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Forum: HF, Funk und Felder Verständnisfrage zu schlecht angepasster Sendeantenne


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Autor: Steini (Gast)
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Hallo,

wann ist eine Sendeantenne schlecht angepasst und wie kann man sich das 
bildlich vorstellen (z.B. als Ersatzschaltbild aus ohmschem Widerstand 
und Wechselstromwiderstand, also L oder C)?

Vielleicht ist es am einfachsten, erst mal gedanklich mit einer idealen 
Erde als Masse und einem mehr oder weniger langen (supraleitenden) Draht 
als Antenne zu beginnen.
Welche Drahtlänge wäre dann z.B. für das 20m-Band ideal?
Und was wäre, wenn die Antenne
a) etwas zu kurz
b) etwas zu lang wäre ?

Welchen Fußpunktwiderstand (heisst das so?) hätte so eine Antenne 
überhaupt im Idealfall und ist dieser Widerstand in der Theorie immer 
eine rein ohmsche Last?




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 senkrechte Drahtantenne ->  |
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           Koax              |
Sender>======================+
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                            Erde (ideal)

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Das Grundproblem ist unabhängig davon ob Du es mit rein ohmschen 
Widerständen zutun hast oder mit Komplexen.

Stell Dir eine Quelle mit 50 Ohm (sehr beliebt) Innenwiderstand vor.
Schließe nun, der Reihe nach, einen Verbraucher mit 1 Ohm, 50 Ohm oder 
200 Ohm an. Ein einfacher Taschenrechner kann Dir nun sagen, in welchem 
Falle Du die Größte Leistung in die Antenne (Verbraucher) einkoppeln 
kannst.

Die zwei Extreme: 0 Ohm und unendlicher Widerstand kannst Du sogar im 
Kopf ausrechnen.

Autor: Stefan M. (derwisch)
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Hilfreich ist, wenn man sich vorstellt dass eine Antenne immer irgendwo 
auf der Länge des Strahlers einen Punkt hat, bei dem man mit der 
gewünschten Impedanz ( 50 Ohm ) angepasst einspeisen kann.
Bei einem Strahler mit 1/4 Wellenlänge ( Lambda "viertel" Strahler ) 
liegt dieser Punkt tollerweise am unteren Ende. Das macht eine 
Einspeisung leicht.

Beschäftige Dich mit der Verteilung von Strom und Spannung auf einem 
Strahler.
Dann ist es leichter vorstellbar.

Eine Antenne muss für eine gute Anpassung an den Sender nicht resonant 
sein.
Man findet immer einen "50 Ohm" Punkt zum angepassten einspeisen.
Fragt sich nur wo der liegt.
Wenn dann der Strahler auch noch resonant ist, kann man die Energie mit 
dem besten Wirkungsgrad abstrahlen.
Das man das anstrebt ist natürlich klar, aber nicht zwingend notwendig.

Autor: Ralph B. (rberres)
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ich würde als Literatur zum einsteigen den Rothammel empfehlen.

Da sind auch unter anderen  Groundplanes und Lmbda/viertel-Strahler 
beschrieben.

Ralph Berres

Autor: Elektrolurch (Gast)
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Stefan M. schrieb:
> Eine Antenne muss für eine gute Anpassung an den Sender nicht resonant
> sein.
> Man findet immer einen "50 Ohm" Punkt zum angepassten einspeisen.

Nur der erste Satz ist zutreffen, der zweit Satz ist so nicht richtig.
Wenn man einen Punkt finden will, der 50 Ohm reell ohne Blindanteile 
aufweist, dann muss der Strahler dort resonant sein.

Ansonsten findet man Punkte mit einer Impedanz ( R +jX ) die sich mit 
einem L oder C oder LC auf 50 Ohm kompensieren und reell anpassen lässt.

Autor: Stefan M. (derwisch)
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Elektrolurch schrieb:
> Nur der erste Satz ist zutreffen, der zweit Satz ist so nicht richtig.
> Wenn man einen Punkt finden will, der 50 Ohm reell ohne Blindanteile
> aufweist, dann muss der Strahler dort resonant sein.

Stimmt, so ist es richtig...

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Steini schrieb:
>wann ist eine Sendeantenne schlecht angepasst

Wenn beim Senden, Quelle und Antenne nicht die
gleiche Impedanz haben. Oder beim Empfang, wenn die
Eingangsimpedanz des Empfängers nicht die gleiche
ist wie Antennenimpedanz. Und wenn die Antenne nicht
in Resonanz ist, sie hat dann Blindanteile. Die kann
man mit Spulen und Kondensatoren wegstimmen.
Fehlanpassungen kann man durch eine Transformation
beseitigen. Oft benutzt man dafür Pi-Filter (Collinsfilter)

https://www.funkamateur.de/tl_files/downloads/hefte/2009/Collins_FA9_1980.pdf

Mann kann es auch mit Ringkern-Trafos machen. Die
Widerstandsübersetzung ist da Quadratisch vom
Verhältnis der Windungszahlen abhängig.

Autor: Elektrolurch (Gast)
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Günter Lenz schrieb:
> Wenn beim Senden, Quelle und Antenne nicht die
> gleiche Impedanz haben.

Ist so auch nicht ganz richtig.


Quelle und Antenne müssen nicht die gleiche Impedanz haben, sondern die 
Impedanz der Quelle muss konjugiert komplex zur Impdanz der Senke sein. 
Der Blindwiderstand der Quelle muss durch einen gleich großen 
Blindwiderstand mit umgedrehtem Vorzeichen kompensiert werden.

Und auch das gilt nur, wenn keine transformierende Leitung dazwischen 
ist. Mit einer Leitung muss die Quelle auf die transformierte Impedanz 
am Eingang de Leitung zur Antenne konjugiert komplex angepasst sein.

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Steini schrieb:
>Welchen Fußpunktwiderstand (heisst das so?) hätte so eine Antenne
>überhaupt im Idealfall und ist dieser Widerstand in der Theorie immer
>eine rein ohmsche Last?

Wenn die Antenne in Resonanz ist, ist es eine eine rein ohmsche Last.
Das heist aber nicht unbedingt das sie dann auch 50 Ohm hat.
Ist zwar wünschenswert, weil die Sender meistens mit einer
Impedanz von 50 Ohm konstruiert sind. Bei Abweichung wird
Transformiert und alles ist OK.

Autor: Ralph B. (rberres)
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Elektrolurch schrieb:
> Quelle und Antenne müssen nicht die gleiche Impedanz haben, sondern die
> Impedanz der Quelle muss konjugiert komplex zur Impdanz der Senke sein.
> Der Blindwiderstand der Quelle muss durch einen gleich großen
> Blindwiderstand mit umgedrehtem Vorzeichen kompensiert werden.
>
> Und auch das gilt nur, wenn keine transformierende Leitung dazwischen
> ist. Mit einer Leitung muss die Quelle auf die transformierte Impedanz
> am Eingang de Leitung zur Antenne konjugiert komplex angepasst sein.

man kann das noch weiter fassen. Wenn sowohl Quelle ,als auch Senke eine 
reelle Impedanz von 50 Ohm haben ( also keine Blindanteile mehr haben ) 
dann spielt die Länge des 50 Ohm Koaxkabels für die Anpassung keine 
Rolle mehr.

Deswegen macht es meiner Ansicht nah keinen Sinn das Antennenanpassgerät 
am Transceiver zu plazieren. Sie gehört direkt an den Fusspunkt der 
Antenne.

Das Kabel kann mit einer Längenänderung derselben eine abweichende 
Impedanz von 50 Ohm um den Mittelpunkt des Smithdiagrammes drehen. Das 
heist der Betrag des SWRs ändert sich nur durch die zunehmende Dämpfung 
des Kabels bei zunehmender Länge. Es entsteht eine Spirale im 
Smithdiagramm.

Wer will kann das ausprobieren in dem er ein 2m langes 50 Ohm Koaxkabel 
an den Ausgang eines VNA hängt, welches am Ende offen, kurzgeschlossen, 
oder mit einen Widerstand fehlangepasst ist. Das sieht man schon bei 100 
Ohm als Abschluss.

Ralph Berres

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