausgleichsströme an der Schnittstelle beider Systeme hervorrufen. Und genau an dieser Schnittstelle werden Baluns geschaltet. Damit soll eine 'Potentialtrennung' zwischen symmetrisch und unsymmetrisch erreicht werden. Gleichzeitig kann noch eine Impedanztansformation bewirkt werden. |
|
|
|
|
|
 |
|
Baluns führen nur eine indirekte Abstimmfunktion aus. Ein 4:1 Balun transformiert
z.B. 200 Ω zu 50 Ω, aber auch 400 Ω zu 100
Ω oder 600 Ω zu 150 Ω. Mein TRX will aber
nur 50 Ω sehen. Also muß
ich weiter transformieren, um auf 50 Ω zu kommen. Aber wie? Ein Balun bei Mehrbandantennen transformiert den Antennenfußpunktwiderstand,
egal wie groß, im realisierten Verhältnis, hier 4:1. Den Rest
muß ein Koppler machen. Ich komme dem Koppler mit einem Balun gewissermaßen
entgegen, in dem ich ihn nicht so sehr an seinem Grenzbereich fordere.
Viele Koppler haben einen eingeschränkten Transformationsbereich.
Es sollen z.B. 600 Ω auf 50 Ω transformiert werden.
Mein Koppler kann aber nur maximal 350 Ω verarbeiten. Ein Balun,
4:1 würde von 600 auf 150 Ω transformieren, den Rest macht
mein Koppler. Denn 150 Ω kann er verarbeiten. Ein Balun kann
nicht 50 Ω erzwingen! Es hängt von den elektrischen
Merkmalen des Baluns und der Fußpunktimpedanz der Antenne ab. |
|
|
|
|
|
|
Hier
mal ein weitere praktische Anwendung. So wie es hier im Bild zusehen ist,
werden die 50 Ω, die mein TRX sehen will an den Balun gegeben
und nach 200 Ω transformiert. Die Hühnerleiter ist direkt
angeschlossen. Zur exakten Transformation des Antennenfußpunktwiderstandes
ist ein Tuner notwendig. In der Praxis kann man diese Variante verwenden,
wenn die Transformationswerte der Antenne annähernd bekannt sind und
dem Transformationsverhältnis des Baluns annähernd entgegenkommen. |
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Ein
Tuner zwischen TRX und Balun sorgt für eindeutigere Transformationsverhältnisse.
Auch ein automatischer Tuner, wie zum Beispiel der T1 von Elecraft paßt
so 'fast' jede Antenne an. Wenn der Tuner symmetrisch aufgebaut ist, kann
der Balun entfallen. Letzeres ist die bessere Variante, um maximalen Output
an die Antenne abzustrahlen, besonders wichtig bei QRP. |
|
|
|
|
|
Über ein wenig Theorie und interessante praktische Testerfahrungen zum Balunaufbau und der verwendeten Materialien berichtet Andreas,
DG3OBK. |
|
|
|
|
|
All seine Testerfahrungen zum Balunaufbau und der verwendeten Materialien veröffentlicht Wolfgang,
DG0SA. |
|
|
|
|
|
Die
folgenden Bilder zeigen, wie ein Balunaufbau zur Ankopplung an eine sysmmetrische
Speiseleitung aussehen könnte. Es ist die Kombination eines Strombaluns und eines Spannungsbaluns. Man sollte immer überlegen, ob
ein symmetrischer Tuner die 50 Ω zum TRX ankoppeln soll oder
man das 'Gesamtgebilde' so auslegt, dass im niederohmigen Bereich, sprich
50 Ω, ohne Tuner ausgekoppelt wird. |
|
|
|
 |
|
|
|
Links ein Breitbandtransformator 1:1 von 50 Ω zu 200 Ω und rechts ein Sperrglied 1:1, 50 zu 50 Ω. Beide sind von 160m bis 10m einsetzbar. |
|
|
|
 |
|
|
|
 |
|
|
|
 |
|
|
|
Die Mantelwellensperre für undefinierte Impedanzen wird zwischen unsymmetrischen Tuner mit Koaxeingang und einer Hühnerleiter verwendet. Die zu transformierenden Impedanzen von der Hühnerleiter sollten aber nicht allzu hoch sein. Der Gleichtaktstrom wird unterbrochen, der Gegentaktstrom jedoch nicht. Beide Ein/Ausgänge können sowohl symmetrisch als auch unsymmetrisch beschaltet werden. Ein Tuner zur 50 Ω Anpassung ist notwendig. |
|
|
|
 |
|
|
|
Ein Balun vom Typ Sperrglied 1:1 mit einer undefinierten Impedanz. Zwischen TRX und Hühnerleiter ist unbedingt ein Tuner zu schalten. |
|
|
|
 |
|
|
|
 |
|
|
|
 |
|
|
| |
|
|
|
 |
Kommerzielle
Anbieter, die Materialien zum Bau einer 'Hühnerleiter' anbieten |
|
|
|
|
|
 Kommerzielle Anbieter von Materialien zum Bau einer
'Hühnerleiter' |
| |
|
|
|
 |
Anregungen
zum Bau einer HomeBrew 'Hühnerleiter' |
|
|
|
|
|
Wer seine 'Hühnerleiter'
selbst bauen möchte, hier einige Anregungen. Draht für die Feeder
zu organisieren ist sicher nicht das Problem. Aber wie und aus welchem
Material können die Spreizer selbst gefertigt werden. Ein gut sortierter
Baumarkt kann hier die Grundlage schaffen. Zuerst muß man eine
Entscheidung treffen. Feederdraht fädeln oder nicht fädeln. Die 'Fädelvariante'
hat zwei entscheidende Nachteile. Das Durchfädeln des Feederdrahtes
ist aufwendig und erfordert viel Zeit. Für eine kurze Feederleitung
von ca. 2 bis 5 m ist die Fädelei noch zumutbar. Ich habe mal ca.
210 Spreizer für eine 13,5 m lange Speiseleitung gefädelt und
brauchte ca. 4 Stunden. Ein Austausch der Spreizer zu einem späteren
Zeitunkt ist sehr aufwendig, ja fast unmöglich. Es müssen alle
Spreizer abgefädelt werden. Oder der Feederdraht muss durchgeschnitten
und die nachfolgenden Spreizer rangeschoben werden. Am Ende kann dann ein
neuer Streizer aufgefädelt werden. Mühsehlig, Hi. Das sollte
aber vermieden und nicht sehr oft praktiziert werden. Die 'Nicht Fädelvariante'
ist einfacher zu beherrschen. Ein Austausch defekter Spreizer ist problemlos
möglich. Alten Spreizer einfach heraustrennen und neuen Spreizer einfügen,
kinderleicht. Weiterhin sollte man unterscheiden,
ob die 'Hühnerleiter' für eine dauerhafte Montage auf dem Gründstück
oder nur für portabel Gelegenheiten gebaut werden soll.In beiden Fällen
spielt auch das Gewicht eine nicht untergeordnete Rolle.
Noch was zum Spreizerabstand:
Wenn die Hühnerleiter straff zum Boden hin gespannt werden kann, reichen aus meiner Erfahrung Spreizer im Abtstand von ca. einem Meter. Das ist aber meistens nur bei ortsfester Montage so. In dem meisten Fällen hängt die Hühnerleiter aber locker durch und baumelt im Wind. Hier sollte der Abstand verringert werden. Auf einem Meter so an die 4 Spreizer sollten da schon vorgesehen werden.
|
|
|
|
|
| Rechts noch Klemmen
und Kauschen, die für den Hühnerleiterbau Verwendung finden können. |
 |
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
|
|
|
Die
hier aufgezeigten Varianten einer 'Hühnerleiter' nutzen alle Luft
als Dielektrikum. Welche Dämpfungswerte die verwendeten Spreizer ausweisen,
wie die Witterungs- und UV-Beständigkeit ist, wurden nicht untersucht.
Besonders bei einer dauerhaften, ortsfesten Montage sollte man genauere
Rechergen anstellen. Wichtig ist auch zu wissen, daß Regen, Reif
und Nebel die Dämpfung erhöht und sich der Wellenwiderstand teilweise
erheblich verändert. Das ist nicht ganz so schlimm, wenn der Koppler
den Widerstand noch transformieren kann. Ich hatte eines Morgens
eine Rauhreifschicht von ca. 2 cm um den Strahler und die 'Hühnerleiter'
war fast vollständig von einem Eispanzer umgeben. Da wirken plötzlich
Zugkräfte die man sicher nicht in einer Berechnung berücksichtigt
hatte. In so einer Situation kann man nur hoffen und abwerten. Ich hatte
Glück. Die Morgensonne taute alles wieder ab. |
|
 |
 |
Bilder von der Herstellung
meiner Homebrew 'Hühnerleiter' |
|
|
|
 |
 |
Bilder von einer
'Hühnerleitertransporttrommel' für Portabeleinsätze |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter'
Übergang Feederline zum Strahler |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer nach der Klebestreifenmethode |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus Kabelbindern |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus L-Plasteprofil zum Fädeln |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus 'Spannbändern' zum Fädeln |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus 'Spannbändern' mit Kabelbinder |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus Plasteröhrchen und Kabelbinder |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus Plasteröhrchen und Kabelbinder |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer geschlitzt, hergestellt aus Plasteröhrchen |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus Gardena Micro-Drip Schlauch |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus Plastik Klemmleisten |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus Kabelbinderstückchen |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus Plast-Schweißdraht |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus Polyäthylen Rundstabmaterial |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter',
Spreizer hergestellt aus aus Fließenabstandshalter aus Plastik |
|
|
|
 |
 |
'Hühnerleiter', Spreizer hergestellt aus Epoxystreifen umhüllt von Schrumpfschlauch |
|
|