Forum: HF, Funk und Felder Optimale Antennenkopplereinstellung erkennen (bis 30 MHz)


von HF Freund (Gast)


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Hallo,

damit in einen Sender keine HF Leistung zurück reflektiert wird ist ja 
ein SWR von 1:1 erforderlich.

In der Praxis ist wenn an einer Antenne auf mehreren Bändern (bis 30 
MHz) gearbeitet werden soll ein Antennenkoppler zwischen Sender und 
Antenne notwendig.

Mittels geeigneten Antennenkoppler und einer nicht zu "extremen" Antenne 
ist es aber (fast)immer möglich ein SWR von 1:1 zu erziehlen.

Die Antenne sei jetzt direkt am Ausgang des Antennenkopplers 
angeschlossen (keine Transformations- / Dämpfungseffekteffekte durch die 
Speiseleitung).

Wie erkenne ich ob jetzt von der Antenne tatsächlich die gesamte 
Senderleistung abgestrahlt wird oder ob im schlechtesten Falle die 
gesamte Leistung im Koppler verheizt wird ?
(SWR 1:1 bedeutet ja nur das keine Leistung reflektiert wird, eine 
Dummyload hat ja auch ein SWR von 1:1 strahlt aber keine HF ab, sondern 
setzt alle Sendeenergie in Wärme um).

Bitte jetzt nicht die Lösungen "Empfangsrapport" und "feststellen ob die 
Komponenten vom Koppler beim Sendebetrieb warm werden" Antworten - diese 
"Scheinlösungen" sind mir bekannt und nur sehr grob geeignet 
festzustellen ob tatsächlich Leistung an die Antenne gelangt.

73 de

  HF Freund

von Helmut P. (dk2za)


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Man muss für jede Sendefrequenz f mit einem geeigneten Analysator den 
komplexen Widerstand Z messen, welcher dem Anpassgerät von der Antenne 
angeboten wird.

Dann kann man die Antenne als eine Parallelschaltung aus ohmschem 
Widerstand R und einer Induktivität oder Kapazität betrachten und R aus 
f und Z berechnen.

Nun muss man nur noch die Spannung U am Ausgang des Anpassgerätes 
messen. Diese liefert an R und damit an die Antenne die Wirkleistung P = 
U²/R. Die zu R parallel liegende Induktivität oder Kapazität nimmt keine 
Wirkleistung auf.

73 de DK2ZA

von Heinz Wäscher (Gast)


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HF Freund schrieb:
> Wie erkenne ich ob jetzt von der Antenne tatsächlich die gesamte
> Senderleistung abgestrahlt wird oder ob im schlechtesten Falle die
> gesamte Leistung im Koppler verheizt wird ?

Ob die gesamte Leistung tatsächliche abgestrahlt wird, kann man gar 
nicht erkennen, denn das hängt vom Antennenwirkungsgrad ab. Aber man 
kann erkennen, wann die Antenne die größte Leistung abnimmt 
(=Leistungsanpassung)

Bei einem Koppler mit einem L-Glied als Anpassungsnetzwerk gibt es immer 
nur eine einzige Einstellung, die opotimale Anpassung bewirkt.

Nur T- bzw. Pi Glieder sind mehrdeutig. Hier ist der maximale 
Antennenstrom der beste Indikator.

Gute Übersicht zum Nachlesen:
http://www.dg0sa.de/koppler.pdf

Alternativ könnte man auch einen relativen Feldstärkeindikator - Stab 
mit Diode und Messinstrument und einem Fernglas :-)-  die maximale 
Abstrahlung prüfen: 
http://www.qrpforum.de/index.php?page=Thread&postID=76299#post76299

Grüße

von Hewlett (Gast)


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Es funktioniert auch mit einer einfachen 50 Ohm-SWR-Brücke.
Man braucht aber einen Mess Sender und ein Oszilloskop.
Der Mess-Sender mit der zu empfangenden oder der Sendefrequenz wird an 
die
Brücke gelegt und das Oszilloskop an den Ausgang. Der dritte Port geht 
an den Antennentuner und weiter an die Antenne
Nun  wird der Tuner auf Minimum Anzeige abgestimmt. Die Antennenimpedanz 
ist dann auf reell 50 Ohm transformiert und die Antenne kann an einen 
Empfänger oder Sender mit 50 Ohm angeschlossen werden.

von Heinz Wäscher (Gast)


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Hewlett schrieb:
> Es funktioniert auch mit einer einfachen 50 Ohm-SWR-Brücke.
> Man braucht aber einen Mess Sender und ein Oszilloskop.
> Der Mess-Sender mit der zu empfangenden oder der Sendefrequenz wird an
> die
> Brücke gelegt und das Oszilloskop an den Ausgang. Der dritte Port geht
> an den Antennentuner und weiter an die Antenne
> Nun  wird der Tuner auf Minimum Anzeige abgestimmt. Die Antennenimpedanz
> ist dann auf reell 50 Ohm transformiert und die Antenne kann an einen
> Empfänger oder Sender mit 50 Ohm angeschlossen werden.

Wenn ich den Threadopener richtig verstehe, will er nicht vom 
Grundsatzher wissen, wie man anpasst, sonder seine Frage ist: bei einem 
Anpassneztwerk wie einem Pi- oder T-Netzwerk, wo bei mehreren 
Einstellungen Anpassung erreicht werden kann, die Einstellung mit dem 
besten Wirkunggrad rauszufinden.

Die Antwort ist: in dem man das Maximum des relativen Antennenstroms 
misst. Früher haben Funkamateure dazu ein Lämpchen in die Leitung. Wenn 
es am hellsten brannte war die beste Einstellung gefunden.

Grüße

von Matthias K. (kannichauch)


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Hallo

Du schreibst etwas von einem Antennenkoppler.
Ich kenne leider nur den Richtkoppler, auch SWR-Meter genannt, und den 
Antennentuner.

Wenn Du einen 50Ohm Dummyload ans Kabelende anschließt, kannst Du bei 
einer Stehwelle von 1:1 von der Spannung am Dummyload auf eine mit der 
Antenne abstrahlbaren Leistung schließen(Ohmsches Gesetz). Den Strom zu 
messen, ist dagegen deutlich schwieriger(zusätzliches Bauteil).
Den Wirkungsgrad der Antenne kannst Du vernachlässigen, außer sie, oder 
das Kabel, ist evtl. beschädigt. Man könnte typische Wirkungsgrade in 
Erfahrung bringen.
Ist dann die Antenne angeschlossen und das ganze hat immer noch eine SWR 
von 1:1, kannst Du davon ausgehen, das fast die gesamte am 50 Ohm 
Widerstand gemessene Leistung abgestrahlt wird.
Nur feuchter Dreck usw. wäre in der Lage, diese Methode zu durchbrechen.

Eine andere, realistischere Frage ist, wieviel Feldstärke in welcher 
Richtung erzeugt wird.
Vorschlagsmässig ist dafür ein Dipol mit Detektor und Anzeigeinstrument 
geeignet.
Dafür brauchts dann einen Messempfänger, ich nehme an, ein 
Simulationsprogramm oder Herstellerangaben würden auch ohne Messung 
hilfreich sein.


MfG
Matthias

von Heinz Wäscher (Gast)


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Matthias K. schrieb:
> Du schreibst etwas von einem Antennenkoppler.
> Ich kenne leider nur den Richtkoppler, auch SWR-Meter genannt, und den
> Antennentuner.

Es freut mich, dass ich deine begrifflichen Kenntnisse erweitern konnte.

Neu ist mir allerdings, dass man den Richtkoppler SWR-Meter nennt. Ich 
wusste zwar, dass man für ein SWR-Meter einen Richtkoppler verwenden 
kann, hatte aber im Hinterkopf, dass dies nicht zwingend umgekehrt auch 
so sein muss

Ein Antennentuner tunt auch keine Antenne, sondern ist ein 
Koppelnetzwerk aus Blindwiderständen zur Anpassung einer Impedanz Z and 
den Widerstand einer Quelle. Manche sagen auch "Matchbox" dazu, worunter 
andere wiederum Spielzeugautos verstehen.

Und nochmals: die einfachste Methode zur Ermittlung der max. an die 
Antenne übertragenen Leistung ist der relative Antennenstrom. Und der 
ist einfach zu messen. Zum Beispiel mit einem Lämpchen, oder einem 
Ringerntrafo, wo der durchgeführte Koax-Innenleiter die Primärwicklung 
darstellt, und die Sekundärwicklung gleichgerichtet auf ein 
Drehspulinstrument geführt wird.

Man sucht bei der Abstimmung des Antennentuners aka Antennekopplesr aka 
Matchbox die Kombination aus L und C raus, die bei minimalem SWR den 
maximalen Strom zu Antenne schickt.

Und wie schon erwähnt: Bei einem L-Anpassnetzwerk aus einer Spule und 
einem Kondensator stellt sich diese Frage gar nicht erst nicht. Dort 
gibt es sowieso nur eine einzige Einstellung, die Anpassung bewirkt. Das 
L-Netzwerk hat immer die geringsten Verluste gegenüber eine Pi- Oder T- 
Anpassnetzwerk.

Die vorgeschlage Abstimmung Feldstärke taugt wegen der unklaren 
Verhältnisse im reaktiven Nahfeld ggf zur Anzeige des relativen 
Felstärkemaximums, allerdings nur im freien Feld, nicht in Räumen. Zum 
Ablesen des Intruments braucht man dann noch ein gutes Fernglas oder man 
schickt die Partnerin in den Garten zum Ablesen. Erscheint mir also 
weniger charmant als die relative Strommessung.

Grüße

von Green (Gast)


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Man braucht keinen eigenen Garten mit Fernglas Ablesung oder Freundin.
Man ruft sich die SDR Empfangstationen Hackgreen oder Twente am PC auf 
und stimmt auf maximale Feldstärke (S-Meter Anzeige) in Manchester oder 
Twente ab.
Man kann sogar einen Sprachtest machen und diesen speichern (rechts 
unten auf der Anzeige)

von Kelvin Klein (Gast)


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Green schrieb:

> Man ruft sich die SDR Empfangstationen Hackgreen oder Twente am PC auf
> und stimmt auf maximale Feldstärke (S-Meter Anzeige) in Manchester oder
> Twente ab.

Ich bin richtig überwältigt über die überzeugende Praxistauglichkeit und 
die überwältigende Realitätsnähe der teilweise hier gemachten 
Vorschläge.

von Meister (Gast)


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ich finde den Vorschlag mit der Beobachtung der SDR Empfangsstationen in 
England oder Holland gar nicht schlecht.
Maximaler Empfangspegel gleich maximale Antennenabstrahlung.

von Kelvin Klein (Gast)


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Meister schrieb:
> ich finde den Vorschlag mit der Beobachtung der SDR
> Empfangsstationen in
> England oder Holland gar nicht schlecht.
> Maximaler Empfangspegel gleich maximale Antennenabstrahlung.

Sehr praktisch für den laufenden Amateurfunkbetrieb!

Und immer schön hoffen, dass der Sender nicht in der toten Zone liegt 
und auch kein Fading herrscht. Stabilie Internetverbindung muss 
natürlich vorhanden sein. Die logarithmische dB Anzeige ist auch sehr 
"feinfühlig" für derartige Zwecke.

Es ginge natürlich auch so, ganz ohne Internet und Webradio, und sogar 
ohne externe Stromversorgung, ganz auf die bewährte konventionelle Art:

http://www.mods-ham.com/15_Tips-Tricks/Mini-Schaltungen/Antennenstrom/Antennenstrom.htm

von Meister (Gast)


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ja, bei einer Hühnerleiter, da konnte schon der alte Marconi Ströme mit 
Lämpchen messen

von Kelvin Klein (Gast)


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Meister schrieb:
> ja, bei einer Hühnerleiter, da konnte schon der alte Marconi
> Ströme mit
> Lämpchen messen

Das geht auch bei Koax, ohne Hühner.
http://www.amateurfunkclub-deutschland.de/Antennenstrommessger%C3%A4t.pdf

von OldMan (Gast)


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Ich kenne zwei Wege, eine mehr oder weniger"exakte" Abstimmung ohne 
SWV-Meter zu finden:

1.

Den Transceiver auf die gewünschte Frequenz einstellen.
Dann den Antennenkoppler (Matchbox) auf max. Empfangsrauschen 
einstellen.
Da hat man dann schon fast den optimal Abstimmungspunkt auch für TX 
gefunden.

2.

Wenn man ein Rauschbrücke hat, diese bei eingestellter Empfangsfrequenz
in die Antennenleitung einschleifen. Danach am Koppler die beste
Einstellung suchen. Man sieht am S-Meter und hört es auch im LS, durch
einen kleinen Peek/Beep, wenn die Anpassung korrekt ist.

Allerdings ist das alles nicht so optimal. Ein gutes SWV-Meter bringt 
hier
wesentlich mehr und die Einstellungen sind leichter durchzuführen.
Und so teuer sind die Dinger nun auch wieder nicht.

Vy 73

von Kelvin Klein (Gast)


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OldMan schrieb:
> Ich kenne zwei Wege, eine mehr oder weniger"exakte" Abstimmung
> ohne SWV-Meter zu finden:
>

Thema leider verfehlt.

Es hat sich in diesem Thread mittlerweile eingebürgert, dass gern eine 
Frage beantwortet wird, die gar nicht gestellt wurde.

Bevor noch der Zehnte meint erklären zu müssen, wie man man "exakt" oder 
auf minimales SWR abstimmt: Danach wurde nicht gefragt!!

Die Frage des TO war:
Wie kann man bei einem Antennenkoppler  bei dem mehrere Einstellungen 
möglich sind, die minimales SWR ergeben, die optimale Einstellung 
rausfinden, die dabei die geringsten Verluste im Koppler verursacht und 
den größten Energieanteil an die Antenne weitergibt.

Und diese Frage wurde hinreichend beantwortet.

von Juergen W. (dlke)


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Also sooo falsch ist/waere die Antwort mit dem warmwerden nicht und es 
ist auch keine "Scheinloesung". Viele Sendertechniker auf 
Relais-/TX-Stationen der groszen Rundfunkanstalten haben Ihre Sender mit 
einem Thermometer auf geringste Temperatur abgestimmt. Dann konnten sie 
sicher sein dass die Roehren die angedachte Lebensdauer erreichten. Es 
gibt ja sogar Wattmeter die mittels Waermemenge die umgesetzte Energie 
ermitteln. Wenn das SWR 1 ist und nix warm wird kann die Energie nur zur 
Antenne rausgehen ! Umgekehrt:
nehme mal eine 1 Watt gluelampe oder irgendeine andere kleine, die dann 
eine dir bekannte leistung aufnimmt, und fasse sie an. Du bekommst ganz 
schnell ein reales Gespuer dafuer welche umgesetzte Leistung welchen 
Waermeeffekt erzeugt. Da kannst Du wunderbar abschaetzen wieviel 
Leistung in Deiner Anpassbox verbraten wird.

73
Juergen

von Werner M. (Gast)


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Juergen W. schrieb:
> Da kannst Du wunderbar abschaetzen wieviel
> Leistung in Deiner Anpassbox verbraten wird.

Hinzu kommt noch, dass in der Anpassbox eher selten etwas verbraten 
wird. Die schlechte Anpassung äußert sich vielmehr in der zum Sender 
zurück reflektierten Leistung.

von eric (Gast)


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Juergen W. schrieb:
> Wenn das SWR 1 ist und nix warm wird kann die Energie nur zur
> Antenne rausgehen

Wenn das SWR = 1 ist, gehen nur 50% der Energie zur Antenne raus,
die andere Hälfte wird in der Endstufe verbraten.

von Armin (Gast)


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Heinz Wäscher schrieb:
> Und wie schon erwähnt: Bei einem L-Anpassnetzwerk aus einer Spule und
> einem Kondensator stellt sich diese Frage gar nicht erst nicht. Dort
> gibt es sowieso nur eine einzige Einstellung, die Anpassung bewirkt.

Das hier ist ein L-Tuner, oder?

http://www.hanssummers.com/atu.html

von eric (Gast)


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Werner M. schrieb:
> dass in der Anpassbox eher selten etwas verbraten
> wird

In einem FUNKAMATEUR-Heft dieses Sommers
stand ein interessanter Aufsatz
über die Verluste in einer Anpassbox.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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eric schrieb:
> Wenn das SWR = 1 ist, gehen nur 50% der Energie zur Antenne raus,
> die andere Hälfte wird in der Endstufe verbraten.

Das hängt von der Endstufe ab.  80 % sind durchaus auch mit einfachen
Mitteln drin (Stichwort: Klasse-E-Endstufe).

Falls du auf den Innenwiderstand abzielst: der ist nur eine
Rechengröße, kein ohmscher Widerstand, der als solcher Leistung
verheizt.  Ansonsten könnte man ihn ja besser gleich ausbauen. :-))

Juergen W. schrieb:
> Wenn das SWR 1 ist und nix warm wird kann die Energie nur zur Antenne
> rausgehen

Du musst dazu aber das Komplettgebilde betrachten, also die Temperatur
vom Sender bis zu den Antennendrähten überwachen können.  Dafür
werden die wenigsten eine brauchbare Messeinrichtung haben – auch wenn
dein Einwand vom Energieerhaltungssatz her natürlich berechtigt ist.
Bei einer „irgendwie“ erzwungenen Anpassung kannst du ansonsten nicht
unmittelbar vorhersagen, ob die nicht abgestrahlte Leistung nun im
Dielektrikum der Speiseleitung verheizt wird oder an ein paar
Übergangswiderständen oder im Kernmaterial eines Baluns oder gar
irgendwo Überschläge entstehen.  (In der PA selbst wird sie nicht
verheizt, wenn man wie der TE mal davon ausgeht, dass man das SWV
auf 1 zwangsangepasst bekommt.)

von Ralph B. (rberres)


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Auch eine exakt angepasste Antenne muss nicht zwangsläufig die gesamte 
eingespeiste Leistung auch abstrahlen.

Es gibt auch in der Antenne Verlustwiderstände. Bei einer ( viel zu 
kurzen ) Groundplane hat der Fusspunktwiderstand des Strahlers womöglich 
nur einige wenige Ohm.

Hier kann schon der Erdungswiderstand und die ohmschen Verluste in der 
Verlängerungsspule der Groundplane den Wirkungsgrad der Antenne auf 
wenige Prozent drücken.

Wieviel eine Antenne wirklich abstrahlt kann nur durch eine 
Fernfeldmessung einigermasen sicher festgestellt werden.


Ralph Berres

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ralph B. schrieb:
> Auch eine exakt angepasste Antenne muss nicht zwangsläufig die gesamte
> eingespeiste Leistung auch abstrahlen.

Exakt darum ging's dem TE ja.

> Wieviel eine Antenne wirklich abstrahlt kann nur durch eine
> Fernfeldmessung einigermasen sicher festgestellt werden.

Sehe ich auch so, und kommt eigentlich in den ersten Postings so als
Aussage rüber.

von Armin (Gast)


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Bei diesem Schaltplan

http://www.dl3ukh.de/4h.htm

wird der Drehko so abgeglichen, dass die gleichgerichtete Spannung am 
Antennenausgang (über 10pF Auskopplung) maximal wird.

Scheint in jedem Fall QRP-praxistauglich zu sein.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Nach meiner Erfahrung ist Antennenstrom aussagefähiger als -spannung,
schließlich sind die üblichen 50 Ω eher niederohmig (und damit
stromlastig).

Ich habe im (manuellen) Tuner einen kleinen Stromwandler in der
Leitung zur Ausgangsbuchse, an dem zwei antiparallele LEDs als
Indikator hängen.  Damit findet man beim „Durchkurbeln“ der Spule
schnell den Punkt, an dem es überhaupt lohnt, dann mit den
Kondensatoren den Feinabgleich zu machen.

Aber das beantwortet trotzdem natürlich alles nicht die Frage des
TEs, die sich ja darum drehte herauszfinden, ob der auf diese Weise
erzwungene „saubere“ Abgleich denn nun auch dazu führt, dass die
Leistung auch wirklich abgestrahlt wird und nicht etwa nur an
irgendeiner Stelle verheizt.

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