SWR und Kabellänge

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Nasa
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SWR und Kabellänge

#1

Beitrag von Nasa »

Da das Thema "günstige Kabellängen" hier im Forum und auch auf Facebook noch immer ein Dauerbrenner zu sein scheint, versuche ich ein weiteres mal Euch mit praktischen Messungen meinen Standpunkt zu diesem Thema näher zu bringen.

Gerne lasse ich mich korrigieren, aber dann bitte mich fachlich fundierten Erklärungen oder Quellenangaben.

So, nun also zum Thema:

Ausgangspunkt ist meine im Garten montierte Groundplane-Antenne (Vertikal-Antenne),
mit einem auf 11m nicht so optimalem SWR > 2.
Gemessen wurde erst mal am Fusspunkt/Speisepunkt der Antenne SWR und Impedanz:
Referenz.png

Es werden daher jetzt erst mal 3m Koaxialkabel RG-213 angeschlossen, da ich die gerade herumliegen hatte.
Wie sieht das Messergebnis dann aus?
Referenz+3m RG213.png
Durch das kurze Kabel hat sich das SWR nicht messbar verändert. Wir sehen allerdings, das sich die Messwerte für die Impedanz der Antenne deutlich verändert haben. Das kommt daher, das jedes Koaxialkabel das NICHT mit seiner Nennimpedanz (in diesem Fall 50 Ohm) abgeschlossen ist, transformiert. In unserem Fall sehen wir aber deutlich, das dies auf das gemessene SWR keinen Einfluss hat.

Jetzt eine Messung mit 15m Koaxialkabel RG213:
Referenz+15m RG213.png
Jetzt stellen wir eine Verbesserung des SWR fest. Aber warum?
Durch die jetzt deutlich spürbare Kabeldämpfung wird weniger HF von der Antenne reflektiert als zuvor. Dadurch glauben wir, das SWR sei besser, obwohl sich an der Antenne nichts geändert hat. Würden wir direkt an der Antenne messen, hätten wir immernoch ein SWR von 2.1.
Zwar haben sich die Messwerte für die Impedanz ebenfalls wieder auf Grund der Transformation geändert, dies ist aber für unser SWR also ohne direkte Auswirkung.

Leider habe ich weder eine günstige noch ungünstige Kabellänge herumliegen, aber das Ergebnis sieht ähnlich aus!
Daher sollte die Kabellänge für den CB-Funker einfach so kurz als möglich und so lang als nötig sein.
Eine besondere Kabellänge ist Vodoo und bringt ihm keinen nachweisbaren Vorteil, allerdings auch keinen Nachteil.

Ausnahme: Antennen mit sogenannter abgestimmter Speiseleitung (dann hat die Speiseleitung keine 50 Ohm) oder die Leitung wird als Teil der Antenne missbraucht (Mantelwellen->schlechte Lösung, SWR ist abhängig von Länge und Verlegung des Kabels z.B. bei fehlendem HF-Gegengewicht).


Gerne werden übrigens folgende Quellen zur Begründung herangezogen, man solle unbedingt eine "günstige" Kabellänge wählen:

http://ham.granjow.net/doc/Rund_um_die_ ... -Teil2.pdf
Im Abschnitt 2.2 kann man selbst nochmals nachlesen, warum das am Funkgerät gemessene SWR bei längeren Leitungslängen besser wird. Siehe auch das Diagramm unter 2.2.6.2

Interessant wird es im Abschnitt 2.2.6.3. Hier weist auch der Autor HB9ACC nochmals ausdrücklich darauf hin:
Grundsätzlich ist es so, dass auch bei Vorhandensein von SWR ≠ 1:1 (d.h. ein SWR grösser als 1:1) das SWR Meter an jeder Stelle in der Speiseleitung eingeschlauft werden kann und dass das angezeigte SWR überall gleich gross ist.
Das Problem mit "ungünstigen" Kabellängen tritt nur bei Mantelwellen auf, welche nichts mit dem SWR zu tun haben! Treten Mantelwellen auf, wird das Koaxialkabel zum Teil der Antenne, d.h. es wird HF abgestrahlt und auch aufgenommen. Das Resultat sind oft TVI/BCI sowie ein SWR das dann in der Tat Längenabängig ist. Hier hilft eine Mantelwellensperre mit Ferritkern!!!

Ein Koaxialkabel, auch mit schlechtem SWR, strahlt in der Regel nicht und hat überall dasselbe SWR!

Dann noch die viel zitierte Quelle:

http://www.dl0hst.de/kabellaengenberechnung.htm

Leider finde ich die Erklärungen im PDF-Dokument von DG0KW wenig verständlich formuliert. Im Abschnitt 4.1 wird eine Antenne mit einer Impedanz von 72 Ohm als Beispiel herangezogen. Da die Impedanz eine komplexe Größe aus Wirk- und Blindwiderstand darstellt, ist die Angabe leider nicht eindeutig.

Da DG0KW jedoch zu recht darauf hinweist, das Antennen selten einen reinen Wirkwiderstand besitzen, gehen wir mal von beispielsweise
Z = R+jX = 60+j40 Ohm aus.
Das ergibt einen Betrag der Impedanz von ca. 72 Ohm und ein SWR von 2.09 (gemessen an der Antenne).
Nach dem Antennenkabel erhalten wir bei einer "ungünstigen" Länge jetzt z.B. Z = 29-j19 Ohm.
Das ergibt einen Betrag der Impedanz von ca. 34,7 Ohm und .. immer noch ein SWR von 2,09.


Auch DG0KW schreibt etwas nebulös:
Ob dieser Effekt bei Ihrer Antennenanlage zutrifft, können Sie einfach ermitteln: messen
Sie das Stehwellen – Verhältnis (SWR) Ihrer Antenne auf allen Bändern bei mehreren
Frequenzen (Werte notieren) und fügen Sie dann in die Antennenzuleitung ein 2 bis 5
Meter langes Verlängerungskabel ein. Die Messungen werden nun wiederholt. Sind nun
bei einem oder mehreren Bändern größere Abweichungen zu den notierten Messwerten
festzustellen, so liegt dieser Effekt vor.
Auch hier sehe ich dies als einen versteckten Hinweis auf Mantelwellen!

Zur Ehrenrettung von DG0KW möchte ich aber auch noch einen Grund anmerken, für den z.B. eine "günstige" Kabellänge Sinn macht:

Wenn ich die komplexe Impedanz nicht vor Ort am Fußpunkt der Antenne messen kann, z.B. da die Antenne hoch auf dem Mast montiert ist. Dann kann ich eine "günstige" Länge von n * Lambda/2 verwenden um aus dem Shack (Funkbude) diese Messung vorzunehmen. Aber Achtung: die Messwerte sind nur für Frequenzen korrekt, für die L/2 * VF zutrifft!

Gruß,
Lothar
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Re: SWR und Kabellänge

#2

Beitrag von Nasa »

Da mir unser Funkfreund Klaus R. über Facebook eine Aufgabe gegeben hat, will ich dem hier gerne nachkommen,
da es gerade mit dem Thema zu tun hat.

Aus der CB Funk Gruppe:
Häng mal einen 100 oder 150 Ohm Abschluss hinten ans Kabel und mess dann mal bei unterschiedlichen Längen !!!
Da hast du von 1,1 bis SWR weit über 2 alles dabei !
150R Messung Gesamt.png
Der verwendete Metallschicht-Widerstand hat bei 27MHz einen kleinen kapazitiven Blindanteil, da dieser in einem PL-Stecker montiert wurde.

Messung a) ist der Widerstand über PL-Stecker direkt am VNA.
Messung b) mit 3m RG213
Messung c) mit 15m RG213

Sorry, aber von SWR 1,1 bin ich weit entfernt und komme da auch mit einem 50 Ohm-Kabel als Speiseleitung niemals hin.
Es sei denn, das Kabel wäre mehrere hundert Meter lang -> Dämpfung!

Für eine Anpassung über Viertelwellen-Transformationsleitung würde ein Kabel Z=90 Ohm (z.B. RG62A/U) benötigt:
150R Anpassung 90 Ohm.png
Ich hoffe, Klaus ist mit dem Ergebnis zufrieden. :holy:

Gruß,
Lothar
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Re: SWR und Kabellänge

#3

Beitrag von Jack4300 »


Nasa hat geschrieben:Da mir unser Funkfreund Klaus R. über Facebook eine Aufgabe gegeben hat, will ich dem hier gerne nachkommen,
da es gerade mit dem Thema zu tun hat.

Aus der CB Funk Gruppe:
Häng mal einen 100 oder 150 Ohm Abschluss hinten ans Kabel und mess dann mal bei unterschiedlichen Längen !!!
Da hast du von 1,1 bis SWR weit über 2 alles dabei !
Das würde auch nur funktionieren, wenn das Kabel in einem 50Ohm-System ein 75Ohm-Kabel wäre. Dann wird werden die 100Ohm real bei manchen Kabellängen auch auf 50Ohm real transformiert.
Wenn es ein 50Ohm-Kabel ist werden der Realanteil und der imaginäre Teil immer so transformiert, dass das SWR exakt gleich bleibt. Ein verlustloses Kabel angenommen. Das lässt sich im Smith Diagramm auch schön erkennen.


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Re: SWR und Kabellänge

#4

Beitrag von Nasa »

Jack4300 hat geschrieben: Sa 26. Okt 2019, 09:51 Das würde auch nur funktionieren, wenn das Kabel in einem 50Ohm-System ein 75Ohm-Kabel wäre. Dann wird werden die 100Ohm real bei manchen Kabellängen auch auf 50Ohm real transformiert.
Wenn es ein 50Ohm-Kabel ist werden der Realanteil und der imaginäre Teil immer so transformiert, dass das SWR exakt gleich bleibt. Ein verlustloses Kabel angenommen. Das lässt sich im Smith Diagramm auch schön erkennen.
Stimmt genau. Ersetze in obigem Beispiel mit dem 150 Ohm Widerstand diesen gegen einen 100 Ohm,
dann kann man ein 75 Ohm-Kabel verwenden.

Ideal wäre nach der Formel Zt^2 = Zin * Zout ein Kabel mit 70,7 Ohm, aber das gibt es nicht zu kaufen. Somit nimmt man eben 75 Ohm.

Gruß,
Lothar
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