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Antennen benötigen manchmal eine Anpassung von der Antenne auf die Betriebsfrquenz.
Das sind Antennentuner. Auch Matchbox genannt. Solche sind dann notwendig, wenn wir mit einer festen Strahlerlänge verschiedene Bänder nutzen wollen. Eine klassische Art, einen 40m langen Draht an folgende Bänder anzupassen: 80-,40-,20- & 10m Band. Das geht mit s.G. Oberwellenerregung. 80m ist die Grundfrequenz, die folgenden sind harmonische Wellen und lassen sich gut anpassen. Hier eignet sich ein Fuchskreis.
Antennen haben in der Regel eine Resonanzfrequenz Fo und eine Impedanz Z. Mehrbandantennen evt. nur eine oder gar keine Fo in einem Amateurband. Antennen haben auch einen s.G. Fusspunkwiderstand. In der Regel soll dieser in der Nähe von 50 Ohm Impedanzwiderstand sein. Ist er das nicht, müssen wir anpassen. Auf eine Impedanz von 50Ω am Speisepunkt der Antenne mittels einem Antennetuner.
Ist unsere Generatorimpedanz (der Sender) und die Übertragungsimpedanz (das Kabel) auch bei 50 Ohm, so haben wir SWR 1:1
Ist die Impedanz die Hälfte oder das doppelte von 50 Ohm (25Ohm oder 100Ohm), so haben wir ein SWR von 1:2. Bei 200 Ohm oder 12.5 Ohm somit SWR 1:3
Ein Antennenstrahler oder ein Draht hat eine kleine Impedanz gegenüber der Wellenlänge, wenn er kleiner als ein Viertel der Wellenlänge ist. Oder ein ungerades vielfaches davon wie 3/4 Lamda usw.. Bei 1/4 Wellenlänge(n) haben wir optimale Verhältnisse für 50Ω Speisung.
Ein Dipol hat 2 mal 1/4 Lamda lange Strahler. Aber man sagt natürlich Halbwellendipol.
Bsp.: Ist ein Draht 12m lang, so ist er für das 80m Band kürzer als 1/4 Lamda, also <20m.
Bei 40m ist er bereits länger als 1/4 Lamda und somit ist seine Impedanz bereits höher
als 50Ohm.
Auf dem 20m Band sieht das mit 12m anders aus. Da ist der Strahler eigentlich viel zu lang und hat somit eine hohe Impedanz. Ausser es wäre sehr nahe bei 3/4 Lamda, was ja 15m wäre. Ist er aber mit 12m nicht.
Somit müssen wir je nach Band, entweder nach oben oder nach unten transformieren. Das ist dann Anpassung der Impedanz.
Für Mehrbandbetrieb wählt man idealerweise eine Drahtlänge, die in keinem Amateurband resonant ist. HB9TPT wählt an seinem Doublet 9m Feederleitung (Wireman) und zwei mal 25m Draht als inv. Vee
Somit gibt das eine Strahlerlänge von 2 mal 34m. Diese Länge hat es in sich, denn so hat der ATU (Automatik-Tuner) in keinem Band ein Spannungs- oder Strommaximum.
Ist der Strahler oder Draht eine halbe Wellenlänge lang (oder ein vielfaches davon), so ist er ebenfalls Hochohmig und dann reden wir von einer s.G. Spannungsspeisung. Anders ein Dipol, der auf eine einezelne Frequenz durch seine länge abgestimmt ist, ist niederohmig und somit Stromgespiesen. Das Spannungsmaximum ist dann an den Enden des Strahlers.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Anpassung vorzunehmen. In der Regel wird das mit Kondensatoren und Spulen realisiert. Wir reden da von Kapazitäten und Induktivitäten.
Ein Kondensator hat eine Kapazität und nenn sich: C
Eine Spule hat eine Induktivität und nennt sich: L
Somit haben wir ein C und ein L das wir entweder paralell oder in Serie schalten können.
Ein L/C in Serie ist ein s.G. Saugkreis
Ein L/C parallel ist ein Paralellschwingkreis.
Der passive Vierpol ist je nach Schaltung ein Hoch- oder Tiefpassfilter. Liegt das C im Längszweig, haben wir einen Hochpass, der die tiefen Frequenzen dämpft.
Ist aber das C im Querzweig vom Vierpol, arbeitet sie (die Schaltung) als Tiefpassfilter und unterdrückt die hohen Frequenzen.
Bei einem bekannten Hochpassfilter, dem PI-Filter, sind im Querzweig sogar 2 Kondensatoren. Einer vor der Spule und einer nach der Spule.
Eine Impedanzanpassung des Strahlers nach oben (zu kurzer Strahler) ereichen wir, wenn wir in einem passiven Vierpol ein C nach der Spule im Querzweig haben.
Wollen wir die Impedanz nach unten anpassen (Stahler zu lang), platzieren wir das C vor die Spule im Querzweig.
Sinnvollerweise, bzw. unbeding notwendig sind für unsere Zwecke (verschiedene Stahlerlängen und verschiedene Wellenlängen) verstellbare L und C. Also s.G. Drehkondensatoren und Rollspulen oder Spulen mit Abgriffen, die über Schalterstellungen gewählt werden können.
Wird eine Antennne nur für ein Band abgestimmt, sind die Werte oftmals Fest und können nicht einfach so verändert werden.
Eine Anpassung hat bei der Antenne stattzufinden. Besonders geeignet sind s.G. automatische Tuner, auch ATU genannt. Einen solchen ist bei HB9TPT auch im Einsatz. Dieser ist mit einer CPU unterstützen Schaltung ausgerüstet und benötigt 12V Stroversorgung bei 1A Strom, also etwa 12W DC. Dies kann mit eintsprechenden AC/DC Weichen über das Koaxiale Antennekabel geführt werden.