Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

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Nasa
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Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#1

Beitrag von Nasa » So 24. Mär 2019, 23:23

Werden Halbwellenstrahler am Strahlerende eingespeist, muß die dort vorhandene hohe Impedanz im Bereich von ca. 2000 bis 2500 Ohm auf die benötigten 50 Ohm transformiert werden.

Hierfür gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, wovon jedoch keine absolut Verlustfrei arbeitet.

Nachfolgend soll dargestellt werden, welche Verluste mit unterschiedlichen Leitungstypen bei Verwendung einer Viertelwellen-Stichleitung auftreten.

Über das Programm "SimSmith" habe ich die Verluste über folgendes Modell berechnet:
1.png
1.png (3.99 KiB) 1027 mal betrachtet

Ganz links die Antenne mit Z=2500 Ohm, rechts der Generator mit M=50 Ohm und einer Sendeleistung von 1 Watt auf 27 MHz.
Dazwischen die Viertellwellen-Stichleitung in unterschiedlichen Ausführungen.

Man sieht in der Tabelle rechts, wie viel von einem Watt an der Antenne wirklich ankommt. Der Rest geht in der Anpassung
verloren durch:
  • SWR-Verluste
  • Dielektrische Verluste
  • Ohmsche Verluste
tabelle.png
Die erforderlichen Längen T1/T2 wurden von Hand in der Software für optimales SWR ermittelt. Dabei konnte man sehr schön sehen, das ab einem Wellenwiderstand der Anpassleitung von ca. 400 Ohm und höher keine vernünftige Transformation mehr möglich war, um die 2500 Ohm auf 50 Ohm transformieren zu können.

Eine andere Möglichkeit der Anpassung wäre auch, ein Viertelwellen-Transformationsglied ohne Kurzschluß-Stub, zu benutzen. Die erforderliche Leitungsimpedanz errechnet sich dann mit Hilfe der Formel
2.png

Vom HF-Doktor Klaus R. habe ich mir natürlich in Facebook gleich was anhören müssen als ich behauptete, die Verluste bei Verwendung von RG58 seien (auf 11m) zu vernachlässigen. Nun, das muss jeder für sich selbst entscheiden. Wenn ich mit 400W in die Antenne gehe, würde ich auch kein RG58 verwenden. Aber wer macht das schon auf 11m? :holy: Die Verluste liegen bei knapp 3dB, also einer halben S-Stufe.Ich behaupte nach wie vor, das merkt man in der Praxis kaum. Aber wer natürlich das letzte bisschen rauskitzeln möchte, verwendet besser Hühnerleiter mit 300 Ohm.


Gruß,
Lothar
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#2

Beitrag von DMA284 » Mo 25. Mär 2019, 00:11

Ich kann die Verluste bestätigen. Habe die Lambda-Halbe-Koax-Antenne mit RG58 nach diesem Rechner nachgebaut. http://www.df7sx.de/test/
Gegenüber einer "T2LT" habe ich Gegenstationen ca. 0,5 - 1 S-Stufe schlechter empfangen und kam auch um diesen S-Wert reduziert schlechter bei ihnen an. Am selben Standort mit dem selben GFK Mast und der selben Zuleitung getestet.

Für mich ist und bleibt die "T2LT" die am einfachsten und vom Preis-Leistungs-Verhältnis nach beste Antenne für CB-Funker die eine einfache Antenne an einem GFK Mast oder Baum hochziehen wollen. Selbst die Schweißfuß GP ist mir vom Händling her, weil man Radiale spannen muss, schon wieder zu aufwendig. Bin halt ne faule Socke! :dlol:

55 & 73

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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#3

Beitrag von DK5VQ » Mo 25. Mär 2019, 06:24

Zum Thema kann ich auch was beitragen. Und zwar die Verluste bei Speisung über einen 1:49 Unun. Habe das mal nachgemessen und protokolliert. Das Ergebnis findet man hier...https://www.amateurfunk-westpfalz.de/me ... -antennen/


...von unterwegs aus.

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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#4

Beitrag von Krampfader » Mo 25. Mär 2019, 06:51

Schönen Guten Morgen Lothar :)

Herzlichen Dank für Deinen wertvollen und wirklich schön gestalteten Beitrag. Ich weiß wieviel Mühe das macht. Von Leuten wie Dir lebt das Forum. Ich wünschte ich wäre in „SimSmith“ ebenso fit wie Du, mitsamt Deinem dafür nötigen Wissen.

Interessante Erkenntnisse. Kann ich gut gebrauchen, für die Weiterentwicklung der Varianten meiner Inline-J-Pole. Hmmm, den geringsten Verlust liefert demnach eine Anpassleitung aus 450er Hühnerleiter, sprich an der Antenne selbst kommen ganze 99% der zugeführten Leistung an, nicht übel. Leider ist das SWR dabei etwas höher. Das zeigt aber auch wieder nur mal das ein ganz besonders niedriges SWR eben nicht alles ist (siehe Stub aus RG58). Den besten Kompromiss aus SWR und Wirkungsgrad stellt offensichtlich die 300 Ohm Hühnerleiter dar. Gut zu wissen! (verwendet ja auch lambdahalbe für seine Drahtantennen). Immerhin 97% erreichen den Strahler mit seinen etwas über 5m Länge.

Was die Verluste betrifft muss das jeder für sich entscheiden. Am einfachsten ist wohl der Bau aus RG-58, haben ja viele daheim herumliegen. Bei der Hühnerleiter ist das schon nicht mehr so, muss man extra bestellen. Und die halbe S-Stufe Unterschied macht sich allenfalls auch nur im Grenzbereich bemerkbar ...

Nochmals besten Dank und schöne Grüße

Andreas
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#5

Beitrag von Krampfader » Mo 25. Mär 2019, 08:03

DK5VQ hat geschrieben:
Mo 25. Mär 2019, 06:24
Zum Thema kann ich auch was beitragen. Und zwar die Verluste bei Speisung über einen 1:49 Unun. Habe das mal nachgemessen und protokolliert. Das Ergebnis findet man hier...https://www.amateurfunk-westpfalz.de/me ... -antennen/
Hallo Mario

Danke auch Dir für Deine Ausführungen. Auch sehr interessant. Was hältst Du von folgendem 1:49 Unun, siehe:

Bild
Quelle: https://www.ebay.com/itm/Balun-Unun-1-4 ... 3096767858

Angeblich hat das Teil nur 0,3 dB Verlust, bei einem Wirkungsgrad von 98%

Sind diese Werte realistisch?

Danke und Grüße

Andreas

PS: Passt allerdings nicht in meine Angelruten ...
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#6

Beitrag von DK5VQ » Mo 25. Mär 2019, 09:58

Hi. Die 0,3 dB halte ich persönlich für unrealistisch. Den kann man aber auch ganz günstig selbst bauen. Muss man nicht teuer kaufen...

...von unterwegs aus.

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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#7

Beitrag von Krampfader » So 14. Apr 2019, 08:39

Schönen Guten Morgen

Möchte diesen schön gestalteten und interessanten Thread wieder hochholen, hab was zum Thema "endgespeisten Drahtantennen" gefunden, Thema "End Fed Zepp" (entspricht im Prinzip der http://lambdahalbe.de/drahtantennen/11m ... index.html bzw. meiner "Askari-Inline", siehe: viewtopic.php?f=15&t=46989 )

Hier eine Übersicht über die Vor- bzw. Nachteile dieser Antennenbauart (obwohl einige dieser Nachteile nur aus Sicht des Funkamateurs bestehen, wir CB-Funker sehen sie eher als Vorteil), siehe Bild:

Bild
Quelle: https://palomar-engineers.com/wp-conten ... E-2017.pdf

Ich würde daher für uns CB-Funker die Vorteile (Pros) bzw. Nachteile (Cons) wie folgt neu reihen:

Vorteile (Pros):
- Low Loss ... geringe Verluste (sind nie ein Fehler) ... bis zu 99% der zugeführten Leistung erreichen den Strahler (siehe oben)
- Single band w/o antenna tuner ... für unser schmales CB-Band (40 Kanäle) kein Fehler, im Gegenteil (wenig QRM-anfällig)
- high and long ... Höhe und Länge (gesamt rund 7,5m) werden im CB-Bereich schon immer empfohlen

Nachteile (Cons):
- Uses ladder line ... stimmt, die Hühnerleiter muss man sich erst besorgen (hat man als CB-Funker daheim kaum herumliegen)
- Needs feed line choke at antenna ... stimmt, eine Mantelwellensperre schadet nicht (es reichen aber 5 Windungen RG-58 auf d=11cm)

Wie man sehen kann hat sich das Blatt gewendet. Was für den Funkamateur einen Nachteil bedeutet wandelt sich für uns CB-Funker zum Vorteil.

Ich möchte aber nicht verschweigen dass diese Antennenbauart sehr sensibel auf Umwelteinflüsse/Montagebedingungen reagiert (und dies vielleicht als weiteren Nachteil anführen).

Ist diese Antenne jedoch mal optimal abgestimmt bringt sie eine sehr gute Leistung, laut lambdahalbe.de ist sie sogar einer Halbwelle aus Alu überlegen, siehe: http://lambdahalbe.de/downloads/drahtantennenimcb.pdf

Fazit: Kaufen (oder bauen) :)

Schönen Sonntag wünsch!

Andreas
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#8

Beitrag von neodym » So 14. Apr 2019, 13:09

Hallo Andreas,

danke für die informative Auflistung und das daraus resultieren Fazit.
Allerdings möchte ich in der ganzen Betrachtung mal meine Gedanken zu der MWS einbringen.
Da ich nicht der HF-Spezi bin, könnte ich mit meinen Schlußfolgerungen auch total danneben liegen.
1. Um Mantelwellen entstehen zu lassen, benötigt es ja Energie. -> Sender
2. Eine Sperre setze ich gleich mit "Widerstand"
3. Trifft Energie auf Widerstand, geschieht das ja nicht ohne Wirkung -> Wärme -> Verlust an ursprünglicher Energie (Sendeenergie)
4. Wenn die Hühnerleiterantennen so verlustarm ihre zugeführte Energie abstrahlen können, sollte doch eine MWS nicht erforderlich sein oder?

Oder ist die verlustarme Abstrahlung nur gewährleistet, wenn die Antenne direkt mit dem Einspeisepunk an die PL-Buchse kommt? :wink:

PS: zur Verdeutlichung meiner Annahme siehe Versuch eines netten Youtubers
https://youtu.be/f-spof2gQlo?t=101
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#9

Beitrag von Krampfader » So 14. Apr 2019, 13:51

Besten Dank neodym für das Video, kannte ich noch nicht ...

Wie man im Video sehen kann wird eine Menge Energie in der Ferrit-MWS in Wärme umgewandelt. Das bedeutet im Umkehrschluss dass die Antenne diesen Anteil nicht abstrahlt, also offensichtlich nur "suboptimal" arbeitet ... "Nicht abstrahlt" ist zwar nicht ganz richtig, natürlich strahlt sie auch diesen Anteil ab, aber eben nicht auf Kurzwelle sondern im Infrarot-Bereich (Wellenlänge bis 1mm) ;)

Aber Du hast schon recht ... wenn bis zu 99% der eingesetzten Energie den Strahler erreichen dann kann es ja nur keine (bis geringe) Mantelwellen geben. Bei der 300 Ohm Hühnerleiter sind es aber immerhin 3% Verlust, bei einem 100W-Nachbrenner wären das demnach 3W an Verlustleistung ... trotzdem, selbst wenn dann bei 4W kaum Mantelwellen auftreten schaden tut eine MWS trotzdem nicht ... bis auf die Dämpfung durch die zusätzlichen 2m Kabel ...

Nur meine Meinung ... und auch offensichtlich meint auch der Autor des oberen Bildes dass eine MWS nicht schadet ...

Danke und Grüße

Andreas
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#10

Beitrag von neodym » So 14. Apr 2019, 14:09

Ich denke auch , das eine MWS nicht schadet. Es schränkt halt nur die Möglichkeit ein, die Antenne "inline" zu verbauen.
Mit deiner Variante (Handvoll-Klappferrite) geht es auch in schlanke Angelruten. Bei der Ringferrit-Variante sieht es da schon eng aus.
Mit seitlicher Anordnung der Wicklung passt er gerade noch so in meinen 10m-WiMo-GFK-Teleskopmast in die untersten zwei Röhren.
Ich glaube die Inline-Möglichkeiten der Luftspule brauchen wir nicht weiter betrachten :lol:
Jetzt ist halt die Frage, wieviel "Ärger" mich erwartet, wenn die MWS weg bleibt. Denn deine Klappferrite sind in der Stückzahl teuer, und der Ringkern unhandlich beim einfädeln in den Mast.
Und so wie ich das rausgelesen habe, hat der Lothar bei seiner 450er-1/2-Lambda-Hühnerleiter auch keine MWS verbaut oder?
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#11

Beitrag von Krampfader » So 14. Apr 2019, 15:04

Hallo Neodym

Na ja, die 30 Stk. Ferrite CST9.5/5.1/15-3S4 Ferroxcube (siehe: https://www.dx-wire.de/ferriteringkerne ... xcube.html ) haben
EUR 13,50 gekostet ... diese lassen sich dann schön unmittelbar unterhalb der kurzgeschlossenen Hühnerleiter anbringen bzw. auffädeln und zusammenschieben, siehe Fotos:

Bild Bild

Muss jeder für sich selbst entscheiden ob einem das dann Wert ist ... hier noch eine deutlich günstigere Ferrit-Quelle, siehe: viewtopic.php?f=15&t=45250&p=521233#p521233

Es geht aber auch mit oben erwähnter Luftspule welche man unmittelbar unten am Rutenende ins Kabel wickelt, siehe Bilder:

Bild Bild

Im freien Feld (bzw. Standmobil) würde ich das aber mit den Mantelwellen nicht so kritisch sehen, das Kabel verläuft ja dabei nicht quer durchs ganze Haus und verursacht ggf. Störungen im Haus und/oder Shack, maximal "spinnt" dann halt die Uhr im Armaturenbrett vom KFZ ;) ... es könnte sich aber die Abstimmung der Antenne verändern sobald man das Zuleitungskabel anfasst und/oder anders verlegt.

Grüße

Andreas
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#12

Beitrag von neodym » So 14. Apr 2019, 16:03

Günstige Quelle ja, aber mein Mißtrauen gegenüber Chinesischer Qualität hat sich heute erst wieder bestätigt. Die 13,50€ bei DX-Wire sind aber ok. Ich hatte das teurer in Erinnerung.
Was mir bisher nicht ganz klar war, ist die Position der MWS. So wie ich das sehe kann sie in der Nähe vom Einspeisepunk der Antenne sein, muß aber nicht oder?
Im Prinzip würde ich auch sagen, das es im Field- und Mobilbetrieb unkritisch mit den Mantelwellen ist.
Einzig bei Verstärkermikrofonen müsste man halt aufpassen, das sich keine HF einstrahlt und die Modulation beeinflusst.
Fazit -> MWS kann nicht schaden :wink:
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#13

Beitrag von Krampfader » So 14. Apr 2019, 17:58

neodym hat geschrieben:
So 14. Apr 2019, 16:03
Günstige Quelle ja, aber mein Mißtrauen gegenüber Chinesischer Qualität hat sich heute erst wieder bestätigt. Die 13,50€ bei DX-Wire sind aber ok.
Mittlerweile ist es eher umgekehrt mit dem "Mißtrauen". Hab mir vorhin die 50 Stk. Ferrite bestellt, um EUR 7,95 inkl. Versand! Daraufhin haben mir die Chinesen mitgeteilt sie müssen erst meine Kreditkarte prüfen ob die auch gedeckt sei :wall: ... dauert angeblich ganze zwei Tage. Offensichtlich vertrauen die mir nicht! ;)

An sich aber sind die Chinesen schon ok, bestelle öfter schon mal was dort, direkt in China. Bisher problemlos. Der Postweg dauert halt immer einige Wochen, tja billig und schnell schließt sich halt gegenseitig aus. Und ich hoffe auch auf eine ausreichend gute Qualität, ich vermute mal die von DX-Wire angebotenen Ferrite kommen ebenfalls aus Fernost, Ferroxcube fertigt nämlich u.a. auch in China ...

Aber Du hast schon recht, ein Verstärker-Mikrofon könnte da ebenfalls Probleme machen sobald Mantelwellen einstrahlen. Hatte diesbezüglich sogar schon mal Probleme ... Fazit: MWS schadet nicht!

Grüße

Andreas

PS: Die drei eingeschrumpften 10er-Ferrit-Pakete schiebe ich im Betrieb alle drei auf Anschlag Hühnereiter. Und nach dem Abbauen der Antenne ziehe ich sie (so wie auf dem Foto oben) wieder etwas auseinander (um das Kabel einrollen zu können) ...
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#14

Beitrag von Krampfader » Mo 15. Apr 2019, 10:51

Gerade eben die Info bekommen: Meine Kreditkarte wurde als würdig empfunden und die 50 Ferrite sind bereits unterwegs, ging ja schneller als erwartet :) ... bin gespannt wieviele das ohne Bruch überstehen, eine bruchsicherere Verpackung wäre ja der Oberhammer bei diesem Preis ...

Hab ja noch drei 8m Askari-Ruten daheim. Werde also noch drei Inline-Antennen bauen, inkl. Integrierter MSW und von außen(!) verstellbarem Abstimm-Element.

Laut Lothars Berechnungen bietet die 300 Ohm Version den besten Kompromiss aus Leistung und SWR ... siehe oben.

Grüße

Andreas
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Re: Verluste bei endgespeisten Drahtantennen

#15

Beitrag von neodym » Mo 15. Apr 2019, 12:02

Die 300er würde ich auch bauen wollen, nur fehlt mir noch eine preiswerte Bezugsquelle für eine 8m-GFK-Rute :cry:
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