T ? Anpassung II - HAM-On-Air

DL3LH
Impedanzbereich
eines T-Anpassgliedes
Dr. Schau, DL3LH 1

Impedanzbereich eines CLC Anpassnetzwerkes
Vorwort:
Im KW-Bereich ist hinter einer Endstufe immer ein
Anpassnetzwerk notwendig, will man hohe
Anpassungsverluste auf der Strecke bis hoch zur
Antenne vermeiden.
Bei VSWR = 1 hinter dem Senderausgang ist auf
dem gesamten Signalweg vom Senderausgang bis
zur Antenne konjugiert komplexe Anpassung
(Leistungsanpassung) vorhanden. Doch sagt
Leistungs-Anpassung am Eingang der
Anpassschaltung nichts über die Verluste auf der
Strecke zwischen Senderausgang und
Antenneneingang aus.
In /6/ ist beschrieben und berechnet, dass ein T-
Anpassnetzwerk immer nur dann geringe Verluste
hat, wenn der ausgangsseitige Serienkondensator C 2
einen möglichst großen Wert hat. Der Nachteil ist
der reduzierte Impedanzbereich, der näher
beleuchtet werden soll.
Ein weiterer, gravierender Nachteil eines T-
Anpassnetzwerkes sind die hohen Spannungen an
den Blindelementen, die in /6/ behandelt wurden.
Besonders die Kondensatoren müssen schon bei
moderaten Leistungen, um die 200 W, einen
großen Plattenabstand haben /1/.
Dennoch, das T-Glied hat im Vergleich mit
einem Pi-Filter den Vorteil, dass bei richtiger
Dimensionierung ein größerer Impedanzbereich
überstrichen werden kann. Dieser Vorteil soll nicht
darüber hinweg täuschen, dass das T
Anpassnetzwerk ein Hochpass ist und je nach
Zahlenwert des antennenseitigen Kondensators
verbotene Bereiche hat.
1. Impedanzbereich eines T-Filters
Ist die Variation der Blindelemente bekannt, kann
durch Variationsrechnung der mögliche Impedanzbereich
eines T-Filter sehr einfach berechnet
werden.
Da es für Resonanz und Anpassung beliebig viele
Einstellungen gibt, kann auch hier eine der
Komponenten prinzipiell frei gewählt werden.
Unter der Bedingung geringster Verluste wird
dieser Freiheitsgrad allerdings eingeschränkt.
Geringste Verluste werden immer nur dann erreicht,
wenn der antennenseitige Kondensator C 2 im
Kapazitätswert möglichst hoch ist.
Die Betriebsgüte ist beim T-Filter nur bei einem
großen antennenseitigen Kondensator klein und die
Betriebsbandbreite groß. Prinzipiell ist die
Betriebsgüte beim T-Filter immer größer als bei Piund
LC-Filter, d.h. die Einstellung ist kritisch.
Die große Kapazität am antennenseitigen Ende hat den
Nachteil eines eingeschränkten Impedanzbereiches,
der tote Bereich nimmt zu. Das T-Filter hat
gegenüber einer LC-Anordnung keine Vorteile und
sollte in Anpassnetzwerken nicht verwendet werden.
Bild 1: Impedanzbereich (blau), der mit einem T-
Filter und kleiner antennenseitiger Kapazität
erreicht werden kann. Nachteile des kleinen
Koppelkondensators sind die hohen Verluste im
Netzwerk und die hohen Spannungen an den
Blindelementen.
2. Impedanzbereich bei veränderlichem
Ausgangskondensator C 2
Wird der antennenseitige Kondensator vergrößert um
die Verluste klein zu halten, begrenzt sich der
Impedanzbereich, der mit einer T Anpassschaltung
erreichbar wird.
Bild 2 zeigt den eingeschränkten Impedanzbereich bei
einem großen Wert der antennenseitigen Kapazität.
Impedanzen im schwarz gekennzeichneten Bereich
sind von einer Anpassung ausgeschlossen.
Man hat also die Wahl, entweder mit kleinerem
antennenseitigen Kondensator höhere Verluste
akzeptieren oder einen großen Wert des
Antennenkondensators einstellen und mit einem
eingeschränkten Impedanzbereich zu haben.
Eine Amateur-Antennenanlage hat am Fußpunkt
der Antennenzuleitung, je nach Art der KW-Antenne,
Länge und Wellenwiderstand der Zuleitung, beliebige
Impedanzen. Es ist daher die T Anpassschaltung
nicht das geeignete Anpassnetzwerk in der Hand des
Funkamateurs.
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Dr. Schau, DL3LH

DL3LH
Wie bei jedem Anpassnetzwerk kann bei bekannten
Blindelementen auch rückwärts die Impedanz der
Antenne bestimmt werden. Besonders einfach ist es
beim T-Filter /7/.
Auf der Internet Seite von W9CF ist ein
Simulationsprogramm für ein T-Netzwerk eingestellt,
mit dem die Zusammenhänge in Echtzeit durchgespielt
werden können. Sehr empfehlenswert und eine Pflicht
für den interessierten Amateur.
Wird im Set Up der Maximalwert des
antennenseitigen Kondensators z.B. auf 1000 oder
2000 pF gestellt und die Anpassung mit Automatik
gesucht, stellt das Programm richtigerweise diesen C 2
immer auf den Maximalwert.
Auch an diesem Beispiel wird ersichtlich, dass eine
LC-Anordnung immer die bessere Anpassschaltung
ist.
Bild 2: Impedanzbereich (blau), der von einer
T Anpassschaltung bei einem antennenseitigen
Kondensator von 1 nF erreicht werden kann.
Impedanzen die im schwarzen Bereich liegen
können nicht angepasst werden. Referenz: 50
Weiterhin ist die Abstimmung des T APN, genau
wie bei Pi- Filter umständlich. Die Abstimmung
muss schrittweise erfolgen. Bei möglichst großen
antennenseitigen Kondensator wird versucht
eingangsseitig VSWR = 1 einzustellen. Ist S = 1
nicht möglich, wird C 2 verkleinert und ein erneuter
Versuch gestartet, usw. Nur so ist es möglich, einer
total falschen Abstimmung aus dem Wege zu
gehen.
Man kann beim T-Anpassnetzwerk Resonanzabstimmung
mit VSWR = 1 erreichen und dabei
fast die gesamte Leistung in der Anpassschaltung in
Wärme umsetzen. In diesem Fall hat man auf die
Verlustwiderstände des Netzwerkes sauber
angepasst.
Die umständliche Abstimmung und alle oben
genannten Nachteile können vermieden werden,
wenn ein LC Netzwerk zur Anpassung verwendet
wird /4/. Dabei wird allerdings ein Umschalter
notwenig, um die Querkapazität gegen Masse
wahlweise vor oder hinter die Serieninduktivität zu
bringen. Man kann eben nicht alles haben. Noch
eleganter ist eine CC Anpassung, die ohne
verlustbringende Induktivität auskommt /4/.
DL3LH, Walter
schau@rs-systems.info
www.rs-systems.info
Literatur auf ham-on-air:
/1/ Antennen Tuning I, II, III, IV
/2/ Die Antenne macht die Musik
/3/ Pi Filter mit Verlusten
/4/ Passive Netzwerke zur Anpassung
/5/ Das CLC im KW Bereich
/6/ Antennenmesstechnik I bis IV
/7/ Eine einfach Methode zur Bestimmung
Antennenimpedanz
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