Antennenanpassung mit Stub (Stichleitung)

Antworten
Benutzeravatar
Nasa
Santiago 7
Beiträge: 504
Registriert: Sa 14. Apr 2018, 09:02
Standort in der Userkarte: 74564 Crailsheim
Kontaktdaten:

Antennenanpassung mit Stub (Stichleitung)

#1

Beitrag von Nasa »

Manche haben vielleicht schon einmal davon gehört, das man Antennen mit der Hilfe eines Stub (zu Deutsch Stichleitung) anpassen kann.
Beispiele sind die Sirio Gainmaster 5/8 oder auch eine endgespeiste Halbwelle können damit erfolgreich angepasst werden.

Im Gegensatz zum Thema "SWR und Kabellänge" spreche ich bei einem Stub von keiner Transformationsleitung, da eine Transformation für mich bedeutet das ein Eingangssignal umgewandelt wird (transformiert) in ein Ausgangssignal. Der Fachmann spricht von einem Zweitor, beschrieben z.B. durch S-Parameter. Ein Stub hingegen ist ein Eintor, der zwar dieselben physikalischen Zusammenhänge ausnutzt, aber doch eher passiv an einer Anpassung mitwirkt. Wir werden das in nachfolgendem Beitrag noch genauer sehen.

Wer meinen Beitrag "SWR und Kabellänge" gelesen (und verstanden) hat, weiß nun das man mit einem 50 Ohm-Kabel als Transformationsleitung alleine niemals auf ein Z=50 Ohm bzw. SWR von 1 transformieren kann. :paper:

Trotzdem scheint es nicht jedem klar zu sein, wo die Unterschiede liegen.

Also auf ein neues :wall:

Wie schon oben gezeigt, kann das SWR durch eine Transformationsleitung alleine nicht verbessert werden.
Eine Antenne mit z.B. reellen Z=100Ohm bleibt auf einem SWR von 2.

Es gibt aber einen Ausweg!

Ein Stub ist z.B. ein Stück Koaxialkabel bestimmter Länge, bei der das Ende entweder offen oder kurzgeschlossen (Kurzschluß-Stub) ist.

Je nach Frequenz und Länge des Stub, verhält sich dieser entweder wie ein kapazitiver (+jX) oder induktiver (+jX) Blindwiderstand hoher Güte.
Man könnte prinzipiell daher den Stub auch gegen einen passenden Kondensator oder Spule ersetzen.


So, wie kann man jetzt den Stub zur Anpassung verwenden?

Wir haben also gesehen, das wir mit unserer 50 Ohm-Speiseleitung alleine keine Anpassung erreichen können.
Aber wir haben gesehen, das durch dieses Kabel dennoch eine Transformation der Impedanz um den 50 Ohm-Punkt erfolgt.
Der Trick ist nun, den Stub an einer passenden Stelle parallel zur Speiseleitung zu schalten, so das
an dieser Stelle die daraus resultierende Impedanz die gewünschte reelle Impedanz Z=50+j0 Ohm ergibt und der vorhandene Blindanteil kompensiert wird.
Für die Spezialisten: Ein ungewünschter Blindanteil kann mit seinem konjungiert komplexen Blindanteil kompensiert werden,
d.h. ein kapazitiver Blindwiderstand durch einen entsprechenden induktiven Blindwiderstand und umgekehrt.

Hier unser Beispiel mit dem 100 Ohm-Widerstand:
Stub Sch.png
Ganz Links der 100 Ohm-Widerstand den wir anpassen wollen. Es folgt ein Stück Koaxialkabel RG58C/U mit dem parallel geschalteten Kurzschluß-Stub. Dieser wirkt hier induktiv und bringt uns daher erfolgreich in den 50 Ohm-Punkt. Das alles gilt natürlich nur für eine Frequenz, hier 27MHz (Bandmitte).

Die Länge der nachfolgenden Speiseleitung hat hier keinerlei Auswirkung auf die Anpassung selbst.

Im Smith-Diagramm:
Stub Smith.png




Zuletzt noch das erwähnte Beispiel einer endgespeisten Halbwelle. Hier haben wir den Sonderfall, das die Summe aus Länge der Transformationsleitung + Stub = Lambda /4 ergibt. Warum? Weil gerade bei dieser Länge JEDES Koaxialkabel von Kurzschluß auf hochohmig transformiert. Unten haben wir den Kurzschluß, oben haben wir (reelle) ca. 2500 Ohm, somit gibt es einen passenden 50 Ohm-Punkt.


Die Anpassung im Überblick:
Endgespeiste Halbwelle.png

Für Fragen stehe ich gerne zur Verfügung.

Gruß,
Lothar
QTH Crailsheim - Locator JN59BD
Benutzeravatar
Nasa
Santiago 7
Beiträge: 504
Registriert: Sa 14. Apr 2018, 09:02
Standort in der Userkarte: 74564 Crailsheim
Kontaktdaten:

Re: Antennenanpassung mit Stub (Stichleitung)

#2

Beitrag von Nasa »

Erst einmal eine Fehlerkorrektur. Leider sind eigene Beiträge nur eine begrenzte Zeit editierbar. :clue:
Es muss oben natürlich stehen:
Je nach Frequenz und Länge des Stub, verhält sich dieser entweder wie ein kapazitiver (-jX) oder induktiver (+jX) Blindwiderstand hoher Güte.
Dann zu Deinen Fragen Andreas.

Die Verluste treten im Beispiel mit der Halbwelle hauptsächlich in der hellblauen Transformationsleitung T1 auf.
Der Stub ist hier ja relativ kurz und eher unbedeutend und nur mit 0.0358W an den Verlusten beteiligt.
Im übrigen ist da auch ein Fehler .. ich habe vergessen das Kabel-Modell auf RG58 umzustellen .. aber die Veränderung ist minimal.

Man kann das einfach im Schaltbild ablesen .. da steht <-W; das ist die in den Block (von rechts) eingespeiste Leistung.
Der Generator "sendet" mit 1 Watt .. am Beispiel der Halbwelle bleiben dann noch ca. 0.56W übrig also ein Verlust von knapp 3 dB
oder eine halbe S-Stufe.

Bei den von Dir verlinkten Seiten wird einmal ein 80m-Dipol endgespeist. Da sind die Längen natürlich extrem und dementsprechend auch die Verluste.
In Deinem zweiten Link gibt es eine Grafik .. das Ergebnis deckt sich ungefähr mit dem Ergebnis hier würde ich sagen.

Eine Anpassung mit PTFE-Koaxialkabel oder Zweidrahtleitung (z.B. 300Ohm-Hühnerleiter) ist natürlich bedeutend besser und verlustärmer.
Kann man im Programm übrigens alles auswählen und sich anschauen. Aber das kann jeder mit dem Programm schon selber machen ;-)

Gruß,
Lothar
QTH Crailsheim - Locator JN59BD
Antworten

Zurück zu „CB - Antennen“