Messtechnische und rechnerische Ermittlung der ... - HAM-On-Air

Messtechnische und rechnerische Ermittlung der Verluste in Antennensystemen
Elegant wäre es, wenn die Ermittlung der Gesamtverluste direkt am Eingang der Antennenzuleitung
durchgeführt werden könnten. Diese Möglichkeit besteht. Allerdings ist dazu ein Messgerät erforderlich, das
den sogenannten Return-Loss anzeigt oder das Stehwellenverhältnis. Viele solcher Geräte sind heute selbst
in Amateurhand vorhanden wie Vectronics, CIA-HF-Analyzer o.ä.
Der Return-Loss ist definiert als
R L = - 20 log | r | (in dB) (Gl 2.6)
wobei | r | der Betrag des Reflexionsfaktors an der Messstelle ist. Das Minuszeichen berücksichtigt die
Tatsche, dass der Betrag des Reflexionsfaktors immer kleiner 1 ist und der Return-Loss einen positiven Wert
ergeben soll. Oben genannte Messgeräte zeigen den Return-Loss in dB für eine bestimmte Frequenz und
bezogen auf eine feste Systemimpedanz - meist 50 - an.
Beispiel 2.2
Die Messung ergab bei der Frequenz fo = 3.6 MHz einen Return-Loss von 6.02 dB. Daraus errechnet sich
der Reflexionsfaktor mit einem einfachen Taschenrechner oder dem Rechner im Microsoft Paket aus (Gl 2.6)
zu
daraus | r | = 0.5.
R L dB = - 20 log | r | = 6.020 dB,
Probe
R L = - 20 log 0.5 = 6.020 dB.
Aus | r | = 0.5 berechnet sich durch Umstellung der (Gl 2.3) das Stehwellenverhältnis zu
S = ( 1 + | r | ) / ( 1 - | r |) = 1.5/0.5 = 3. (Gl 2.7)
Bei Anpassung ist der Reflexionsfaktor | r | = 0 bzw. S = 1 und damit die Rückflussdämpfung unendlich .
Bei Leerlauf oder Kurzschluss der Leitung ist | r | = 1 und der Rückflussdämpfung 0 dB. Je besser die
Anpassung, umso höher ist der Zahlen-Wert für den Return-Loss in dB. Der Return-Loss ist also ein Maß für
die Qualität der Anpassung.
3 Ermittlung der Verluste aus dem Messwert des Return-Loss
Bei Kurzschluss am Ende der Antennenzuleitung wird die gesamte Leistung zum Leitungsanfang reflektiert.
Misst man den Return-Loss in diesem Betriebszustand, ergibt sich aus einer einfachen Rechung der
Leistungsbilanz
M L = R LK / 2 in dB (Gl 3.1)
d.h. der Matched-Line-Loss ist in diesem speziellen Fall genau die Hälfte des gemessenen Return-Loss.
Beispiel 3.1
An einer am Ende kurzgeschlossenen koaxialen Antennenzuleitung wird bei der Frequenz fo = 3.6 MHz ein
Return-Loss von RL = 1.938 dB gemessen. Der Verlust bei Anpassung für diese Leitung ist somit
M L = R LK / 2 = 0.969 dB. Dabei geht die Länge der Leitung automatisch in die Messung ein. Angenommen
die Leitung habe eine elektrische Länge von 30 m, dann ist der Verlust bei Anpassung für eine Leitung der
Länge l = 100 m gleich
M L = 0.969 dB * 100/30 = 3.23 dB pro 100 Meter.
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