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

Messtechnische und rechnerische Ermittlung der Verluste in Antennensystemen
Bei Einbandbetrieb auf nur einer Frequenz ist aus praktischen Gründen das Koaxkabel manchmal brauchbar.
Für Mehrbandbetrieb ist Koaxkabel der Verlustbringer Nr. 1. und verbietet sich von selbst. Hier gibt es nur die
Alternative der Doppelleitung, selbst bei einem Stehwellenverhältnis größer 1.
20.2 Verringerung der Verluste in der Anpassschaltung
Die Verluste in der Anpassschaltung sind abhängig von der Lastimpedanz. Diese Lastimpedanz ergibt sich aus
der Antennenimpedanz, dem Wellenwiderstand der Zuleitung und den Verlusten dieser Zuleitung sowie deren
Länge.
Kapazitive Lasten führen immer zu hohen Verlusten, weil eine Induktivität zur Kompensation erforderlich
wird. Induktive Lasten können mit Kapazitäten kompensiert werden. Diese haben immer ein hohes Q und
damit wenig Verluste. Ob die Eingangsimpedanz der Antennenzuleitung - bei vorgegebener
Antennenimpedanz - induktiv ist, kann durch Wahl der Zuleitungslänge bestimmt werden. Betreibt man die
Antenne oberhalb ihrer Resonanzfrequenz ist deren Impedanz im induktiven Bereich. Als praktisch
ausführbare und einfach zu bedienenden Anpassschaltungen stehen folgende Möglichkeiten
zur Verfügung
a. Pi-Tiefpass in der Form C Ls C
b. T-Hochpass in der Form C Lp C
c. Gekoppelte Kreise
1. Parallelschwingkreis
2. Z Match
3. S Match
d. LC/CL Anpassschaltungen
Welche der genannten Anpassschaltungen ist nun die verlustärmste?
20.2.a Pi - Tiefpass in Form Cp - Ls - Cp
Die oft gebrauchte Anpassschaltung in Form eines Pi-Gliedes scheidet aus der Rennliste aus, da diese immer
höhere Verluste als eine 2-Element-Anpassschaltung hat - aber bessere Selektion. Die Verluste des
symmetrischen Pi-Filters sind identisch mit dem des einfachen Pi Filters, weil jede Spule die halbe
Induktivität hat.
Das Pi-Filter in der unsymmetrischen oder symmetrischen Form hat bei falscher Einstellung immerhin nur
Verluste in der Größenordnung von 10 bis 20 dB. Geringe Verluste werden erreicht, wenn der antennenseitige
Kondensator möglichst klein ist. Je größer dieser Kondensator ist, desto größer sind die Verluste. Die
Betriebsgüte sollte nicht über 10 liegen. Ein empfindliches Abstimmverhalten deutet immer auf eine hohe
Betriebsgüte und auf hohe Verluste hin.
Ein Beispiel für ein berechnetes Pi-Filter zeigt die Tabelle 10. Dabei sei der Innenwiderstand z.B. einer
Röhrenendstufe von 2000 angenommen. Die Frequenz ist fo = 3.6 MHz und die Güte der Längsinduktivität
Q L = 100, die Güte der Kondensatoren Qc = 500. Die Transformation erfolgt von 2 k auf 50 . Die
Eingangsleistung ist zu 1000 Watt frei gewählt. C 2 ist der antennenseitige Kondensator.
Frequenz
in
MHz
C 2
pF
Ls
H
C 1
pF
Verlust
in der Induktivität
W
Leistung
an der
50 Last
W
Betriebsgüte
des Filters
Q
Verlust des Collins-Filters
gesamt
%
3.6 100 14.49 133.7 62 926.2 6.2 7.4
3.6 200 14.48 136.1 64 923.6 6.4 7.6
3.6 300 14.30 140.0 66 920.2 6.7 8.0
3.6 400 13.98 145.3 70 916.1 7.0 8.4
3.6 500 13.55 151.9 74 911.4 7.4 8.9
3.6 600 13.06 159.5 78 906.0 7.9 9.4
3.6 700 12.52 167.9 83 900.3 8.4 10.0
Dr. Schau, DL3LH 54