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Messtechnische und rechnerische Ermittlung der Verluste in Antennensystemen
10. Verluste bei der Symmetrierung durch Übertrager
Symmetrische Zweidraht- oder Vierdrahtleitungen als Zuleitung haben den Vorteil, dass sie weniger
Anpassungs-Verluste haben und damit nach (Gl 2.1) die Gesamtverluste verringern. Weitere Vorteile sind die
Breitbandigkeit, d.h. man kann eine Antenne über einen breiten Frequenzbereich betreiben, wenn die
Anpassschaltung nach Abschnitt 6 richtig dimensioniert wurde.
Symmetrier-Übertrager sind magnetisch gekoppelte Kreise. Um die Wirksamkeit von Streukapazitäten
gering zu halten, sind Übersetzungsverhältnisse von 1:1 bis 1:4 noch sinnvoll. Die Wickelinduktivitäten und
Streukapazitäten gehen immer in die Berechnungen und das elektrische Verhalten mit ein und können nicht
vernachlässigt werden.
Bild 8:
zeigt den charakteristischen Verlauf der
Eingangsimpedanz eines 1:1 Luftbalun mit
einer Ohmschen Last von 50 im
Frequenzbereich 100 KHz bis 30 MHz. Die
Marke liegt bei 100 KHz.
Die primäre und sekundäre Induktivität ist
L 1 = L 2 = 2 H, der Koppelfaktor k = 0.8,
die Gegeninduktivität M = 0.8*2 H = 1.6 H.
Aus dem Impedanzverlauf nach Bild 8 ist ersichtlich, dass nirgends innerhalb des Frequenzbandes auch nur
annährend Anpassung erreicht wird. Alle am Eingang des Balun vorhandenen Impedanzen sind induktiv. Die
Verhältnisse verschlechtern sich noch bei Balunen mit 1: 4 und höheren Übersetzungsverhältnissen.
Mit zunehmendem Koppelfaktor schnürt sich die Mitte zum Impedanzmittelpunkt 50 ein, Resonanz wird
dennoch nicht erreicht. Nur durch Kompensation der primären und sekundären Wickelinduktivitäten kann
die reelle Achse erreicht werden.
Bild 9 und (rechts) Bild 10:
28
Mit einer Serienkapazität im primären Zweig ergibt sich der Impedanzverlauf nach Bild 10. So kann die
erforderliche Kompensation erreicht werden. Dabei ist der eingangsseitige Serienkreis, bestehend aus der
Serienkapazität und der primär wirksamen Induktivität auf die Betriebsfrequenz abzustimmen. Nur durch
Vergrößerung des Koppelfaktors z.B. auf k ~ 1 (in der Praxis nicht erreichbar) kann überhaupt 50 erreicht
werden.
Der Koppelfaktor ist die wesentliche Größe bei der Dimensionierung eines Balun nach dem Transformator-
Prinzip. Im obigen Beispiel nach Bild 9/10 werden mit dem Koppelfaktor k = 0.8 auf der reellen Achse nur
R = 28 erreicht, also keineswegs eine 1: 1 Transformation, wie immer behauptet wird. Eine genaue
Rechnung zeigt, dass die Einfügedämpfung Lv = 0.38 dB ist. Die Wicklungswiderstände wurden dabei
unberücksichtigt gelassen und in die außenliegenden Widerstände mit eingerechnet. Nur bei einem
Koppelfaktor von k = 1 ist der eingangsseitige Widerstand Re = 50 reell.
Dr. Schau, DL3LH 22