Auf die 'Hühnerleiter' gekommen, symmetrische Speisung einer Drahtantenne - etwas Theorie und mehr Praxis return
Projekt:  Symmetrische Antennenspeisung mit einer 'Hühnerleiter' - Symmetrische Speisung
Kontakt: DL2LTO
 
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.
Skizze, symmetrischer Dipol
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 auf den Bändern von 40 bis 10m QRV. Das 80m Band geht auch noch anzupassen.
Dipol mit Hühnerleiterspeisung   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.
Strahler und 'Hühnerleiter' als Ganzes betrachtet
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 Hilfsmittel 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.
Strom- Spannungsveteilung auf einer symmetrischen Speiseleitung
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 50Ω. 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.
Lamda/2 Anpassung   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']
  Lamda/4 Anpassung
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.
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