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DAA811 > FUNK 12.08.07 19:34l 169 Lines 9006 Bytes #999 (0) @ DEU
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Subj: Der Antennenabgleich
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Antennenabgleich
Zuerst sollte man die mindestens benötigte Kabellänge zwischen Funkgerät und
Antenne ermitteln. Dieses lässt sich beispielsweise mit einem Band
realisieren, welches so verlegt wird, wie später das Antennenkabel. Im
folgenden Beispiel gehen wir von einer benötigten Kabellänge von 12 Metern
aus.
Jetzt wird das Kabel berechnet:
Das Funkgerät auf Bandmitte einstellen. Bei 80 Kanalbetrieb haben wir hier in
unserem Beispiel den Kanal 2 (26.975 MHz) gewählt. Für die Berechnung ist
weiter von Bedeutung, welches Kabel man verwenden möchte. Wir benötigen noch
den Grad, um den sich die Geschwindigkeit der Funkwellen – verglichen mit dem
Freiraum – verlangsamt, abhängig vom Typ, Durchmesser und Dielektrium des
Koax-Kabels. Diesen Wert nennen wir V-Faktor. Wir haben den Typ RG 213/U PE
mit einem V-Faktor von 0,66 verwendet.
150 * 0,66 (V-Faktor)
------------------------------------
26.975 MHz (kanal 2)
= 3,67 m
Das Ergebnis ist hier eine resonante, halbe elektrische Wellenlänge von 3,67
m. Dieser Wert wird so oft multipliziert, bis die benötigten 12 m Kabellänge
erreicht sind.
In unserem Fall also 3,67 m x 4 = 14,68 m.
Die Kabellänge, die gekauft werden müsste, beträgt also 15 Meter!
Diese Länge wird nun auf 14,6 Meter verkürzt, dann die Stecker angelötet.
Das SWR-Meter sollte normalerweise am Fußpunkt der Antenne angeschlossen
werden, aber da das in der Praxis kaum machbar ist (z. B. bei Mast- oder
Dachmontage), stehen die meisten SWR-Meter im Shack zwischen Funkgerät und
Kabel. Und genau hier entstehen die Abgleichfehler! Wenn das Kabel nicht die
berechnete Länge hat und zufällig auf eine viertel Wellenlänge oder ein
vielfaches davon fällt, kommt es durch den sogenannten äTransformatoreffekt“
zur Fehlanpassung der Antenne.
Dieses soll folgendes Beispiel veranschaulichen:
Nehmen wir an, das Kabel ist 12,7 m (13 m) lang, also 7/4 Wellenlängen und
das SWR würde mit 1:1 angezeigt werden, liegt hier trotzdem eine Fehlanpassung
vor, da eine falsche Kabellänge gewählt wurde! Nur wenn man die hier
errechnete Kabellänge von 14,6 m verwendet hätte, würde das richtige SWR
angezeigt werden! Wichtig: Mit diesem berechneten Kabel kann man nur auf dem
Kanal 2 die Antenne abgleichen und auch nur hier wird das richtige SWR
angezeigt. Möchte man auf seinem äHauskanal“ die Antenne abgleichen, muß erst
die Kabellänge für diese Frequenz ermittelt werden!
Was aber tun, wenn das Kabel richtig berechnet und richtig verlötet wurde und
mit der benutzten Antenne trotzdem kein SWR nahe 1:1 herzustellen ist? Die
rücklaufende Energie würde z. B. bei einem SWR von 1,4:1 nur 3% ausmachen,
d.h. von der Antenne würden immer noch 97% abgestrahlt. Die rücklaufende
Energie wird vom Transistor der Endstufe in Wärme umgesetzt. Um dies zu
vermeiden, kann man das berechnete Kabel dann in ca. 10 cm Abständen solange
kürzen, bis das SWR nahe 1:1 ist. Aber nur dann, wenn trotz berechnetem Kabel
das SWR nicht besser einzustellen geht. Praktisch kenne ich auch keinen
einzigen Menschen persönlich, der bei einem SWR von 1,4:1 nochmals einen
Abgleich durchführen würde, denn dieser Wert ist völlig akzeptabel. Die
Fehlanpassung würde durch kürzen des Kabels sich nicht verbessern! Wir
transformieren dadurch lediglich die fehlangepasste Antenne an den Sender an.
Dieser äsieht“ nun eine Antenne die vollkommen in Resonanz ist. Daher gibt es
auch keine ärücklaufende Energie“, die den Transistor belastet.
Funkantennen und ihre Kennwerte
Gewinn
Der Antennengewinn ist das Verhältnis der Strahlungsstärke in einer
bestimmten Richtung zur Strahlungsleistung einer mit gleicher Sendeleistung
gespeisten Bezugsantenne. Als Bezugsantennen werden in der Praxis häufig
l/2-Dipole verwendet. Die Einheit des Gewinns lautet dann Dezibel über Dipol
(dBd). Manchmal wird der Gewinn jedoch in Dezibel über Isotropenstrahler
(dBi) angegeben. Bei diesem Antennentyp handelt es sich um einen Rundstrahler,
der in alle Richtungen gleichmäßig abstrahlt. Eine solche Antenne kann in der
Praxis zwar nicht hergestellt werden, aber die Kennwerte dieser Antenne sind
bekannt und können zu Vergleichszwecken herangezogen werden. Ein
Halbwellendipol weist gegenüber einem Isotropenstrahler einen Gewinn von ca.
2,5 dBi auf. Da dieser Wert bekannt ist, kann der Dipol als Referenzantenne
eingesetzt werden. Gibt man jedoch den Gewinn einer Antenne an, so muß die
Bezugsantenne immer genannt werden, da die Angabe sonst nutzlos ist. Der
Gewinn der Bezugsantenne wird mit 0 dB definiert. Ist die Gewinnangabe auf
einen Isotropenstrahler bezogen, so wird der Gewinn eines l/2-Dipols mit 2,15
dBi definiert. Die Angabe des Gewinns kann auch mit negativem Vorzeichen
erfolgen (z.B. –1,8 dB). Das heißt, dass die Bezugsantenne weniger Gewinn
aufweist als die Referenzantenne. Der Gewinn einer Richtantenne des Typs
HB9CV liegt bei ca. 4,2 dBd. Ein derart großer Gewinn wird fast ausschließlich
mit Richtantennen erzielt. Aber die im CB-Funk häufig verwendete 5/8
l-Rundstrahlantenne weist immerhin auch schon einen Gewinn von ca. 3 dBd auf.
Dieser Gewinn entspricht einem halben S-Wert.
Bandbreite
Mit der Bandbreite einer Antenne ist das Frequenzspektrum gemeint, das die
Antenne abdeckt. Eine Antenne für den Frequenzbereich von 26 bis 28 MHz mit
einer Bandbreite von 500 kHz soll in diesem Bereich nahezu unveränderte
Eigenschaften haben. Das heißt, dass zum Beispiel das Stehwellenverhältnis
(SWR) sowohl etwa 250 kHz über als auch unter der eigentlichen
Resonanzfrequenz (z.B.: 27 MHz) ungefähr gleichbleibend ist bzw. keinesfalls
gefährlich hohe Werte erreicht. Die Bandbreite der meisten CB-Antennen ist
oftmals größer als das ganze CB-Funk-Band. Daher ergeben sich bei CB-Antennen
nur selten Probleme in Bezug auf die Bandbreite; beispielsweise bei sehr
kurzen Mobilstrahlern.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad einer Antenne entsteht aus dem Verhältnis der von ihr
abgestrahlten zu der ihr zugeführten Leistung. Dieses Verhältnis beschreibt
den Sendefall. Im Empfangsbetrieb ist das jedoch ähnlich.
Impedanz
Unter dem Fachbegriff äImpedanz“ versteht man den komplexen Widerstand, den
eine Antenne an ihrem Speisepunkt aufweist. Jede Antenne hat eine gewisse
Strom- u. Spannungsverteilung auf ihrem Strahler. Wir wissen, dass aus Strom
und Spannung laut dem Ohmschen Gesetz immer ein Widerstand resultiert. Dieser
sogenannte Scheinwiderstand wird bei Funkantennen als Impedanz bezeichnet. An
den Strahlerenden einer Antenne fließt oft ein kleiner Strom bei einer hohen
Spannung. Darum liegt hier eine hohe Impedanz vor. Bei einem
Halbwellenstrahler ist in der Strahlermitte das Strommaximum und somit das
Spannungsminimum. Daraus folgt eine kleine Impedanz. Obwohl sich dieser
äScheinwiderstand“ an jeder Stelle auf der Oberfläche eines Strahlers
feststellen lässt, wird die Impedanz einer Antenne hauptsächlich für den
Speisepunkt (Fußpunktwiderstand) bestimmt. Bei einem l/2-Dipol liegt der
Fußpunktwiderstand bei ca. 60 W. Das ist ein recht guter Wert, da unsere
Antennen im Idealfall eine Impedanz von 50 W haben sollten.
Die elektrische Länge einer Antenne
Hiermit ist niemals die mechanische Länge einer Antenne gemeint, sondern die
Länge der Antenne in Bezug auf die Wellenlänge (l). Der Frequenzbereich des
CB-Funks entspricht einer Wellenlänge von 11 m. Deshalb hat eine ½-l-Antenne
theoretisch immer eine mechanische Länge von etwa 5,5 m. Jedoch ist dies in
der Praxis nicht zu verallgemeinern, da Funkantennen durch den Einsatz von
Spulen und Kapazitäten, bei gleichbleibender elektrischer Länge , mechanisch
in ihrer Länge verkürzt werden können. Doch je nach Art und Weise der
Verkürzung werden die funktechnischen Eigenschaften der Antenne mehr oder
minder verschlechtert. Die elektrische Länge, d.h. der Antennentyp, hat einen
großen Einfluß auf den Gewinn der Antenne. Eine Antenne mit einer Länge von
5/8l hat z.B. einen etwas größeren Gewinn als ein Halbwellendipol. Im CB-Funk
finden hauptsächlich l/4, l/2 und 5/8-l-Strahler Verwendung. Antennen für den
mobilen Einsatz werden meist mit Hilfe von Spulen mechanisch verkürzt.
Vor-/Rückverhältnis
Dieses Verhältnis ist eine Eigenschaft, die ausschließlich bei Richtantennen
vorkommt. Es wird in Dezibel (dB) angegeben. Hierbei ist darauf zu achten,
dass man diese Angabe nicht mit dem Gewinn der Antenne, der ebenfalls in dB
angegeben wird, verwechselt. Denn das Vor-/Rückverhältnis hat nichts mit dem
Gewinn einer Antenne zu tun. Es zeigt lediglich das Verhältnis der
Leistungsdichte der Haupt- zur Rückkeule der Richtantenne (Yagi). Das
Vor-/Rückverhältnis bei Yagi-Antennen beläuft sich üblicherweise auf Werte
von bis zu 20 dB. Da diese Eigenschaft bei rundstrahlenden Antennen nicht
vorhanden ist, wird das Vor-/Rückverhältnis bei CB-Funkantennen nur in
Ausnahmefällen angegeben, denn die meisten CB-Antennen sind Rundstrahler.
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