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Messtechnische und rechnerische Ermittlung der Verluste in Antennensystemen
7. Verluste der LC-Anpassschaltung bei induktiven und kapazitiven
Lasten
Die Verluste einer Anpassschaltung werden hauptsächlich durch die Verluste in den frequenzabhängigen
Induktivitäten verursacht. Die Verluste einer Induktivität oder einer Kapazität werden durch deren Güte
beschrieben. Eine hohe Güte bedeutet geringe Verluste. Spulengüten sind etwa bis 300, die Güten der
Kapazitäten bis 1000 und mehr erreichbar. Die Verluste durch die Kapazitäten sind daher meistens
vernachlässigbar gering, wenn diese unterhalb ihrer Eigenresonanz betrieben werden. Aus diesen
Überlegungen folgt eine wichtige Tatsache. Jede kapazitive Last muss durch entsprechende Induktivitäten
kompensiert werden. Deshalb sind kapazitive Lasten zu meiden und z.B. Antennen nicht in Resonanz, sondern
oberhalb der Resonanz zu betreiben.
Um nicht lange rechnen zu müssen, zeigt die nachfolgende Tabelle 3 den Wirkungsgrad in % für induktive
Lasten mit einer Spulengüte Q L = 100 und der Güte für den Kondensator Qc = 500. Die Transformation erfolgt
auf 50 . Die Frequenz ist fo = 3.6 MHz. Gewählt wurde eine LC-Anpassschaltung.
Realteil in
1 5 10 100 200 300 400 500 1000 2000 3000 4000 5000
Imaginärteil
j10 96.8 98.4 98.6 98.7 97.9 97.3 96.8 96.4 94.9 92.7 91.1 89.8 88.7
j50 83.9 98.4 96.6 98.4 97.8 97.3 96.8 96.4 94.8 92.7 91.1 89.8 88.7
j100 71.4 89.3 93.6 97.7 97.5 97.1 96.7 96.4 94.7 92.7 91.1 89.7 88.7
j200 53.6 80.0 86.6 96.0 96.6 96.6 96.3 96.0 94.7 92.7 91.0 89.7 88.7
j300 41.9 72.0 80.7 94.3 95.6 95.9 95.8 95.7 94.6 92.6 91.0 89.7 88.6
j400 33.6 65.1 75.3 92.6 94.5 95.1 95.2 95.2 94.4 92.6 91.0 89.6 88.6
j500 27.6 59.1 70.4 90.9 93.4 94.2 94.6 94.7 94.2 92.5 91.0 89.6 88.6
j1000 12.9 38.0 51.3 82.8 87.7 89.7 90.9 91.6 92.6 91.8 90.6 89.5 88.5
j2000 4.9 18.9 29.6 69.0 77.2 81.1 83.4 84.9 88.4 89.7 89.3 88.6 87.8
j3000 2.5 11.0 18.8 57.8 68.1 73.3 76.4 78.6 83.9 87.0 87.5 87.3 86.8
j4000 1.5 7.1 12.8 48.7 60.2 66.2 70.0 72.7 79.6 84.1 85.4 85.8 85.6
j5000 1.0 5.0 9.2 41.3 53.4 59.9 64.3 67.3 75.5 81.2 83.2 84.0 84.3
j10000 0.3 1.5 2.9 20.0 30.5 37.5 42.5 46.4 57.8 67.5 72.0 74.6 76.2
Tab. 4: Wirkungsgrad einer LC-Anpassschaltung für induktive Lasten
Wirkungsgrade unterhalb von 80 % sind nicht akzeptabel entsprechend einem Verlust von 1 dB. Daher ist
durch Leitungslänge und Wellenwiderstand der Zuleitung dafür zu sorgen, dass sich die Eingangsimpedanz
einer Antennenzuleitung im induktiven Bereich befindet oder reell wird, was durch Rechnung oder Zeichnung
mit dem Leitungs-Diagramm erreicht werden kann. Minimale Verluste werden erreicht, wenn die
Eingangsimpedanz rein reell ist (siehe Abschnitt 6).
Man sieht aus den Tabellen 4 und 5 weiterhin, dass die 2-Element-Anpassschaltung nahezu ideal ist für alle
möglichen Impedanzen. Selbst bei extremen und hohen Impedanzpegeln ist der Wirkungsgrad meist noch hoch
genug. Diese Art der Anpassschaltung ist der bekannten Pi-Anpassung in jedem Fall überlegen und dazu
noch eindeutig in der Abstimmung. Es gibt bei der 2-Element-Anpassung immer nur eine einzige Kombination
von L und C mit der Anpassung erreicht wird, sie ist eineindeutig.
Bei kapazitiven Lasten (Tab 5) mit kleinen Realanteilen ist der Wirkungsgrad der Anpassschaltung
verschwindend gering also immer mit hohen Verlusten verbunden. Impedanzen mit Realteilen unterhalb 6
haben z.B. verkürzte Antennen. Daher muss bei solchen Antennen (Mobil-Antennen) dafür gesorgt werden,
dass der Impedanzpegel direkt an der Antenne angehoben wird, z.B. durch eine Verlängerungsspule.
Dr. Schau, DL3LH 16