Symmetrisch-unsymmetrisch

[dl9uo]

Hallo eine Frage an die Symmetriespezialisten: Üblicherweise sind symmetrische Koppler so aufgebaut: Balun 1:1 und anschließend eine symmetrische Anpaßschaltung, je nach Bedürfnis als Hoch, oder Tiefpass oder Parallelschwingkreis. Z- und S-Match klammere ich mal aus.
Nun werden aber auch Schaltungen propagiert, die nach dem 1:1 Strombalun ein unsymmetrisches Netzwerk verwenden, und damit auf eine symmetrische
Speiseleitung gehen. Habe ich selbst ausprobiert: es funktioniert.
Wenn die Sache keinen Haken hätte, würde man ja dann nur noch so vereinfacht bauen. Jemand, der etwas tiefer in dieser Materie steckt?
Mit freundlichem Gruss Mike DL9UO

[1571017]

Hallo eine Frage an die Symmetriespezialisten: Üblicherweise sind symmetrische Koppler so aufgebaut: Balun 1:1 und anschließend eine symmetrische Anpaßschaltung, je nach Bedürfnis als Hoch, oder Tiefpass oder Parallelschwingkreis. Z- und S-Match klammere ich mal aus.
Nun werden aber auch Schaltungen propagiert, die nach dem 1:1 Strombalun ein unsymmetrisches Netzwerk verwenden, und damit auf eine symmetrische
Speiseleitung gehen. Habe ich selbst ausprobiert: es funktioniert.
Wenn die Sache keinen Haken hätte, würde man ja dann nur noch so vereinfacht bauen.

Hallo Mike,

Das kann man ohne weiteres so machen wenn man einen sehr guten Breitbandbalun mit hoher Gleichtaktunterdrückung wie den Kellermann verwendet und die Antenne+Hühnerleiter einigermassen erdsymmetrisch ist.
Das funktioniert nicht schlechter als mit den käuflichen symmetrischen Kopplern die ja meist auch keinen Differential-Drehko zur Symmetrierung der Hühnerleiterströme eingebaut haben, geschweige denn diese überhaupt anzeigen.

73
Peter

[1670256]

Nun werden aber auch Schaltungen propagiert, die nach dem 1:1 Strombalun ein unsymmetrisches Netzwerk verwenden, und damit auf eine symmetrische
Speiseleitung gehen. Habe ich selbst ausprobiert: es funktioniert.
Wenn die Sache keinen Haken hätte, würde man ja dann nur noch so vereinfacht bauen.

Hallo Mike,

wenn der Balun ein idealer Übertrager wäre, wäre es in der Tat egal. Das ist er aber nicht.

Angenommen, die Last (Antenne und Speiseleitung) sei perfekt symmetrisch, dann ist die transformierte Last hinter einem symmetrischen Tuner immer noch symmetrisch. Zwischen Primär- und Sekundärwicklung eines als Übertrager ausgeführten Baluns liegt also gerade die halbe Senderspannung bei 50 Ohm Last - damit kommt der Balun sehr gut zurecht. Das gilt unabhängig von der Antennenimpedanz.

Beim Aufbau mit asymmetrischen Tuner ist das eine Ende des Baluns aber direkt mit einem Ende der Speiseleitung verbunden. Dort kann nun aber je nach Impedanz der Antenne und Länge der Speiseleitung eine niedrige oder hohe Spannung anliegen, die am Balun zwischen Primär- und Sekundärwicklung erscheint. Bei niedrigen Spannungen ist das kein Problem.- bei hohen schon, dann macht sich die endliche Gleichtaktunterdrückung des Baluns bemerkbar, die Transeiverseite ist nicht "kalt" wegen restlicher Mantelwellen, dort vorhandene Erdwiderstände bedämpfen andererseits die Antenne, und die Sache wird schwer beherrschbar. Insofern kann ein solcher Aufbau gut funktionieren, wenn der Tuner in einem Strombauch des Systems Antenne/Speiseleitung angeschlossen ist, und schlecht, wenn es ein Spannungsbauch ist.

Wenn man mit asymmetrischem Tuner arbeiten möchte, sollte es mindestens ein sehr guter Balun (mehrstufige Ausführung mit Kernen verschiederner Permeabilität) sein, und eine entsprechend gut entkoppelte Ausführung der Matchbox (kleine Gehäusekanapzitäten der Anpaßelemente - wahrscheinlich kaum realisierbar).

Insbesondere kurze symmetrische Antennen im Speisepunkt sind sehr hochohmig - ein (kurzer) Dipol 2x5 m hat im Speisepunkt bei 3,6 MHz Spannungen von mehreren kV bei 100 W Sendeleistung, da sollte man nur einen symmetrischen Tuner nehmen.

Gruss Henning

[dl9uo]

Hallo, bedanke mich für die beiden Hinweise. Es ist wohl in der Tat schwierig, von 1,8 -30 Mhz mit dem Balun eine völlige Entkopplung zu erreichen.
Ich habe zwar eine Induktivität von über 300µH, das ist zwar für unten gut, aber trotz W1JR-Wickeltechnik ist es oben nicht mehr so günstig. Werde wohl doch wieder meinen bewährten Parallelschwingkreis einsetzen, die Hühnerleiter läuft 1m am SAT-Spiegel vorbei. Seit den Experimenten mit obiger Anordnung gibt es Probleme ( QRO ), obwohl die Antennenströme kaum abweichen. Es könnten natürlich auch phasengleiche Anteile dabei sein, die können die Diodenmeßschaltungen ja nicht auseinander halten, so daß letztlich die HL strahlt.
Mit freunlichen Grüssen
Mike DL9UO

[1571017]

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Insbesondere kurze symmetrische Antennen im Speisepunkt sind sehr hochohmig - ein (kurzer) Dipol 2x5 m hat im Speisepunkt bei 3,6 MHz Spannungen von mehreren kV bei 100 W Sendeleistung, da sollte man nur einen symmetrischen Tuner nehmen.
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Hallo Henning,

Eine solch kurze symmetrische Antennen ist auf 80m im Speisepunkt extrem niederohmig, allerdings stark kapazitiv (ca. 0,7-j14500 Ohm).
Das Problem liegt eher darin den nötigen Einspeisestrom durch die Hühnerleiter zu schaffen.
Die mehreren tausend Volt bei 100W findet man am Ende des Dipols, deshalb sollte man möglichst Rohr verwenden und auf Endisolatoren ganz verzichten, am besten noch Koronakugeln anbringen.

Der R&S Breitbanddipol HX002 mit seinem 10m langem Dipol arbeitet bis 1KW Dauerstrich von 2-30 Mhz (1,6-30MHZ opt.) genau so wie ich es beschrieben habe.
Die Anpassung geschieht per L-Glied und der Balun ist kein Transformator sondern eine Gleichtaktdrossel.
Ich habe so ein Teil, steht bei DF0CG.

http://www2.rohde-schwarz.com/file_2517 ... dat_en.pdf

73
Peter

[1670256]

Eine solch kurze symmetrische Antennen ist auf 80m im Speisepunkt extrem niederohmig, allerdings stark kapazitiv (ca. 0,7-j14500 Ohm).
Das Problem liegt eher darin den nötigen Einspeisestrom durch die Hühnerleiter zu schaffen.
Die mehreren tausend Volt bei 100W findet man am Ende des Dipols, deshalb sollte man möglichst Rohr verwenden und auf Endisolatoren ganz verzichten, am besten noch Koronakugeln anbringen.

Hallo Peter,

da hast Du mich mißverstanden.

Wie Du richtig schreibst, ist die Impedanz ein sehr großer kapazitiver Blind- in Serie mit einem sehr kleinen Wirkwiderstand ("ca. 0,7-j14500 Ohm") - wobei -j14,5 kOhm schon sehr hoch sind, eine solche Antenne (Antennengüte 20.000) läßt sich nur noch unter extremen Verlusten anpassen (bei eine Spulengüte von 1000 sind das 5% Antennenwirkungsgrad).

Unter Vernachlässigung der Verluste der Anpaßschaltung hätte diese also die Aufgabe, 100W in 0,7 Ohm Wirkanteil umzusetzen, wozu etwa 12 A Elementstrom erforderlich sind. Und diese verursachen an -j14,5 kOhm einen Spannungsabfall von 180 kV (Klemmenspannung des Dipols), der zwar dem Strom gegenüber um nahezu 90° in der Phase verschoben ist, aber das macht es auch nicht besser.

Das Ergebnis ist allerdings unrealistisch, wegen der oben erwähnten Verluste der Anpaßschaltung bzw. des von Dir vorgeschlagenen, zu extremen Szenarios.

Nehmen wir realistischere Werte und berücksichtigen Verluste: 2x5m Alurohr mit 20 mm Durchmesser bei 3,6 MHz, dann liegt der Fußpunktwiderstand bei ca. (3-j1800) Ohm, davon sind ca. 2,8 Ohm Strahlungswiderstand (z.B. Janzen, Kurze Antennen).

1. Die symmetrischen "Verlängerungsspulen" im Anpaßgerät - sinnvollerweise direkt am Antennenfußpunkt angeordnet - seien hochwertig ausgeführt mit einer Güte von 1000, ergänzen also diesen Widerstand um (1,8+j1800) Ohm. Damit ergäbe sich ein reeller Widerstand von 4,8 Ohm, der dann mit einer unkritischen Schaltung verlustarm angepaßt werden kann.
Der Elementstrom im Fußpunkt beträgt also sqrt(100W/4,8 Ohm) = 4,5 A, und die Spannung am Fußpunkt 4,5A * 1800 Ohm = 8,1 kV. Die Antenne erreicht einen Wirkungsgrad von 2,8/4,8 = 58%.

2. Jetzt nehmen wir statt dessen ein Anpaßgerät mit geschalteten Ringkernen mit einer Spulengüte von z. B. 200, also bekommen wir zur Blindwiderstandskompensation (9+j1800) Ohm und damit einen reellen Widerstand von 12 Ohm. Das sind dann 2,9 A Elementstrom, 5,2 kV Fußpunktspannung und 23% Wirkungsgrad.

In jedem Fall eine Menge Spannung, die bei einer asymmetrischen Ausführung des Anpaßgeräts zur Hälfte an Balun/Mantelwellendrossel anliegt.

Eine zwischengeschaltete symmetrische Speiseleitung übernimmt einen Teil der Anpassung, damit werden die Spannungen am Anpaßgerät kleiner, bei allerdings zusätzlichen Verlusten in der Speiseleitung.

Sonstige Anmerkungen:

Natürlich steigt die Spannung zu den Dipolenden hin weiter an, allerdings bei kurzen Antennen viel weniger als bei langen (einfache Überlegung: im Grenzfall der "Antenne" der Länge Null gar nicht mehr).

Rohre verwenden sollte man insbesondere auch, um den Verlustwiderstand der Antennenleiter gegenüber dem Strahlungswiderstand klein zu halten.

HX002: sehr schönes Teil - die gespreizten Doppelleiter sorgen für etwas günstigere Verhältnisse (mehr Strahlungs- und weniger Blindwiderstand als in meinem Beispiel) - und die Anpaßschaltung arbeitet nicht ohne Grund mit Vakuumrelais.

Gruss Henning