Admittanzmessbrücke aus CQ-DL 01/07

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dk9nw

Admittanzmessbrücke aus CQ-DL 01/07

Beitrag von dk9nw » Fr 29. Dez 2006, 12:25

Hallo,

Leider kann ich den OM Erich (DL1JEK) nicht per E-Mail erreichen.
Deshalb will die Frage mal hier stellen.

Zunächst einmal finde ich die beschriebene Rauschmessbrücke
sehr interessant und werde dieses Gerät auf jeden Fall nachbauen.

Heutzutage hat man ja die Möglichkeit, sich am Computer eine beliebige
Antenne zu modellieren. Als Ergebnis erhält man dort neben dem
Strahlungsdiagramm, dem SWR usw auch die Impedanz: Z = R+jX
Eine ganz wichtige Kenngröße. Denn wie man schnell merkt, ändert sich
diese je nach Frequenz, Aufbauhöhe, Dicke der Drähte, Material usw...

Wenn ich mir mir nun zum Beispiel am PC meine Wunschantenne
kreiert und dann zusammengebaut habe, möchte ich diese natürlich auch ausprobieren.

Mit einer solchen Admittanzmessbrücke scheint es mir möglich zu sein,
die am Computer berechnete Antennenimpedanz mit der Realität
zu vergleichen.

Aus dieser Admittanzmessbrücke erhält man bei einer gegebenen
Frequenz die Impedanz: Z = R+jX. Ist dann zum Beispiel jX negativ
bin ich mit der Frequnz noch zu weit unten. Ist jX positiv, bin ich
oberhalb der Resonanzfrequenz. Also kann man sich eigentlich den
Grid-Dipper sparen.

Ausserdem erhält man den ohmschen Anteil R und kann dann sofort
erkennen, in wie weit der Boden und sonstige Umgebungseinflüsse mit
hineingewirkt haben. Dann kann man im Programm rückwärts den
Leitwert des Bodens angleichen, damit man auf das gleiche Ergebnis
wie in der Realität kommt. Soweit so gut.

Nun möchte ich die Messung aber nicht auf einer Leiter stehend an der
Antenne machen. Zumal ich selbst (und die Leiter) ja die Antennenwerte
verändern würden.

DL1JEK schreibt in seinem Artikel: Die Kabellänge als bekannt voraus-
gesetzt kann man mit Hilfe des Smith Diagramms die tatsächliche
Fußpunktimpedanz bestimmen.

Beispiel Am Ende eines 10m langen langen Aircell 7 Kabel messe ich
bei 14.0 MHz ein Z = R + jX = 35 + j17

Frage: wie ist nun die Impedanz dort oben am Einspeisepunkt
der Antenne? wie berechne ich das nun konkret?

73 de DK9NW Bernhard aus Offenbach

1335306

Beitrag von 1335306 » Fr 29. Dez 2006, 19:31

Moin Bernhard!

Versuche mal Erich via Paketfunk zu erreichen, das sollte klappen.

Was die Berechnung der Impedanz betrifft:
die Formel ist recht unhandlich, sie findet man unter "Leitungsgleichung(en)".
Z_in = Z_0(Z_L cosh(gamma *L+Z_0 sinh(gamma *L)((Z_L sinh(gamma *L+Z_0 cosh(gamma *L))
Ohne Gewähr, abgeschrieben :-)
Die Berechnung ist per Hand sehr umständlich - gamma und Z_L sind komplex. Daher macht man das mit einem Programm (tla.exe oder so gibt es zum ARRL-Handbuch, müsste ich suchen) oder mit dem Smith-Diagramm.
Soviel in Kurzform!

Viele Grüße, Peter

1547637

Re: Admittanzmessbrücke aus CQ-DL 01/07

Beitrag von 1547637 » Fr 29. Dez 2006, 20:47

dk9nw hat geschrieben: Zunächst einmal finde ich die beschriebene Rauschmessbrücke
sehr interessant und werde dieses Gerät auf jeden Fall nachbauen.
das ist eine gute Entscheidung..

Aus dieser Admittanzmessbrücke erhält man bei einer gegebenen
Frequenz die Impedanz: Z = R+jX.
Noch nicht sofort, man muß zunächst die Admittanzwerte der Brücke in die äquivalente Serienschaltung umrechnen; Programme wie das bereits erwähnte TLA/TLW (Download:http://www.arrl.org/notes/9043/index.html)
haben diese Funktion schon eingebaut.

Nun möchte ich die Messung aber nicht auf einer Leiter stehend an der
Antenne machen. Zumal ich selbst (und die Leiter) ja die Antennenwerte
verändern würden.

DL1JEK schreibt in seinem Artikel: Die Kabellänge als bekannt voraus-
gesetzt kann man mit Hilfe des Smith Diagramms die tatsächliche
Fußpunktimpedanz bestimmen.
Im Prinzip richtig, der Haken ist nur, daß das Smith-Diagramm für längere Koaxleitungen keine genauen Werte mehr liefert, da die Kabelverluste ignoriert werden (im Smith-Diagramm macht es keinen Unterschied, ob ein RG58-Kabel auf 14 MHz 20 m oder 5,8 m lang ist) . Die Genauigkeit von besser 1%, die der Autor für die Brücke angibt, würde man bei Verwendung des Smith-Diagramms zur Auswertung der Ergebnisse sofort wieder verschenken.
Beispiel Am Ende eines 10m langen langen Aircell 7 Kabel messe ich
bei 14.0 MHz ein Z = R + jX = 35 + j17

Frage: wie ist nun die Impedanz dort oben am Einspeisepunkt
der Antenne? wie berechne ich das nun konkret?
Das läßt sich mit TLA/TLW sehr schnell und genau berechnen, auch das Smith-Chart liefert bei der geringen Dämpfung in diesem Fall noch einen brauchbaren Näherungswert.

73
Ulrich

dk9nw

Admittanzmessbrücke

Beitrag von dk9nw » Sa 30. Dez 2006, 0:49

Hallo Peter und Ulrich,

Vielen Dank für die schnellen Antworten und den Link.
Ich denke, das dürfte nun zu schaffen sein.
Dass ich zunächst die Admittanzwerte der Brücke in die äquivalente
Serienschaltung umrechnen muss, war mir soweit schon klar.
Mir war es nur nicht so klar, wie ich ein Kabel einer bestimmten
Länge mit einbeziehe. Möglicherweise baue ich mir bei dieser
Admittanzmessbrücke oben auf die Potiachsen zwei kleine
Modellbauelektromotoren drauf. Die drehen dann eben aus der Ferne
auf Rauschminimum.

73 de DK9NW Bernhard

dl8pz
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Beitrag von dl8pz » Fr 16. Feb 2007, 21:55

Hallo Bernhard,

eine ADMITTANZMESSBBRÜCKE oder einfacher (und richtiger!)eine
RAUSCHBRÜCKE mit der gleichen Grundschaltung war in der CQ-DL 5/85
auf Seite 236ff von DK1HS beschrieben. Ein Platinenlayout und genaue Beschreibung des mechanischen Aufbau und Benutzungshinweise waren ebenfalls dabei.

Ich hatte Mitte der 80er Jahre mehrere Rauschbrücken mit einem anderem OM gebaut und nicht nur positive Erfahrungen gehabt.

Wie soll man zum Beispiel bei einem in üblicher Höhe hängenden Dipol für 40m oder 30m bei Tageszeit ein Rauschminimum erkennen wenn die Rundfunk- und Amateurstationen mit Feldstärken weit über S9 ankommen?

Eine modifizierte Rauschbrücke bei der der Verstärker mit 1000 Hz moduliert wird und das "Minimum" leichter zu finden ist, wurde im
ARRL-Handbuch 1984 beschrieben.

Eine profunde Beschreibung des Prinzips und des Aufbaus der Rauschbrücke und der Messproblematik mit diesem Gerät ist schon
vor 30 Jahren (!) im ham radio magazine von Robert A.Hubbs, W6BXI
im Februarheft 1977 Seite 10ff erschienen (ich habe den Beitrag vorliegen).

Wenn im CQ-DL Artikel von einem "Messgerät" und 1 % Genauigkeit die Rede ist, dann relativiert sich diese Aussage nach dem Lesen des obigen
Artikels.

Messgenauigkeiten von 1% sind in der HF-Technik und speziell in der Antennentechnik selbst mit professionellen Geräten kaum zu erreichen.
10% sind realitätsnäher und für Amateurzwecke ausreichend.

73, Kurt, DL8PZ

dk9nw

ADMITTANZMESSBBRÜCKE

Beitrag von dk9nw » Sa 17. Feb 2007, 18:58

Hallo Kurt,

Vielen Dank für den CQ-DL Hinweis. Werde dann mal ein wenig wühlen.
Na ja - diese 1 Prozent Angabe habe ich ohnehin angezweifelt.
Was mich bei diesem Artikel störte, waren die fehlenden Angaben
von Layout , Bemassung und Bauteil-Liste. Es hat mich einige
Zeit gekostet, passende Bauteile bei Reichelt und Conrad
aufzustöbern. Inzwischen ist aber das, was ich aber eigentlich gesucht habe,
in der CQ-DL 2/07 beschrieben. Der mini/VNA (Netzwerkanalysator)


73 de DK9NW Bernhard

dj1zb

Beitrag von dj1zb » Sa 14. Apr 2007, 1:25

Lbe Rauschbrücken-Nutzer,

eigentlich kann man mit Rauschmeßbrücken nur passive Bauteile richtig messen. Wenn das Meßobjekt selber Energie abgibt, gibt es immer Probleme.

Daher habe ich meine Meßbrücke getrennt von einem Rauschgenerator aufgebaut. Bei Antennenmessungen benutze ich gerne einen Mess-Sender, der einige Millivolts abgibt. Dann ist dieses Signal mit einem üblichen Empfänger als Minimum-Indikator immer gut lesbar; zudem zeigt das S-Meter die minimale Brückenspannung an, erst beim extremen Minimum ist das Ohr noch genauer.

Mit den Rauschgeneratoren habe ich dagegen einigen Ärger gehabt. Manche der heute im Eingang recht breitbandigen Empfänger vertragen es gar nicht, wenn man die Rauschleistung zu groß macht, um das Minimum besser zu erkennen. Die stopfen dann zu, und infolge Intermodulation in den Eingangsstufen findet man überhaupt kein Minimum mehr. Im Vergleich dazu haben Empfänger mit einem schmalen Mess-Sender-Signal solche Schwierigkeiten nicht.

Hier bisher erwähnt beim Fernmessen von Antennen wurde nicht, daß man mit einem elektrisch N mal lambda/2 langen Kabel die Impedanz der Antenne bis zum Meßgerät transformieren kann; Kabelverluste könnten allerdings auch zu Verfälschungen führen. Immerhin halte ich diese Methode für praxisnäher als das umständliche Herausrechnen einer beliebigen Kabellänge (wovor ich einen Horror hätte).

HW?

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