Verbesserung der Antennenanpassung 2
Nach der Darstellung des Verhaltens verschiedener Antennensysteme werden in diesem abschießenden Teil weitere Ergebnisse, insbesondere mit einer Langdrahtantenne, vorgestellt.
Noch mal 9 m
Die 9-m-Antenne wurde auch mit einem 16:1-Unun versehen und dieses System ausgemessen. In Bild 1 sind die Ergebnisse dargestellt. Man erkennt doch einige Besonderheiten infolge des großen Transformationsverhaltnisses. Es bestätigt sich hier die Erfahrung, dass bei der Impedanztransformation die Praxis umso mehr von der Theorie abweicht, je größer das Übersetzungsverhaltnis ist. Auf jeden Fall wachsen die Verluste, aber auch Resonanzerscheinungen und Bandbreitebegrenzungen sind zu erwarten.
Bild 1: SWR-Verlauf mit der 9-m-Vertical.
42 m lange Drahtantenne
Nachdem nun relativ kurze Antennen ausgiebig untersucht wurden, folgte ein Versuch mit einer Langdrahtantenne. Die Aufbauskizze zeigt Bild 2. Als zusätzliche Varianten wurde nicht nur mit einem 9:1-, sondern auch mit einem 4:1- und einem 16:1-Unun getestet.
Bild 2: Aufbauskizze der Langdrahtantenne.
Bild 3 dokumentiert die Ergebnisse mit dem Langdraht ohne Radials. Im linken Diagramm hat die Langdrahtantenne ohne Unun ihre erste "Tiefstelle" bei berechneten 1,8 MHz und die zweite bei etwa 4,2 MHz. Dies ist auch die einzige Stelle, bei der ein Automatiktuner die Antenne anpassen könnte. Bei alien anderen Frequenzen liegt das SWR weit über 3.
Bild 3: SWR-Verläufe der Langdrahtantenne ohne Radials.
In der Mitte ist der Verlauf mit einem 4:1-Unun dargestellt. Man erkennt, dass sich mehrere Anpasspunkte gebildet haben, die Anpassung ist allgemein besser geworden, man sieht, dass sich die Kurve nach unten bewegt hat. Zwischen 8 und 16 MHz liegt das SWR nahe an 3, es könnte also mit einem Automatiktuner funktionieren.
Mit dem 9:1-Unun dagegen im rechten Diagramm kann man von 9 bis über 18 MHz nun ein gutes SWR erreichen, der Automatiktuner passt hier gut an.
Nun das gleiche Spiel mit Radialnetz! In Bild 4 sind wieder drei Diagramme gezeigt. Die Antenne allein (linkes Diagramm) hat nun klar definierte und berechenbare "Serienresonanzen" bei 1,8 sowie 4,2 MHz und von 10 bis 12 MHz. Mit dem Unun 4:1 gelingt wieder eine gewisse Verbesserung, allerdings nicht so stark wie bei den vorigen Bildern ohne Radials. Das beste Ergebnis erhält man nun mit dem 9:1-Unun. Hier existiert nun die angestrebte Breitbandanpassung von 4 bis 30 MHz.
Bild 4: SWR-Verläufe der Langdrahtantenne mit Radials.
Ein anderer Trafo
Diese Langdrahtantenne sollte noch mit einem Unun aus anderem Kernmaterial getestet werden. Für Breitbandübertrager verwendet man in der Regel Ferritringkerne. Bei unserem Versuch wurde das Material FT 77 (Amidon) verwendet. Dieses wird bei Frequenzen bis 50 MHz eingesetzt.
Pulvereisen-Ringkerne werden bevorzugt für Resonanztransformatoren bzw. Schwingkreise mit hoher Güte angewandt.
Ob sich das Verhalten des 9:1-Ferritübertragers von dem eines 9:1-Pulvereisen-Trafos mit dem Ringkern T 130-2 unterscheidet, wurde näher untersucht. Konstruktion und Windungszahl blieben gleich.
Die Bilder 5 und 6 zeigen das Verhalten des 42-m-Langdrahts ohne Radials. Man erkennt, dass mit dem Ferritkern besonders bei tiefen Frequenzen eine sehr gute Anpassung erfolgt. Die Bilder sind fast identisch, bei Bild 6 rechts allerdings hatte es geregnet, die Bedingungen waren verandert. Man konnte bei regennassen Verhaltnissen aber ansonsten gleichem Aufbau eine geringe Verbesserung feststellen.
Bild 5: SWR-Verläufe des Langdrahts ohne Radials.
Bild 6: Ergebnisse mit Ferritringkern.
Dies zeigt auch, wie schwierig reproduzierbare Antennenmessungen sind, selbst kleine Änderungen im Aufbau oder beim Wetter machen sich bemerkbar.
Mit dem roten Pulvereisenkern sieht das Anpassverhalten schlechter aus, Anpassung erfolgt nur bei 4 MHz, zwischen 8 und 9 MHz sowie bei 14 und 18 MHz. Diese letzten Aufnahmen zeigt Bild 7.
Bild 7: Ergebnisse mit einem Pulvereisen-Ringkern.
Zusammenfassung
- Ein 9:1-Übertrager zwischen Antenne und Koaxkabel verändert die ursprüngliche Anpassung grundlegend. Bei denjenigen Frequenzen, wo ursprünglich niederohmige Anpassung herrschte, ist nun nur schlechte Anpassung festzustellen, dagegen kann man gute Anpassung bei diversen höheren Frequenzen feststellen. In vielen besonders bei Verwendung von langen Drahtantennen (ab 3/8 λ bei der niedrigsten Arbeitsfrequenz) ist dann zusätzlich eine breitbandige Annaherung an SWR = 3 festzustellen. Es ist dies der SWR-Wert, bei dem Automatiktuner in der Regel nosh anpassen. Daher gilt generell: Je langer die Antenne, desto besser die Anpassungswirkung eines Antennenübertragers direkt nach der Antenne.
- Ein angeschlossenes Radialnetz verschlechtert in den meisten Fällen das Anpassverhalten mit einem Übertrager. Wird das Radialnetz nicht angeschlossen, bildet die Antenne zusammen mit dem Koaxkabel zusätzliche hochohmige Parallelresonanzstellen. Diese werden dann vom Übertrager herunter transformiert und so in die Nähe eines niedrigen SWRs gebracht. Allerdings bedeutet der Wegfall des Radialnetzes in der Regel eine Verschlechterung der Abstrahleigenschaften, die Abstrahlung erfolgt dann zusätzlich über den Außenmantel des Koaxkabels. Hängt das Koaxkabel frei, halt sich die Verschlechterung in Grenzen, denn das Koaxkabel funktioniert als zusätzliche Vertikalkomponente bei der Abstrahlung. Allerdings werden dann verstärkt Storungen in Form von BCI und TVI festgestellt. Je kürzer die Antenne, desto schlechter werden die Ergebnisse, besonders enttauschend war der Versuch mit der Vertikalantenne.
- Ein Antennenübertrager kann selbst in Verbindung mit einem Automatiktuner keinen "echten" manuellen Antennentuner mit dessen vielfältigen Einstellmoglichkeiten ersetzen. Anders als beim manuellen Tuner ist die Verwendung eines Antennenübertragers immer mit Versuchen betreffs optimaler Antennenmontage und Mindestdrahtlänge verbunden. Der Antennenübertrager muss außerdem direkt nach der Antenne montiert werden.
- Ein langes bzw. stark dämpfendes Kabel liefert besseres Anpassverhalten, was allerdings mit entsprechend höheren Verlusten erkauft werden muss. Ein solches Kabel bedeutet daher höchstens dann einen Vorteil, wenn der Transceiver damit nicht abregelt.
- Mit einem Antennenübertrager kann man das Anpassverhalten in bestimmten Frequenzbereichen verbessern. Als Richtlinie für einen 9:l-Übertrager gilt: Ab 3,5 MHz sollte die Antennenlange mindestens 3/8 λ betragen, ab 7 MHz mindestens ½λ. Hält man sich daran, dann kann man in der Regel bei alien erfassten Amateurbändern mit einer Verbesserung auf mindestens SWR 3 rechnen.
Hans Nussbaum, DJ1UGA.