Forum: HF, Funk und Felder Erde dämpft Mantelwellen?


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von Stefan M. (derwisch)


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Hallo,

Falls eine symmetrische Antenne mit Koaxleitung gespeist wird, können 
(werden) Mantelwellen auf der Leitung auftreten.
Ein passender Balun kann das wirkungsvoll unterdrücken.

Hat von Euch schonmal jemand die Wirkung gemessen oder wenigstens 
nachweisen können, wie gut Mantelwellen "eliminiert" werden, wenn die 
Koaxleitung über einige Meter (abhängig von der Wellenlänge) im feuchten 
Erdreich vergraben wird?

Staubtrockene Erde sollte wenig Effekt haben, das ist klar.
Die Leitung durch einen grossen Gartenteich legen wäre dagegen 
wahrscheinlich ideal.

Als Experiment habe ich das noch nicht durchgeführt, da man die Leitung 
für dauerhaften Gebrauch ja nicht direkt verbuddelt.
Ein Leerrohr oder Wellschlauch würde n.m.M den erhofften Effekt aber 
verschlechtern.

von Christian M. (likeme)


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> Staubtrockene Erde sollte wenig Effekt haben, das ist klar.
> Die Leitung durch einen grossen Gartenteich legen wäre dagegen
> wahrscheinlich ideal.

Ich kenne als Mantelwellensperre einen Haufen Ringkerne auf die Leitung 
zu fädeln. Erde ist selten magnetisch außer dein Garten ist aus seltenen 
Erden ;-)

von Bernhard S. (gmb)


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Christian M. schrieb:
> Erde ist selten magnetisch

Magnetisch nicht, aber Tangens Delta (dielektrische Verluste) sowie ein 
schwach leitendendes Volumen und damit ohmsche Verluste, daher ist es 
naheliegend dass Mantelwellen absorbiert werden.

von Rainer W. (rawi)


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Stefan M. schrieb:
> Ein passender Balun kann das wirkungsvoll unterdrücken.

Ein Balun unterdrückt sie nicht, sondern verhindert durch vernünftiges 
Anpassen des Kabels an die Antenne, dass Mantelwellen entstehen.
Die auf dem Außenleiter ungewünschte HF-Leistung im Erdreich zu 
verheizen, beseitigt sie zwar, ist aber normalerweise nicht das Ziel, 
wenn man die HF-Energie vorher mühsam erzeugt hat.

von Walter T. (nicolas)


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Du könntest Dein Kabel in einem Eisenrohr verlegen. Dann hast Du Deine 
Mantelwellensperre.

von Schorsch M. (schorschm)


Angehängte Dateien:

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Es gibt Leute, die behaupten was im Bild zu sehen ist.

Nachzulesen hier: 
https://www.baeckerei-heitmann.de/DF1BT/Mantelwellenvortrag-I20-DF1BT.pdf

Seite 57

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Stefan M. schrieb:
> Falls eine symmetrische Antenne mit Koaxleitung gespeist wird, können
> (werden) Mantelwellen auf der Leitung auftreten.
> Ein passender Balun kann das wirkungsvoll unterdrücken.

Dein Koax ist in erster Linie eine recht gute Wellenleitung.
Sobald diese nicht sauber abgeschlossen ist, ist es "vorbei".

Ein Balun ist ein Anpassnetzwert von Balanced zu Unbalanced.
Wenn das Übersetzungsverhältnis und die Geometrie passen, dann kannst du 
damit z.B. symmetrische Antenne an dein unsymmetrisches Koax anpassen.

Wobei im Allgemeinen die Anpassung immer nur für eine Frequenz passt... 
breitbandiges matching ist in der Realität immer ein Kompromiss.

Kurz um: Ja sie werden unterdrückt, weil du die Koaxleitung damit mehr 
oder minder sauber abschließt und du auch die Antenne richtig speist.


Stefan M. schrieb:
> Hat von Euch schonmal jemand die Wirkung gemessen oder wenigstens
> nachweisen können, wie gut Mantelwellen "eliminiert" werden, wenn die
> Koaxleitung über einige Meter (abhängig von der Wellenlänge) im feuchten
> Erdreich vergraben wird?

Ich hab mich mit RF absorbierenden Eigenschaften etwas beschäftigt, weil 
ich eine billige EMV-Kammer bauen wollte.

Feuchtes Erdreich wird schon einiges von der HF Energie absorbieren 
können.
Ist halt die Frage, ob man das überhaupt will...

Stefan M. schrieb:
> Staubtrockene Erde sollte wenig Effekt haben, das ist klar.
> Die Leitung durch einen grossen Gartenteich legen wäre dagegen
> wahrscheinlich ideal.

Einer der Mechanismen umfasst die Leitfähigkeit.
Süßwasser ist eigentlich garnicht gut geeignet...

Salzwasser ist ein überraschend gutes Medium um HF Energie zu 
vernichten.
Daher ist der U-Boot Funk auch so schwierig...

Stefan M. schrieb:
> Als Experiment habe ich das noch nicht durchgeführt, da man die Leitung
> für dauerhaften Gebrauch ja nicht direkt verbuddelt.
> Ein Leerrohr oder Wellschlauch würde n.m.M den erhofften Effekt aber
> verschlechtern.

Jetzt stellt sich die Frage, was du eigentlich vor hast...

Je nach Bodenbeschaffenheit (z.B Mineralien wie Magnetit und 
Feuchtigkeit) wird sich da schon was tun. Aber warum das Ganze???

Wenn deine "Konstruktion" "passt" hast du keine CM-Ströme (das sind 
Mantel Ströme nämlich!).

Schorsch M. schrieb:
> Es gibt Leute, die behaupten was im Bild zu sehen ist.

Hab mir das durchgeblättert... da wird schon einiges vermischt...
Einige Aussagen würde ich da mit großer Vorsicht genießen.

Es werden aber ein paar total unterschätze Probleme angesprochen.
z.B. die Einstrahlung in Kabel. Das passiert nicht nur mit der 
Antennenspeisung... das passiert mit ALLEN Leitungen um die Antenne 
herum.

Das ist eigentlich der Hauptgrund für die leitungsgeführten "Einspeise 
Tests" (150k-80MHz) im EMV-Labor.

73

von Schorsch M. (schorschm)


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Hans W. schrieb:
> Ein Balun ist ein Anpassnetzwert von Balanced zu Unbalanced.
> Wenn das Übersetzungsverhältnis und die Geometrie passen, dann kannst du
> damit z.B. symmetrische Antenne an dein unsymmetrisches Koax anpassen.

Welch eine Erkenntnis!
Darauf wäre hier sicher niemand gekommen.

Hans W. schrieb:
> Kurz um: Ja sie werden unterdrückt, weil du die Koaxleitung damit mehr
> oder minder sauber abschließt und du auch die Antenne richtig speist.

Nein, nichts wird unterdrückt, weil erst garkeine Mantelwellen 
entstehen.
Unterdrücken kann man nur, was vorhanden ist, aber nicht, etwas das es 
garnicht gibt.

Hans W. schrieb:
> Süßwasser ist eigentlich garnicht gut geeignet...

Von Süßwasser kann man bei einer feuchten Erde nicht sprechen.

Hans W. schrieb:
> Hab mir das durchgeblättert... da wird schon einiges vermischt...
> Einige Aussagen würde ich da mit großer Vorsicht genießen.

Ja nee, is klar, war nur eine Frage der Zeit, bis der erste Überflieger 
hier auftaucht.

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Schorsch M. schrieb:
> Hans W. schrieb:
>> Ein Balun ist ein Anpassnetzwert von Balanced zu Unbalanced.
>> Wenn das Übersetzungsverhältnis und die Geometrie passen, dann kannst du
>> damit z.B. symmetrische Antenne an dein unsymmetrisches Koax anpassen.
>
> Welch eine Erkenntnis!
> Darauf wäre hier sicher niemand gekommen.

Für Stefan scheint es nicht ganz so klar zu sein, was da wie genau 
zusammenhängt...

Schorsch M. schrieb:
> Hans W. schrieb:
>> Kurz um: Ja sie werden unterdrückt, weil du die Koaxleitung damit mehr
>> oder minder sauber abschließt und du auch die Antenne richtig speist.
>
> Nein, nichts wird unterdrückt, weil erst garkeine Mantelwellen
> entstehen.
> Unterdrücken kann man nur, was vorhanden ist, aber nicht, etwas das es
> garnicht gibt.

Naja, wenn du vorher welche hast und nach dem Einbau nicht mehr, dann 
wurden sie unterdrückt.

Wenn du immer schon ein sauberes system hattest, gibt's nichts zu 
unterdrücken.

Damit ist das Ansichtssache bzw hängt vom Ausgangspunkt ab...

> Hans W. schrieb:
>> Süßwasser ist eigentlich garnicht gut geeignet...
>
> Von Süßwasser kann man bei einer feuchten Erde nicht sprechen.

Oben stand was von Gartenteich!

> Hans W. schrieb:
>> Hab mir das durchgeblättert... da wird schon einiges vermischt...
>> Einige Aussagen würde ich da mit großer Vorsicht genießen.
>
> Ja nee, is klar, war nur eine Frage der Zeit, bis der erste Überflieger
> hier auftaucht.

Was heißt Überflieger? Blätter das mal durch und lies die Aussagen 
durch.
Mir ist jetzt nichts komplett falsches aufgefallen, aber einiges, das 
zumindest sehr stark vereinfacht und verallgemeinert wurde. Teilweise zu 
stark für meinen Geschmack.

Ein kleines unkontroverses Beispiel: Seite 32 ganz unten.

Da wird von thermischen Problemen gesprochen, wenn man Kabel mit PVC 
Mantel nimmt. Es wird auch gelegentlich von Kern Verlusten gesprochen.
Was aber fehlt, ist ein Hinweis, dass man Kernverluste aber bei CM 
chokes eigentlich sogar haben will...

Genauso fehlen Hinweise auf parasitàre Kapazitäten durch den Aufbau und 
deren Einfluss.

Da da auch von UKW gesprochen wird, hätte man das zumindest mit einem 
Halbsatz erwähnen können...

Wie gesagt, "ungenau", stark vereinfacht und vllt an mancher Stelle 
unvollständig... aber jetzt nicht wirklich falsch.

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von Stefan M. (derwisch)


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Rainer W. schrieb:
> Ein Balun unterdrückt sie nicht, sondern verhindert durch vernünftiges
> Anpassen des Kabels an die Antenne, dass Mantelwellen entstehen.

Das bedarf einer etwas präziseren Erklärung.

Ich sprach von einem "Strombalun" (der eigentlich keiner ist, sondern es 
ist eher eine Mantelwellensperre).
Der Begriff Balun ist da (auch mir) fälschlicherweise schnell 
rausgerutscht.
Also:
Mantelwellensperre = Koaxleitung einige Male durch einen einigermassen 
großen Ferrit-Ringkern gewickelt.
Alternativ können auch viele Ferrithülsen auf das Kabel gefädelt werden.

Diese Anordnung unterdrückt vorhandene Mantelwellen und verwandelt sie 
in Wärme.

das feuchte Erdreich tut das genauso.
Idealerweise, wenn das Koaxkabel keine Aussenisolierung hätte, und das 
Abschirmgeflecht direkt mit der Erde kontakt hätte.
Das tut niemand -ist klar- aber die Mantelwellensperre müsste so nahezu 
perfekt funktionieren.
Ist im Prinzip ein Gedankenexperiment.
Aber ob das wirklich (und wie gut oder schlecht) funktioniert würde ich 
schon gern wissen.

von Al (almond)


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Rainer W. schrieb:
> Ein Balun unterdrückt sie nicht, sondern verhindert durch vernünftiges
> Anpassen des Kabels an die Antenne, dass Mantelwellen entstehen.

Aha, Mantelwellen enstehen durch Fehlanpassung. Ganz neuer Aspekt. Dann 
kann man sie ja mit einem Anpassgerät schwuppdiwups wegstimmen. Warum 
hat sich das noch nicht rumgesprochen?

Bislang habe ich den Veröffentlichungen geglaubt und war der Meinung, 
Mantelwellen würden durch Unsymmetrie und die dadurch verursachten 
Gleichtakt-Ausgleichsströme auf dem äußeren Kabelschirm verursacht. Gut, 
dass hier Leute vom Fach das mal ins richtig Licht rücken.

: Bearbeitet durch User
von Al (almond)


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Stefan M. schrieb:
> Diese Anordnung unterdrückt vorhandene Mantelwellen und verwandelt sie
> in Wärme.

Wenn Mantelwellen unterdrückt werden, brauchen sie auch nicht in Wärme 
umgewandelt zu werden. Der Sinn einer Mantelwellensperre aka 
Gleichtaktdrossel aks Strombalun ist es, Mantelwellenströme durch einen 
hohen induktiven Widerstand auf dem Kabelschirm erst gar nicht entstehen 
zu lassen.

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Al schrieb:
> war der Meinung, Mantelwellen würden durch Unsymmetrie und die dadurch
> verursachten Gleichtakt-Ausgleichsströme auf dem äußeren Kabelschirm
> verursacht

Hans W. schrieb:
> Ein Balun ist ein Anpassnetzwert von Balanced zu Unbalanced.
> Wenn das Übersetzungsverhältnis und die Geometrie passen, dann kannst du
> damit z.B. symmetrische Antenne an dein unsymmetrisches Koax anpassen.

Steht doch da.

Aber stimmt. Ich hätte "Abschluss" statt "Anpassung" verwenden sollen.

Stefan M. schrieb:
> Mantelwellensperre = Koaxleitung einige Male durch einen einigermassen
> großen Ferrit-Ringkern gewickelt.
> Alternativ können auch viele Ferrithülsen auf das Kabel gefädelt werden.

Zeig mir eine Kern, bei dem du im 70cm Band einige Male durch kannst.

Große Kerne sind dort auch schon eher selten.... Ja micrometals hat was, 
aber sonst wird's eng.

Stefan M. schrieb:
> Diese Anordnung unterdrückt vorhandene Mantelwellen und verwandelt sie
> in Wärme.

Mit einem EMV Ferrit, jain.
Mit Eisenpulver... Eher nein.

Die hohe Impedanz "erzwingt" den DM Pfad.

Wenn du genug Zcm einbaust, wird da nix warm. Wenn noch etwas CM Strom 
rinnt, dann kann das mu'' ein Problem werden.

73

von Stefan M. (derwisch)


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Al schrieb:
> Wenn Mantelwellen unterdrückt werden, brauchen sie auch nicht in Wärme
> umgewandelt zu werden. Der Sinn einer Mantelwellensperre aka
> Gleichtaktdrossel aks Strombalun ist es, Mantelwellenströme durch einen
> hohen induktiven Widerstand auf dem Kabelschirm erst gar nicht entstehen
> zu lassen.

Da hast Du aber etwas in den Grundlagen nicht verstanden.

eine -sagen wir mal- symmetrische Antenne (Winkeldipol mit 50 Ohm 
Impedanz, aber halt symmetrisch, also eigentlich nicht für direkte Koax 
Speisung geeignet) erzeugt IMMER Mantelwellen.
Diese werden durch ein Mantelwellensperre (Ferrit auf der Leitung) in 
Wärme umgewandelt.
Woher sollte eine symmetrische Antenne denn "wissen", dass sie durch die 
Anwesenheit einer Mantelwellensperre nun plötzlich keine Mantelwellen 
mehr erzeugen "darf"?

von Al (almond)


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Stefan M. schrieb:
> Diese werden durch ein Mantelwellensperre (Ferrit auf der Leitung) in
> Wärme umgewandelt.

Ich glaube eher, da hast du was nicht verstanden. Die Aufgabe einer 
Mantelwellensperre bzw. einer Gleichtaktdrossel ist nicht, Mantelwellen 
in Wärme zu dissipieren, sondern als hoher Wechselstromwiderstand erst 
gar keinen Mantelwellenstrom fließen zu lassen.

: Bearbeitet durch User
von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Al schrieb:
> Ich glaube eher, da hast du was nicht verstanden. Die Aufgabe einer
> Mantelwellensperre bzw. einer Gleichtaktdrossel ist nicht, Mantelwellen
> in Wärme zu dissipieren, sondern als hoher Wechselstromwiderstand erst
> gar keinen Mantelwellenstrom fließen zu lassen.

Full ACK!

Die CM Impedanz ist einfach zu hoch, dass da ein signifikanter Strom 
fließen kann.
Dadurch gibt es aber dann auch lustige Effekte bei der 
Abstrahlcharakteristik... sie wird ja falsch gespeist...

73

von Al (almond)


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Stefan M. schrieb:
> Woher sollte eine symmetrische Antenne denn "wissen", dass sie durch die
> Anwesenheit einer Mantelwellensperre nun plötzlich keine Mantelwellen
> mehr erzeugen "darf"?

Eine Antenne erzeugt von sich aus keine Mantelwellen, auf einer Antenne 
fließen immer Gleichtaktströme, egal ob sie symmetrisch oder 
unsymmetrisch ist, sonst würde sie nicht strahlen. In einem 
Koaxial-Kabel hingegen fließen Gegentaktströme, deswegen strahlt es 
nicht.

Unerwünschte Gleichtakt-Mantelströme entstehen durch eine 
Potentialdifferenz zwischen dem mit Erde verbundenen Kabel-Außenmantel 
und der Antenne und zwar am Übergang von Antenne und Kabel. Die Ursache 
der Potentialdifferenz ist meist eine Unsymmetrie der Antenne.  Eine 
Mantelwellensperre an dieser Stelle verhindert mit ihrer 
Sperrinduktivität, dass wegen dieser Potentialdifferenz ein maßgeblicher 
Strom über den Außenmantel abfließen kann. Der Speisestrom wird 
gezwungen, als Gegentaktstrom im Inneren des Koaxialkabels zu fließen. 
Dort ist der Strom auf dem Innenleiter und der inneren Fläche des 
Kabelschirms zwangsläufig im Betrag immer gleich groß, aber gegengesetzt 
gerichtet.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang S. (wolfgang_s278)


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Rolle ein Teil des Koaxkabels einfach auf.
Z.B. ca. 10-15 Windungen mit einem Durchmesser von 20cm (ca. 6m - 10m).
So zusammenbinden, dass die Windungen eng aneinander liegen.

: Bearbeitet durch User
von Al (almond)


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Wolfgang S. schrieb:
> Rolle ein Teil des Koaxkabels einfach auf.
> Z.B. ca. 10-15 Windungen mit einem Durchmesser von 20cm (ca. 6m - 10m).

Der durch diese Luft Spule erreichte induktive Widerstand reicht auf den 
höheren KW-Bändern noch aus, um Mantelwellen zu verhindern.

15 Windungen mit 20 cm Durchmesser ergeben ca 60 µH Induktivität. Auf 10 
MHz entspricht das einem induktiven Widerstand von 3,8 kOhm. Das ist 
ganz anständig. Auf 3,5 MHz sind es allerdings nur noch 1,3 kOhm 
Drosselimpedanz. Die für 15 Wdg notwendigen 9,5m Kabel sind aber eine 
Menge an Gewicht, das da rumbaumelt.

Es hat schon seinen Grund, warum man Gleichtaktdrosseln auf Ferritkerne 
wickelt.

: Bearbeitet durch User
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