Maximale HF-Leistung bei "schlechtem" SWR ...

[Krampfader]

Frage an die Experten, mich beschäftig derzeit folgendes:

Bei all meinen "Experimenten" mit diversen Antennen+Kabeln (meist RG-58) fiel mir folgender Zusammenhang auf: gelingt es mir das SWR auf ein Minimum zu reduzieren (z.B. auf 1,1) dann sinkt auch die gemessene HF-Leistung. Habe ich hingegen ein "schlechtes" SWR (z.B. 2,5) dann steigt auch die gemessene HF-Power an. Als "Messgerät" verwende ich derzeit dieses Teil hier, siehe: https://www.pmr-funkgeraete.de/Funkgera ... :8488.html

Dieser Zusammenhang ist mir aber auch schon früher mit anderen SWR-Metern aufgefallen. Hmmm, bedeutet dies nun dass man nun die Antenne nicht immer aufs niedrigste SWR abstimmen soll ???, sondern besser auf einen Kompromiss zwischen akzeptablem SWR und maximaler gemessener/abgestrahlter Leistung ???

Wie seht Ihr das?

Danke und Grüße

Andreas

[gernstel]

Prinzipiell ist das VSWR nur ein Hinweis auf passende Impedanzanpassung und sagt ansonsten nicht viel über die Wirkung der Antenne aus. bestes Beispiel ist ein perfekt angepasster, aber nichts abstrahlender Abschlusswiderstand (Dummy-Load).

Die Leistungsmessung mit solchen Geräten setzt zwingend voraus, dass ein impedanzrichtiger Abschlusswiderstand verwendet wird, weil die Messung und Anzeige darauf normiert sind. Bei Abweichung werden Hausnummern angezeigt, was sich durch die Verwendung von Anschlusskabeln nicht ganz kurzer Länge noch bis ins Absurde treiben lassen, da dann diese Kabel auch noch als Transformationsleitungen wirken.

Leider.

[Krampfader]

Danke gernstel. Verstehe. Hmmm, also im Prinzip sind das alles nur „Schätzeisen“. Ein aussagekräftiger Vergleich ließe sich demnach nur mit einer Feldstärkemessung am freien Gelände bewerkstelligen, oder?

Danke und Grüße

Andreas

[guglielmo]

Ein guter SWR Wert vor der Antennenleitung besagt nur, das ein geringer Anteil an Energie zurück läuft. Dies könnte auch daran liegen das ein großer Teil von dem Kabel geschluckt wird. Am Besten misst man das Stehwellenverhältnis direkt am Antennenfußpunkt.

Die Leistung wird richtungsabhängig gemessen. Häufig durch Richtkoppler. Sie unterscheiden zwischen Hin- und Rückrichtung. Dabei wird ein ganz kleiner Leistungsanteil ausgekoppelt und gemessen. Auf den "wahren Wert" wird über eine Kalibrierung geschlossen. Diese Kalibrierung wird mit einem Dummyload (50 Ohm) durchgeführt.

Daher ist es wichtig zwei Dinge zu beachten. Vernünftig Kalibrieren und die Kabel an den richtigen Buchsen anzuschließen. Also vielleicht falsch kalibriert und dann noch falsch herum angeschlossen? Nur so eine Frage.

[pom]

Dieser Zusammenhang ist mir aber auch schon früher mit anderen SWR-Metern aufgefallen. Hmmm, bedeutet dies nun dass man nun die Antenne nicht immer aufs niedrigste SWR abstimmen soll ???, sondern besser auf einen Kompromiss zwischen akzeptablem SWR und maximaler gemessener/abgestrahlter Leistung ???

Schon vor ca. 30 Jahren gab es diese Spezialspezialisten, die mit einem Matcher das SWR künstlich verschlechtert haben, weil sie dann ja mehr Ausgangsleistung hätten.
M.E. nichts weiter als Messfehler wegen Fehlanpassung.
Aber zu Deiner konkreten Frage: Ja, das sollst Du. ABER HALT! Das hat aber einen anderen Grund als Du denkst: Das SWR sagt nichts über die Resonanz aus. Stimmt man auf geringstes SWR ab, liegt man üblicherweisse unterhalb der Resonanzfrequenz der Antenne, weil man mit dem SWR-Meter nur den 50-Ohm-Punkt ermitteln kann. In Summe ergeben die Wirk-, Blind- und Erdwiederstände dann 50 Ohm und SWR-Meter und CB-Funker sind üblicherweise zufrieden, obwohl die Antenne alles andere als optimal abgestimmt ist. Wie hoch der Anteil darin an Blind- und Erdwiderständen ist, kann einem nur ein VNA sagen, der gleich die f/res ermittelt.

Ahoi
Pom

[Alexander]

Frage an die Experten, mich beschäftig derzeit folgendes:

Bei all meinen "Experimenten" mit diversen Antennen+Kabeln (meist RG-58) fiel mir folgender Zusammenhang auf: gelingt es mir das SWR auf ein Minimum zu reduzieren (z.B. auf 1,1) dann sinkt auch die gemessene HF-Leistung. Habe ich hingegen ein "schlechtes" SWR (z.B. 2,5) dann steigt auch die gemessene HF-Power an. Als "Messgerät" verwende ich derzeit dieses Teil hier, siehe: https://www.pmr-funkgeraete.de/Funkgera ... :8488.html

Dieser Zusammenhang ist mir aber auch schon früher mit anderen SWR-Metern aufgefallen. Hmmm, bedeutet dies nun dass man nun die Antenne nicht immer aufs niedrigste SWR abstimmen soll ???, sondern besser auf einen Kompromiss zwischen akzeptablem SWR und maximaler gemessener/abgestrahlter Leistung ???

Wie seht Ihr das?

Danke und Grüße

Andreas

Hallo Andreas, das ist relativ einfach zu erklären. Versuche doch mal Dir folgende Frage zu stellen?

Was ist geschehen, wenn das SWR zu hoch ist und was bedeutet das in der Funkpraxis? Versuchen wir es aufzudröseln.

Angenommen, Du hast ein SWR von 1, so bedeutet das, all die vom Funkgerät erzeugte Sende-Energie - wir abzüglich der Leistung die auf dem Kabel gedämpft wird, vollständig zur Antenne übertragen. Das heißt: Die Antenne ist optimal an die Impedanzwerte vom Funkgerät angepasst, neuzeitlich nahezu immer 50 Ohm.

Angenommen, die Antenne oder die Antennenleitung ist nicht angepasst, dann wird in Abhängigkeit von der Fehlanpassung - immer ein definierter Anteil der Sendeenergie wieder zum Funkgerät zurück geschickt, man sagt reflektiert.. Da diese Relektionen aber ein Wechselspiel zwischen der Fehlanpassung und Funkgerät ist, das heißt die Reflexionen erfolgen mehrfach in beide Richtungen, wird vom SWR-Meter ein höherer Wert angezeigt, als sie tatsächlich ist.

Als Faustregel gilt: Je besser die Anpassung - also möglichst immer ein Wert <1 -umso mehr Leistung, geht über die Antenne in den Äther.
>Ein Vorschreiber hat es schon getan, Tatsäächliche Leistung kann nur mit einem Wattmeter (oder einer Kombination mit SWR-Meter) gemessen werden, dies aber nur dann, wenn die Impedanz 1.) völlig mit dem Anschluß übereinstimmt und 2.) mit einem geeigneten Abschlußwiderstand - sprich Dummy-Load versehen ist.

73 de Alexander

[guglielmo]

@Pom:

Das verstehe ich jetzt nicht. 50 Ohm ist der Ausgangswiderstand des Transcievers. Es handelt sich um einen sog. reellen Widerstand. Die Leistungsquelle kann nur dann die maximale Leistung an den Verbraucher abgeben, wenn er exakt denselben Eingangswiderstand hat. Das gilt sowohl für reelle und auch für komplexe Widerstände.

Beweis:
Gegeben:
U=Eingangssignal aus dem Transciever (Komplex).
Zi= Innenwiderstand Transciever (Komplex).
Zv= Verbraucherwiderstand, also Antenne und Kabel.

I=U/(Zi+Zv); Strom

Leistung als Funktion des Verbrauchers:
Pv(Zv)=Z*I^2=U^2*Zv/(Zi+Zv)^2=U^2*Zv/(Zi^2 + 2*Zi*Zv + Zv^2)

Erste Ableitung nach dem Verbraucher Rv:
Pv'(Zv)=U^2*[(Zi^2 + 2*Zi*Zv + Zv^2) - Zv*(2*Zi + 2*Zv)]/(Zi^2 + 2*Zi*Zv + Zv^2)^2; Zi,Zv != 0

Null setzten als notwendige Bedingung für ein Extremum:
(Zi^2 + 2*Zi*Zv + Zv^2) - Zv*(2*Zi + 2*Zv) = 0
Zi^2 + 2*Zi*Zv + Zv^2 - 2*Zv*Zi - 2*Zv^2 = 0
Zi^2 - Zv^2 = 0 => Zi^2 = Zv^2 => |Zi| = |Zv|

Zi=a + j*b
Zv=x + j*y

Zi^2=(a^2 - b^2) + j*2*a*b
Zv^2=(x^2 - y^2) + j*2*x*y

Aus dem Vergleich der Koeffizienten ergibt sich:
x=a und y=b

Das ist der Fall wenn die Wirk- und die Blindanteile der Widerstände jeweils identisch sind.

Hinreichende Bedingung:
Zweite Ableitung kleiner als Null für ein Maximum. Keine Lust weiter zu rechnen. . Allerdings gibt es hier ja auch keine Zweite Lösung die man auf Extrema prüfen könnte außer die Triviallösungen Rv=0 oder unendlich.

Minimale Leistung, wenn |Zv|=0 oder |Zv| unendlich.
Maximale Leistung, wenn Zv=Zi.

Die Antenne selber hat nicht selten Wirk und Blindanteile. Diese wiederum hängen auch von der Umgebung, dem Wetter und Allem anderen ab.

Was letztlich genau mit der Leistung auch bei optimaler Anpassung passiert lässt sich nicht sagen. Ein Teil wird in Wärm verwandelt und ein anderer Teil abgestraht. Nur welche? Das hängt dann alleine von der Bauart der Antenne und der Umegbung ab.

[pom]

@Pom:

Das verstehe ich jetzt nicht. 50 Ohm ist der Ausgangswiderstand des Transcievers. Es handelt sich um einen sog. reellen Widerstand. Die Leistungsquelle kann nur dann die maximale Leistung an den Verbraucher abgeben, wenn er exakt denselben Eingangswiderstand hat. Das gilt sowohl für reelle und auch für komplexe Widerstände.

Und das verstehe ich jetzt nicht. Worauf beziehst Du Dich? Dein Zitat unterschreibe ich sofort.
Falls eine Verwechselung vorliegt: Ich gehöre selbstredend nicht zu den 'Spezialspezialisten'. Und ich habe mir über den beschriebenen Effekt nie weiter Gedanken gemacht.

Ahoi
Pom

[guglielmo]

@Pom: Ich habe noch mal Deinen Text etwas sorgfältiger durchgelesen. Ich hatte da zwei Sätze faösch verstanden. Ist aber nun alles klar. Ich nehme alles zurück und behaupte das Gegenteil.

[hf-doktor]

Um das Ganze mal verständlich abzukürzen:

Dein "Stehwellenmessgerät" ist nicht wirklich ein Leistungsmessgerät und kann auch nur die relative Leistung anzeigen, und nicht den tatsächlichen Absolutwert.

Eine Leistungsmessung kann nur an einem reelen 50 Ohm Widerstand / Dummy Load erfolgen, um eine halbwegs realistische Anzeige zu bekommen.
Denn mit so einem Dummy Load wurde die Anzeige im Werk kalibriert.

Aus deinem Gerät kommt bei etwas schlechterem SWR auch nicht mehr Leistung raus, eher weniger...

Das, was du dann abliest, sind nur Mess- bzw. Anzeigefehler.

Aber selbst wenn du mit Dummy testest, ist dieser Wert nur annähernd genau. Diese Billiggeräte haben eine Anzeigetoleranz von +/-10 bis 20 %.... also Abweichungen nach oben und nach unten. Und das auch nur im oberen 1/3 der Skala. Im unteren Bereich kann diese Toleranz noch deutlich höher sein.

Wenn das SWR mit Antenne nahezu 1 beträgt, hast du fast !!! reele Zustände wie bei einem Dummy, und auch nur dann bekommst du eine halbwegs realistische Anzeige... unter der Berücksichtigung o.g. Mess-/Anzeigetoleranzen.

[Krampfader]

Vielen Dank Leute für die zahlreichen Ausführungen. Soweit alles klar. Irgendwie bekomme ich aber immer mehr den Eindruck dass es sich bei der ganzen HF-Technik nur ansatzweise um eine exakte Wissenschaft handelt, obwohl viel mathematisch untermauert ist. Offensichtlich spielen einfach zu viele Faktoren (sprich Unbekannte) eine Rolle ... ist jetzt nicht böse gemeint sondern nur mein ganz subjektiver Eindruck ...

Hmmm, wie jetzt also Kabel+Antenne optimal abstimmen ??? ... nach welchen Kriterien ??? ... wäre der Antennenstrom ein aussagekräftiges Kriterium ??? ... angeblich gibts dafür (erschwingliche?) Messgeräte

Danke und Grüße

Andreas

[Sgt.Lapdance]

Hier hätte ich noch etwas....

1.jpg (48.41 KiB) 1255-mal betrachtet

anhand der Tabelle kann man die refelektierte Sendeleistung aussrechnen.

Bei 4 Watt Ausgangsleistung und Swr 1:2,33 zb.

Pr/Ps = 0,16 (siehe Bild)

Formel = 0,16 x 4 = 0,64 Watt oder 640mW die NICHT in die Luft gehen... dafür aber in die Endstufe der Funke

bei SWR von 1:3 ist es schon 1 Watt usw.

Als "Schätzeisen" würde ich, wenn ich nochmal kaufen müsste, ein Kreuzzeiger nehmen. Spart man sich die Knöpfchendrückerei. Meßgeräte aus dem AFU-Bereich halte ich persönlich für
übertrieben.

Als "ideale" Kabellänge kann man 1/4 Lambda oder ein Vielfaches davon nehmen. Kabellänge (grob) 2,73m - 5,46m - 8,19m - 12,34m usw. usw.

PS: die Wege die HF manchmal geht - sind wirklich nicht zu erklären *hi*

73

[hf-doktor]

Vielen Dank Leute für die zahlreichen Ausführungen. Soweit alles klar. Irgendwie bekomme ich aber immer mehr den Eindruck dass es sich bei der ganzen HF-Technik nur ansatzweise um eine exakte Wissenschaft handelt, obwohl viel mathematisch untermauert ist. Offensichtlich spielen einfach zu viele Faktoren (sprich Unbekannte) eine Rolle ... ist jetzt nicht böse gemeint sondern nur mein ganz subjektiver Eindruck ...

Hast du doch wohl nicht ernstgemeint?
Wenn ja, täuscht dich dein subjeltiver Eindruck aber gewaltig !!

Der Bereich HF Technik ist natürlich eine eakte Wissenschaft, basierend auf anerkannten Erkenntnissen auf Grundlage pysikalischer und mathematischer Gesetzmässigkeiten ... wie z.B. die Atomphysik oder die Aerodynischen Gesetzte in der Luftfahrt oder Bereich Chemie oder...

Das einzige Problem, das zu nicht exakten Ergebnissen führt, ist der Laie ohne tieferes Hintergrundwissen, fehlender Erfahrung als auch (s)eine mangelhafte technische Ausstattung/Ausrüstung, technische Probleme zu lösen.

Dachte, das mit der Antenne und dem Kabel wäre nun geklärt ???... zumal es nichts mit diesem Thema hier direkt zu tun...

Abschliessend noch mal:
Bei einer optimal aufgebauten und abgestimmten Antenne spielt die Kabellänge keine oder nur minimalste Rolle -ausser bei den Verlusten.
Und wenn es doch zu grossen Unterschieden bei SWR zur Kabellänge kommt, liegt ein Fehler im Erstgenannten vor.

Ausser bei den sog., suboptimalen "masselosen" Antennen, die eine bestimmte Kabellänge als Krücke/Gehhilfe brauchen.

Oder müssen wir hier jetzt wieder bei Adam und Eva anfangen ?

[Sgt.Lapdance]

Möchte dem hf-doktor noch Recht geben, die RG-Kabellänge ist nicht "Kriegsentscheidend".

Eine Antenne möchte hoch (Mobilstrahler für PKW mal aussen vor lassen), frei und mit ausreichend Gegengewicht installiert sein.

Dann klappt's auch mit der Nachbarin

[hf-doktor]

...

Als "ideale" Kabellänge kann man 1/4 Lambda oder ein Vielfaches davon nehmen. Kabellänge (grob) 2,73m - 5,46m - 8,19m - 12,34m usw. usw.

Warum? Und woher stammen denn diese Erkenntnisse?

Möchte ich bei meinen SWR Messungen am Kabelende bzw am Gerät realistische Werte zur Antennenanpassung und den damit tatsächlichen Bedingungen am Antennenspeisepunkt erhalten, sollte man diese von dir genannten Längen eben NICHT nehmen bzw. diese vermeiden.

Weiterhin ist 2,73m oder 5,46m KEINE Lambda 1/4 Kabellänge... den Koaxkabel ohne Verkürzungsfaktor gibt es nicht...