Umwegleitung

Eine weitere Möglichkeit zur Unterdrückung von Mantelwellen besteht darin, eine $\lambda / 2$-Umwegleitung zu verwenden.

AG420: Ein Dipol soll mit einem Koaxkabel gleicher Impedanz gespeist werden. Dabei erreicht man einen Symmetriereffekt zum Beispiel durch ...

Wie eine solche Umwegleitung funktioniert, sei im Folgenden erklärt.

Eine symmetrische Antenne benötigt an beiden Anschlusspunkten eine HF-Spannung gegenüber Erde. Hierbei müssen die Spannungen betragsmäßig gleich groß sein, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen, also $\qty{180}{\degree}$ phasenverschoben.

Eine solche Phasenverschiebung lässt sich mittels einer $\lambda / 2$-Umwegleitung erreichen. So kann man beispielsweise beide Anschlusspunkte eines Faltdipols an den Innenleiter anschließen, wobei der eine Anschlusspunkt hinter einer Umwegleitung angeschlossen wird, die eine $\qty{180}{\degree}$-Phasenverschiebung erzeugt.

Der Schirm des Koxialkabels weist dann Erdpotential auf und es entstehen keine Mantelwellen.

Aufpassen muss man jedoch mit den Impedanzen. Obwohl die Umwegeleitung nicht direkt die Impedanz transformiert, so ergibt der Anschluss einer Antenne auf diese Weise dennoch eine Transformation der Impedanz. Die Antenne muss einen vier mal höhere Impedanz als das Koaxialkabel aufweisen, damit Anpassung vorliegt. Ursache hierfür, ist dass jeder Anschlusspunkt der Antenne gegenüber Erde nur den halben Widerstand aufweist, beide Anschlusspunkte jedoch parallel, d. h. beide am Innenleiter, angeschlossen werden.

Für die beiden folgenden Fragen zur Umwegeleitung reicht es sich zu merken, dass es sich bei der dargestellten Antenne um einen Faltdipol handelt und eine $\lambda/2$-Umwegleitung eine $\qty{180}{\degree}$-Phasenverschiebung erzeugt.

AG423: Was zeigt diese Darstellung?
1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung eines schleifenförmigen horizontalen Leiters mit Anschluss an eine ringförmige Koaxialkabel-Schleife.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt die schematische Darstellung eines schleifenförmigen horizontalen Leiters mit Anschluss an eine ringförmige Koaxialkabel-Schleife. Der horizontale Leiter besteht aus einem ununterbrochenen Teil oben und parallel dazu einem in der Mitte aufgetrennten Teil darunter. Unterhalb des horizontalen Leiters ist eine ringförmige Schleife aus Koaxialkabel und ein nach unten führendes Koaxialkabel mit der Beschriftung „60 Ω“ zu sehen. Von der Mitte des ununterbrochenen Teils führt eine Verbindung zum Außenmantel des abgehenden Koaxialkabels. Das eine Ende des aufgetrennten Teils ist mit dem Innenleiter am linken Ende der Koaxialkabel-Schleife und mit dem Innenleiter des abgehenden Koaxialkabels verbunden. Das andere Ende des aufgetrennten Teils führt zum Innenleiter am rechten Ende der Koaxialkabel-Schleife. Außerdem sind die Außenleiter der Koaxialkabel-Schleife und des abgehenden Koaxialkabels miteinander verbunden. Ein auf die Koaxialkabel-Schleife zeigender Pfeil ist mit der Formel „l = λ/2 · V_K“ beschriftet. Über dem horizontalen Leiter ist ein Pfeil zu beiden Seiten mit der Beschriftung „λ/2“ eingezeichnet.

Der Anschluss des Koax-Schirms an den Mittelpunkt des Faltdipols ist optional und hat oft mechanische Gründe (z. B. kann so der Faltdipol leitend mit einem geerdeten Metallträger verbunden werden).

AG424: Zur Anpassung von Antennen werden häufig Umwegleitungen verwendet. Wie arbeitet die folgende Schaltung?
1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung eines schleifenförmigen horizontalen Leiters mit Anschluss an eine ringförmige Koaxialkabel-Schleife.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt die schematische Darstellung eines schleifenförmigen horizontalen Leiters mit Anschluss an eine ringförmige Koaxialkabel-Schleife. Der horizontale Leiter besteht aus einem ununterbrochenen Teil oben und parallel dazu einem in der Mitte aufgetrennten Teil darunter. Unterhalb des horizontalen Leiters ist eine ringförmige Schleife aus Koaxialkabel und ein nach unten führendes Koaxialkabel mit der Beschriftung „60 Ω“ zu sehen. Von der Mitte des ununterbrochenen Teils führt eine Verbindung zum Außenmantel des abgehenden Koaxialkabels. Das eine Ende des aufgetrennten Teils ist mit dem Innenleiter am linken Ende der Koaxialkabel-Schleife und mit dem Innenleiter des abgehenden Koaxialkabels verbunden. Das andere Ende des aufgetrennten Teils führt zum Innenleiter am rechten Ende der Koaxialkabel-Schleife. Außerdem sind die Außenleiter der Koaxialkabel-Schleife und des abgehenden Koaxialkabels miteinander verbunden. Ein auf die Koaxialkabel-Schleife zeigender Pfeil ist mit der Formel „l = λ/2 · V_K“ beschriftet. Über dem horizontalen Leiter ist ein Pfeil zu beiden Seiten mit der Beschriftung „λ/2“ eingezeichnet.

Obwohl sich durch die Verschaltung insgesamt eine 1:4-Impedanztransformation ergibt, wird in der Umwegeleitung selbst keine Impedanztransformation vorgenommen.


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