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Worüber wir uns Sorgen machen, wenn wir Amateure eine Antenne installieren, ist SWR. Wenn Sie mit einem lokalen Sender sprechen, der sich in einer Kommunikationsentfernung befindet, die mit der von Ihnen installierten Antenne möglicherweise nicht zufriedenstellend ist, wird der lokale Sender sofort mit der Antwort «Haben Sie das SWR überprüft?» zurückkommen.
Das SWR einer im Freien installierten Antenne kann gemessen werden, indem ein SWR-Messgerät zwischen dem Funkgerät und der Antenne angeschlossen wird, wie in Abbildung 1 dargestellt. Wir wissen, dass das SWR-Messgerät bei der SWR-Messung so nah wie möglich an die Antenne angeschlossen werden sollte. Eigentlich installieren wir es in der Nähe eines Transceivers in Innenräumen.
Heutzutage ist es sehr praktisch, das SWR einfach ohne Sender zu messen, wenn Sie einen Antennenanalysator haben. Wie misst man das SWR einer Antenne am Handfunkgerät? In dieser Ausgabe werde ich darüber sprechen, wie wir das SWR einer Antenne messen können, die auf einem Handfunkgerät installiert ist.
Abbildung 1. Beispiel für eine SWR-Messung mit einem Pass-Through-Powermeter
1. Verhältnis von Wanderwellenleistung zu reflektierter Wellenleistung
In den letzten 20 Jahren sind Antennenanalysatoren bei Amateurfunkern beliebt geworden. Bis vor kurzem wurde für die SWR-Messung in der Regel ein durchgehendes Leitungsleistungsmessgerät verwendet, das das SWR messen kann, wie in Abbildung 1 gezeigt, und ich, Dr. FB, verstand, dass dies die einzige Möglichkeit war, das SWR zu messen. Das Prinzip der SWR-Messung ist dasselbe, egal ob es sich um einen Netzleistungsmesser oder einen Antennenanalysator handelt. Das Verhältnis der Spannung der Wanderwelle vom Transceiver zur Antenne und der Spannung der reflektierten Welle, die von der Antenne zum Transceiver zurückkehrt, wird auf einem analogen Messgerät oder digital angezeigt.
Bei einem Handfunkgerät wird die Antenne direkt mit dem Transceiver verbunden. Ich denke, dass es möglich ist, durch Anschließen wie in Abbildung 2 unten gezeigt, zu messen, aber leider kann dies nicht das SWR der Antenne messen.
Abbildung 2. SWR-Messung der Antenne eines Handgeräts (schlechtes Beispiel)
2. Die Antenne, die mit einem Handfunkgerät geliefert wird, funktioniert als vertikale Viertelwellen-Bodenantenne
Viele der flexiblen Antennen, die mit einem tragbaren Transceiver geliefert werden, arbeiten als vertikale 1/4λ geerdete Antennen. Apropos 1/4λ Bodenantenne, der Masseanteil spielt eine sehr wichtige Rolle. Im Falle eines Handfunkgeräts ist die Masse sehr instabil, da das Chassis als Masse verwendet wird und der Transceiver in der Hand verwendet wird.
Die Antenne besteht aus einem Stück Draht. Signale, die der Antenne zugeführt werden, haben eine sehr hohe Frequenz, wie z.B. 144 MHz oder 430 MHz, so dass das Antennenelement selbst auch Komponenten einer Spule (Induktivität) und eines Kondensators (Kapazität) aufweist. Und auch das innenliegende Chassis- und Antennenelement schafft Kapazität. Wenn diese kombiniert werden, kann davon ausgegangen werden, dass die Antenne und das Transceiver-Chassis eine äquivalente Schaltung bilden, wie in Abbildung 3 dargestellt. Wenn die RLC-Schaltung mit der Betriebsfrequenz mitschwingt, werden alle vom Transceiver ausgegebenen Signale der Antenne zugeführt, und das SWR ohne Rücksignale wird mit einem SWR von 1:1 zur idealen Antenne.
Die in Abbildung 2 gezeigte SWR-Messung zeigt jedoch, dass die Kapazität zwischen dem Antennenelement und dem Transceiver extrem gering ist, da die Antenne nicht direkt mit dem Transceiver verbunden ist. Mit anderen Worten, der Wert von C zwischen dem Antennenelement und dem in Abbildung 3 gezeigten Chassis liegt nahe Null, so dass Sie davon ausgehen können, dass die Resonanzfrequenz der Ersatzschaltung weit über 144 MHz und 430 MHz schwingt.
Abbildung 3. (Links) 1/4λ geerdete Antenne
(rechts) Ersatzschaltung der 1/4λ geerdeten Antenne
Dann ist eine 1/2λ (Halbwelle) Antenne sinnvoll, die keine Masse benötigt. Siehe die vorherige Ausgabe dieses Technical Trivia von Dr. FB.
3. Eine Idee der SWR-Messung für eine Antenne eines Handfunkgeräts
Dr. FB baute eine Vorrichtung, wie in Abbildung 5 gezeigt, mit einem ID-51 144/430MHz Dualband-Transceiver. In diesem Fall spielt es keine Rolle, ob der ID-51 einwandfrei funktioniert oder kaputt ist, da wir nur die ID-51-Karosserie und das innere Chassis benötigen. Kurz gesagt, ein Koaxialkabel wird direkt mit dem Antennenstecker verbunden. Nach dem direkten Anschließen des Koaxialkabels an den Antennenstecker ist es wichtig, die bei der Modifikation entfernten Schirmplatten wieder anzubringen, da diese Schirmplatten auch als Masse fungieren.
Abbildung 4. Beispiel für den Anschluss eines Koaxialkabels an ein ID-51
Abbildung 5. Modifikation zum Anschließen eines Koaxialkabels an den Antennenanschluss (mit ID-51)
Schließen Sie Ihre Lieblingsantenne an den modifizierten ID-51 an und verbinden Sie das Koaxialkabel mit dem Antennenanalysator, um das SWR der Antenne zu messen. Im tatsächlichen Betrieb wird der Transceiver bedient, während Sie ihn in der Hand halten, so dass es möglicherweise nicht möglich ist, genau zu messen, indem Sie einfach die Antenne am Transceiver anbringen, wie in Abbildung 6 dargestellt. Wie in Abbildung 7 gezeigt, ändert sich das SWR, wenn Sie den Transceiver in der Hand halten, daher ist es interessant zu sehen, wo Sie mit einer solchen Vorrichtung das SWR absenken können, wenn Sie es halten.
Abbildung 6. Messbeispiel Abbildung 7. SWR-Änderungen beim Halten des Transceivers
Eine 1/4λ-Antenne ist kurz und einfach zu bedienen, aber die Erdung ist wichtig. 1/2λ-Antennen haben jedoch den Vorteil, dass sie die Erdung ignorieren, aber das Element ist länger. Beide haben ihre Vor- und Nachteile.
Abbildung 8. 400 mm (handelsübliche V/U-Peitschenantenne) und 177 mm (mitgelieferte flexible Antenne)
Die Antenne mit der Elementlänge von 400 mm in Abbildung 8 hat eine VHF- (1/4λ) und UHF- (1/2λ) Konfiguration. Über die Messergebnisse wird in der nächsten Ausgabe berichtet.
Quelle: FB News