Antennen und Übertragungsleitungen

Polarisation II

  • Polarisation einer Antenne bezieht sich auf die Ausrichtung des elektrischen Feldes
  • In Hauptstrahlrichtung
  • In Bezug zur Erdoberfläche
  • Die Polarisationsrichtung kann nicht immer an der Bauform der Antenne erkannt werden
EG222: Die Polarisation einer Antenne ...

A: wird nach der Ausrichtung der magnetischen Feldkomponente in der Hauptstrahlrichtung in Bezug zur Erdoberfläche angegeben.

B: entspricht der Richtung der magnetischen Feldkomponente des empfangenen oder ausgesendeten Feldes in Bezug auf die Nordrichtung (Azimut).

C: entspricht der Richtung der elektrischen Feldkomponente des empfangenen oder ausgesendeten Feldes in Bezug auf die Nordrichtung (Azimut).

D: wird nach der Ausrichtung der elektrischen Feldkomponente in der Hauptstrahlrichtung in Bezug zur Erdoberfläche angegeben.

Antennenformen II

Symmetrie

  • Mittengespeiste Dipole sind symmetrische Antennen
  • Weist an beiden Polen (z.B. den Einspeisepunkten) bis auf das Vorzeichen die gleiche Spannung gegenüber Erde auf
  • Bei Dipolen und darauf basierenden Yagi-Uda-Antennen der Fall
  • Die Groundplane-Antenne ist unsymmetrisch, da sie am Anschlusspunkt der Radiale Erdpotential hat
EG213: Welche Antenne gehört nicht zu den symmetrischen Antennen?

A: Faltdipol

B: mittengespeister $\lambda$/2-Dipol

C: Lang-Yagi-Uda

D: Groundplane

Schleifenantennen

  • Draht von insgesamt etwa einer Wellenlänge
  • In Form eines Kreises, Quadrats, Dreiecks, …
  • Beliebt: Delta-Loop-Antenne in Form eines Delta (Δ), da nur ein Mast benötigt wird
EG101: Wie nennt man eine Schleifenantenne, die aus drei gleich langen Drahtstücken besteht?

A: 3-Element-Beam

B: W3DZZ-Antenne

C: 3-Element-Quad-Loop-Antenne

D: Delta-Loop-Antenne

Magnetic-Loop

  • Magnetische Ringantenne, da Abstrahlung im Nahfeld über das Magnetfeld erfolgt
  • Ca. $\frac{\lambda}{10}$ Umfang
  • Wirkungsgrad bei 1 %-10 % im Sendebetrieb
  • Weniger Störungen bei elektrisch leitfähigen oder dämpfenden Gegenständen im Nahfeld
EG105: Welche Antennenform eignet sich für Sendebetrieb und weist dabei im Nahfeld ein starkes magnetisches Feld auf?

A: Eine Cubical-Quad-Antenne

B: Eine magnetische Ringantenne mit einem Umfang von etwa $\lambda$/10

C: Eine Ferritstabantenne

D: Ein Faltdipol

Endgespeiste Antennen

  • Speisung vom Ende her
  • Länge häufig $\frac{\lambda}{2}$
  • Benötigt eine höhere Spannung

Fuchs-Antenne

  • Verwendung eines Anpassglieds (Transformator)
  • Oft verwendet: Fuchskreis
EG104: Welche Antennenart ist hier dargestellt?

A: Dipol-Antenne

B: Fuchs-Antenne

C: Windom-Antenne

D: Groundplane-Antenne

EG103: Welche Antenne ist hier dargestellt?

A: Einband-Drahtantenne mit Preselektor

B: Einseitig geerdeter Winkeldipol mit Oberwellenfilter

C: Endgespeiste Antenne mit einfachem Anpassglied

D: Endgespeiste Antenne mit Collins-Filter zur Anpassung

Richtwirkung

  • Darstellung als Strahlungsdiagramm
  • Für eine Ebene wird in jede Richtung der Gewinn bzw. Feldstärke oder Strahlungsleistung aufgetragen
  • Je weiter der Graphenverlauf vom Mittelpunkt entfernt ist, umso größer der Gewinn bzw. umso höher die Feldstärke und Strahlungsleistung im Fernfeld
  • Oft wird Antenne mit darin dargestellt

Richtwirkung eines Dipols

  • Strahlt rechtwinklig vom Draht ab
  • In einer Ebene betrachtet ergeben sich Keulen neben dem Dipol
  • Ein vertikaler Dipol strahlt rund herum ab
EG215: Für welche Antenne ist dieses Strahlungsdiagramm typisch?

A: Groundplane

B: Halbwellendipol

C: Kugelstrahler

D: Yagi-Uda-Antenne

EG214: Welches der Bilder zeigt das Strahlungsdiagramm eines Halbwellendipols?
A:
B:
C:
D:

Vertikaler Halbwellendipol

  • Ein vertikal montierter Halbwellendipol hat eine flache Abstrahlung
  • Beliebt im DX-Betrieb oder Kontakten über Direkt- oder Bodenwelle
EG219: Eine $\lambda$/2-Vertikalantenne erzeugt ...

A: elliptische Polarisation.

B: zirkulare Polarisation.

C: einen flachen Abstrahlwinkel.

D: einen hohen Abstrahlwinkel.

5/8λ-Antenne

  • Gegen Erde oder Fahrzeugkarosserie erregte 5/8λ-Antenne
  • Spezialfall einer Vertikalantenne
  • Die Länge ist so gewählt, damit sich ein optimaler Gewinn ergibt
EG108: Warum ist eine 5/8-$\lambda$-Antenne besser als eine $\lambda$/4-Antenne für VHF-UHF-Mobilbetrieb geeignet? Sie ...

A: hat mehr Gewinn.

B: ist weniger störanfällig.

C: ist leichter zu montieren.

D: verträgt mehr Leistung.

Groundplane-Antenne

  • Strahlt rechtwinklig zum Strahler ab
  • Strahlungsdiagramm wird von oben betrachtet
  • Nahezu ein Rundstrahler, bis auf den Bereich der Radiale
EG216: Für welche Antenne ist dieses Strahlungsdiagramm typisch?

A: Yagi-Uda

B: Dipol

C: Kugelstrahler

D: Groundplane

Richtantenne

  • Gewinn ist in eine Richtung deutlich höher als in andere Richtungen
EG217: Dieses Strahlungsdiagramm ist typisch für ...

A: einen Halbwellendipol.

B: eine Richtantenne.

C: eine Marconi-Antenne.

D: einen Viertelwellenstrahler.

Antennen für UHF/VHF/SHF

  • Nur für hohe Frequenzen geeignet
  • Im Kurzwellenbereich unüblich, da sie unhandliche Größen erreichen würden

Weitere Antennen für Kurzwelle

  • Die Windom-Antenne ist eine Mehrbandantenne, die aufgrund zwei unterschiedlich langer Schenkel eine Anpassung für mehrere Frequenzen erlaubt
  • Die W3DZZ-Antenne ist ein Dipol für 40m und 80m, deren Enden sich durch Sperrkreise bei 40m verkürzen
EG106: Was sind gebräuchliche Kurzwellen-Amateurfunksendeantennen?

A: Langdraht-Antenne, Yagi-Uda-Antenne, Dipol-Antenne, Windom-Antenne, Delta-Loop-Antenne

B: Langdraht-Antenne, Groundplane-Antenne, Parabolantenne, Windom-Antenne, Delta-Loop-Antenne

C: Schlitzantenne, Groundplane-Antenne, Hornstrahler, Dipol-Antenne, Windom-Antenne

D: Groundplane-Antenne, Dipol-Antenne, Windom-Antenne, Delta-Loop-Antenne, Patchantenne

EG107: Sie wollen verschiedene Antennen für den Funkbetrieb auf Kurzwelle für das 80 m-Band testen. Welche drei Antennen sind besonders geeignet?

A: Kreuz-Yagi-Uda, Groundplane-Antenne, Dipol

B: Dipol, Delta-Loop, Parabolspiegel

C: Dipol, Sperrtopfantenne, W3DZZ-Antenne

D: Dipol, Delta-Loop, W3DZZ-Antenne

Antennenlänge und -resonanz

  • Die Drähte einer Antennen können eine beliebige Länge oder Form haben
  • Jedoch ist dann deren Wellenwiderstand anders
  • Dieser Wellenwiderstand muss an die Speiseleitung angepasst werden, z.B. durch einen Balun
EG102: Eine Drahtantenne für den Amateurfunk im KW-Bereich ...

A: muss eine Länge von $3/4 \lambda$ haben.

B: muss genau $\lambda/4$ lang sein.

C: muss unbedingt $\lambda/2$ lang sein.

D: kann grundsätzlich eine beliebige Länge haben.

EG109: Berechnen Sie die elektrische Länge eines 5/8 $\lambda$ langen Vertikalstrahlers für das 10 m-Band (28,5 MHz).

A: 3,29 m

B: 6,58 m

C: 5,26 m

D: 2,08 m

Lösungsweg

Anstatt direkt die ungefähre Wellenlänge des 10m-Bands zu verwenden, wird hier erst die angegebene Frequenz in die exakte Wellenlänge umgerechnet.

$$\begin{equation} \begin{split} l &= \frac{5}{8}\lambda\\ &= \frac{5}{8} \cdot \dfrac{300}{28,5MHz}\\ &= \frac{5}{8} \cdot 10,53m\\ &= 6,58m\\ \end{split} \end{equation}$$

Faltdipol

  • Ein Draht einer Wellenlänge wird an den Enden zur Länge eines Halbwellen-Dipols umgebogen
  • Die Einspeisung ist immer noch in der Mitte
EG110: Die Länge des Drahtes zur Herstellung eines Faltdipols entspricht ...

A: einer Halbwellenlänge.

B: einer Wellenlänge.

C: zwei Wellenlängen.

D: vier Wellenlängen.

Verkürzungsfaktor I

Wellenausbreitung in Luft und Vakuum:

$\lambda = \dfrac{c}{f}$

EG201: Der Verkürzungsfaktor ist ...

A: die Wurzel aus dem Verhältnis von Induktivität zur Kapazität einer Leitung.

B: das Verhältnis von Durchmesser zur Länge eines Leiters.

C: das Verhältnis des Leiterwiderstandes zum Fußpunktwiderstand der Antenne.

D: das Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit entlang einer Leitung zur Ausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum.

  • Korrekturfaktor hängt von Drahtdurchmesser, Isolierung und Umgebungseinflüssen ab
  • Bei Drahtantennen sind diese für Resonanz um ca. 5 % zu kürzen
EG202: Welcher Prozentsatz entspricht dem Verkürzungsfaktor (Korrekturfaktor), der üblicherweise für die Berechnung der Länge einer Drahtantenne verwendet wird?

A: 66 %

B: 100 %

C: 95 %

D: 75 %

Fußpunktimpedanz I

Mittengespeister Dipol

  • Speiseimpedanz 73,1 Ω
  • Im Freiraum, also bei einer Aufbauhöhe von min. einer Wellenlänge
  • Recht nahe bei 50 Ω
EG207: Die Fußpunktimpedanz eines mittengespeisten Halbwellendipols in einer Höhe von mindestens einer Wellenlänge über dem Boden beträgt ungefähr ...

A: 30 Ω.

B: 600 Ω.

C: 50 Ω.

D: 75 Ω.

Mittengespeister Dipol

  • Bei geringerer Aufbauhöhe kommt es zu Wechselwirkungen mit dem Boden
  • Speiseimpedanz ca. 40 Ω bis 90 Ω
EG208: Der Fußpunktwiderstand in der Mitte eines Halbwellendipols beträgt je nach Aufbauhöhe ungefähr ...

A: 100 bis 120 Ω.

B: 120 bis 240 Ω.

C: 40 bis 90 Ω.

D: 240 bis 600 Ω.

EG209: Welchen Eingangswiderstand hat ein gestreckter mittengespeister Halbwellendipol?

A: ca. 240 bis 300 Ω

B: ca. 40 bis 90 Ω

C: ca. 120 Ω

D: ca. 30 Ω

Faltdipol

  • Antennenabschnitte sind teilweise parallel geführt
  • Verdoppelt die Spannung
  • Halbiert den Strom
  • $R = \frac{2 \cdot U}{\frac{I}{2}} = 4 \cdot \frac{U}{I}$
  • Speiseimpedanz vervierfacht sich: ca. 240 Ω bis 300 Ω
EG210: Welchen Eingangs- bzw. Fußpunktwiderstand hat ein Faltdipol?

A: ca. 120 Ω

B: ca. 30 bis 60 Ω

C: ca. 240 bis 300 Ω

D: ca. 60 Ω

Groundplane-Antenne

  • Ein Dipolschenkel entfällt und wird durch eine Erde mit möglichst geringem Widerstand ersetzt
  • Hälfte eines Dipols im Freiraum
  • → Speisewiderstand: $\dfrac{73,1 Ω}{2} \approx 37 Ω$
  • Radiale um 45° nach unten abwinkeln ergibt zusätzliche Abstrahlung
  • → Speisewiderstand: 50 Ω
EG211: Welchen Eingangswiderstand hat eine Groundplane-Antenne?

A: ca. 60 bis 120 Ω

B: ca. 600 Ω

C: ca. 30 bis 50 Ω

D: ca. 240 Ω

Yagi-Uda Antenne II

Funktionsprinzip

  • Einspeisung an Strahler ausgeführt als Dipol oder Faltdipol
  • Welle trifft auf längeren Reflektor und kürzeren Direktor
  • Es kann auch mehrere Direktoren geben
EG111: Das folgende Bild enthält eine einfache Richtantenne. Die Bezeichnungen der Elemente in numerischer Reihenfolge lauten ...

A: 1 Direktor, 2 Strahler und 3 Reflektor.

B: 1 Reflektor, 2 Strahler und 3 Direktor.

C: 1 Strahler, 2 Direktor und 3 Reflektor.

D: 1 Direktor, 2 Reflektor und 3 Strahler.

Parasitäre Elemente

  • Reflektor und Direktor schwingen ohne elektrische Verbindung zum Strahler zu haben
  • Haben auch keine Antenneneinspeisung
  • Nehmen dennoch Energie auf und geben sie wieder ab
EG212: An welchem Element einer Yagi-Uda-Antenne erfolgt die Energieeinspeisung? Sie erfolgt am ...

A: Direktor

B: Strahler und am Reflektor gleichzeitig

C: Reflektor

D: Strahler

Richtwirkung

  • Zwischen Strahler und Elementen gibt es eine räumliche und zeitliche Phasenverschiebung
  • Durch die Überlagerung der Abstrahlung entsteht eine Richtwirkung
  • Destruktive Interferenz: Wellen löschen sich aus
  • Konstruktive Interferenz: Wellen verstärken sich

Strahlungsdiagramm

  • Große Hauptkeule in Richtung der Direktoren
  • Kleine Nebenkeulen und insbesondere Rückkeule
EG218: Für welche Antenne ist dieses Strahlungsdiagramm typisch?

A: Dipol

B: Yagi-Uda

C: Kugelstrahler

D: Groundplane

Parabolspiegel I

Mikrowellen

  • Frequenzen zwischen 1 GHz und 300 GHz
  • Wellenlänge von Millimetern bis wenigen Dezimetern
  • Können von Metallen reflektiert werden

Parabolspiegel

  • Parabolisch geformte Metalloberfläche oder engmaschiges Gitter
  • Parallel einfallende Wellen werden auf einem Punkt vor dem Spiegel gebündelt
EG113: Eine scharf bündelnde Antenne für den Mikrowellenbereich besteht häufig aus einem ...

A: paraboloid geformten Spiegelkörper und einer Erregerantenne (Feed).

B: zylindrisch konvex geformten Spiegelkörper und einer Erregerantenne (Feed).

C: paraboloid geformten Spiegelkörper und einem isotropen Strahler.

D: hyperbolisch konkav geformten Spiegelkörper und einem isotropen Strahler.

Beugungseffekt

  • Durch die Welleneigenschaften kommt es zu Beugungseffekten
  • Bündelung kommt nicht genau in einem Punkt zustande
  • Abweichung kann durch Größe der Schüssel kompensiert werden
  • Gewinn wird dadurch erhöht
  • Optimal: Einige Wellenlängen oder mehr
EG114: Welcher Durchmesser sollte für eine Parabolspiegelantenne im Hinblick auf möglichst hohen Gewinn gewählt werden?

A: Höchstens drei Wellenlängen (Lambda) der verwendeten Frequenz.

B: Genau zwei Wellenlängen (Lambda) der verwendeten Frequenz.

C: Eine Wellenlänge (Lambda) der verwendeten Frequenz.

D: Mindestens fünf Wellenlängen (Lambda) der verwendeten Frequenz.

Strom- und Spannungsspeisung I

Speisewiderstand

  • Eine Antenne wird mit Spannung und Strom gespeist
  • Deren Verhältnis zueinander ergibt den Speisewiderstand
  • Für Leistung müssen immer Spannung und Strom vorhanden sein
  • Wäre eines von beiden 0, erfolgt keine Leistungsabgabe
  • Speisewiderstand hängt vom Ort der Einspeisung ab

Stromgespeiste Antennen

  • Hoher Strom bei vergleichsweise geringer Spannung am Speisepunkt
  • Niedriger Speisewiderstand
  • ca. 36 Ω bis 100 Ω
  • Niederohmiges Verhalten

Spannungsgespeiste Antenne

  • Hohe Spannung bei vergleichsweise geringem Strom am Speisepunkt
  • Hoher Speisewiderstand
  • ca. 1500 Ω bis 4000 Ω
  • Hochohmiges Verhalten

Einspeisung am Halbwellendipol

  • Ladungsträger schwingen hin und her
  • In der Mitte werden besonders viele Ladungsträger bewegt → Strombauch
  • An den Enden entstehen besonders hohe Spannungen → Spannungsbauch
  • Wenige Ladungsträger → Stromknoten
  • Keine Spannung → Spannungsknoten
  • Strombauch in der Mitte
  • Spannungsbauch an den Enden
  • Stromknoten an den Enden
  • Spannungsknoten in der Mitte
EG203: Welche Aussage zur Strom- und Spannungsverteilung auf einem Dipol ist richtig?

A: An den Enden eines Dipols entsteht immer ein Spannungsknoten und ein Strombauch.

B: Am Einspeisepunkt eines Dipols entsteht immer ein Spannungsknoten und ein Strombauch.

C: An den Enden eines Dipols entsteht immer ein Stromknoten und ein Spannungsbauch.

D: Am Einspeisepunkt eines Dipols entsteht immer ein Spannungsbauch und ein Stromknoten.

EG204: Ein Dipol wird stromgespeist, wenn an seinem Einspeisepunkt ...

A: ein Spannungs- und ein Strombauch vorhanden sind. Er ist dann niederohmig.

B: ein Spannungsknoten und ein Strombauch vorhanden sind. Er ist dann niederohmig.

C: ein Spannungs- und ein Stromknoten vorhanden sind. Er ist dann hochohmig.

D: ein Spannungsbauch und ein Stromknoten vorhanden sind. Er ist dann hochohmig.

EG206: Ein Halbwellendipol wird auf der Grundfrequenz in der Mitte ...

A: stromgespeist.

B: parallel gespeist.

C: endgespeist.

D: spannungsgespeist.

Endgespeister Halbwellendipol

  • Spannungsgespeiste Antenne
  • Hoher Speisewiderstand
EG205: Ein Dipol wird spannungsgespeist, wenn an seinem Einspeisepunkt ...

A: ein Spannungsknoten und ein Strombauch liegt. Er ist dann niederohmig.

B: ein Spannungs- und ein Strombauch liegt. Er ist dann niederohmig.

C: ein Spannungs- und ein Stromknoten liegt. Er ist dann hochohmig.

D: ein Spannungsbauch und ein Stromknoten liegt. Er ist dann hochohmig.

Bauch und Knoten von Strom und Spannung

Antennengewinn in dBi und dBd

Richtwirkung

  • Isotropstrahler: Hypothetische Antenne, die in alle Richtungen gleich stark abstrahlt
  • Eine reale Antenne weist eine Richtwirkung auf
  • In bestimmten Richtungen stärker als der Isotropstrahler
  • In bestimmten Richtungen schwächer als der Isotropstrahler
  • Die Hauptstrahlrichtung ist die Richtung mit dem maximalen Antennengewinn

Gewinn in dBi

  • Gewinn in eine Richtung gegenüber dem Isotropstrahler
  • Kann in dB angegeben werden
  • Bei Bezug auf den Isotropstrahler wird dBi verwendet
EG220: Der Gewinn von Antennen wird häufig in dBi angegeben. Auf welche Vergleichsantenne bezieht man sich dabei? Man bezieht sich dabei auf den ...

A: Horizontalstrahler.

B: Halbwellenstrahler.

C: Vertikalstrahler.

D: Isotropstrahler.

Gewinn eines Halbwellendipols

  • Ein Halbwellendipol strahlt senkrecht zum Leiter um 2,15 dB stärker ab als ein Isotropstrahler
  • Der Gewinn beträgt 2,15 dBi

Gewinn in dBd

  • Bei anderen Antennen ist der Gewinn gegenüber einem Halbwellendipol interessant
  • Bei Bezug auf den Halbwellendipol wird dBd verwendet
  • Ein Halbwellendipol hat in Hauptstrahlrichtung einen Gewinn von 0 dBd und 2,15 dBi
EG221: Ein Antennenhersteller gibt den Gewinn einer Antenne mit 5 dBd an. Wie groß ist der Gewinn der Antenne in dBi?

A: 2,5 dBi

B: 7,15 dBi

C: 5 dBi

D: 2,85 dBi

Standortwahl

  • Wechselwirkungen mit anderen elektrischen Installationen und Geräten vermeiden
  • Insbesondere in der eigenen Wohnung und der der Nachbarn
  • Wechselwirkungen können auch den eigenen Funkempfang stören
  • Und im Sendebetrieb die Funktionsweise des Geräts stören
  • → Antenne möglichst im Außenbereich anbringen
EG223: Eine im Außenbereich installierte Sendeantenne hat den Vorteil, dass ...

A: das Sendesignal einen niedrigeren Pegel aufweist.

B: die Kopplung mit den elektrischen Leitungen im Haus reduziert wird.

C: sie eine geringere Anzahl von Harmonischen abstrahlt.

D: sie in geringerem Ausmaß Ausstrahlungen unterworfen ist.

Installation Kurzwellenantenne

  • Am besten rechtwinklig vom Haus wegführen
  • Hauptstrahlrichtung zeigt nicht auf das Gebäude und das der Nachbarn
  • Weniger Störungen durch Einkopplung in die Leitungen im Haus
EJ110: Ein Funkamateur wohnt in einem Reihenhaus. An welcher Stelle sollte eine Drahtantenne für den Sendebetrieb auf dem 80 m-Band angebracht werden, um störende Beeinflussungen möglichst zu vermeiden?

A: Drahtführung rechtwinklig zur Häuserzeile

B: Am gemeinsamen Schornstein neben der Fernsehantenne

C: Entlang der Häuserzeile auf der Höhe der Dachrinne

D: Möglichst innerhalb des Dachbereichs

Installation Richtantenne

  • Am besten so hoch und so weit weg wie möglich
  • Feldstärke in Hauptstrahlrichtung nimmt mit der Entfernung ab
EG112: Welcher Standort ist für eine HF-Richtantenne am besten geeignet, um mögliche Beeinflussungen bei den Geräten des Nachbarn zu vermeiden?

A: An der Seitenwand zum Nachbarn

B: So niedrig und nah am Haus wie möglich

C: So hoch und weit weg wie möglich

D: Auf dem Dach, wobei die Dachfläche des Nachbarn mit abgedeckt werden sollte

Übertragungsleitungen II

Wellenwiderstand

  • Unabhängig von der Länge der Leitung
  • Unabhängig von den an die Leitung angeschlossenen Geräten
  • Abhängig vom Querschnittsaufbau (Leiter, ggf. Dielektrikum)
  • Im Bereich der Hochfrequenz ist der Wellenwiderstand weitgehend konstant
EG301: Der Wellenwiderstand einer Leitung ...

A: hängt von der Beschaltung am Leitungsende ab.

B: hängt von der Leitungslänge und der Beschaltung am Leitungsende ab.

C: ist völlig frequenzunabhängig.

D: ist im HF-Bereich in etwa konstant und unabhängig vom Leitungsabschluss.

Leitungen

  • Paralleldraht-Speiseleitung
  • Koaxialkabel
EG302: Welche Leitungen sollten für die HF-Verbindungen zwischen Einrichtungen in der Amateurfunkstelle verwendet werden, um unerwünschte Abstrahlungen zu vermeiden?

A: Hochwertige Koaxialkabel

B: Unabgestimmte Speiseleitungen

C: Hochwertige abgeschirmte Netzanschlusskabel

D: Symmetrische Feederleitungen

Einkopplungen

  • Kabel, die direkt neben Koaxialkabel verlegt werden, können Einkopplungen erfahren
  • Dadurch gelangt Hochfrequenz beispielsweise ins Stromnetz
  • Und Leistung zur Antenne geht verloren
EG306: Um Ordnung in der Amateurfunkstelle herzustellen, verlegen Sie alle Netzanschlusskabel und HF-Speiseleitungen in einem Kabelkanal. Welchen Nachteil kann diese Maßnahme haben?

A: Zwischen den nebeneinander liegenden HF- und Netzkabeln kann es zu Spannungsüberschlägen kommen.

B: Die nebeneinander liegenden HF- und Netzkabel können Einkopplungen in das Versorgungsnetz hervorrufen.

C: Die nebeneinander liegenden HF- und Netzkabel können zu unerwünschter 50 Hz-Modulation auf dem Koaxialkabel führen.

D: Die nebeneinander liegenden HF- und Netzkabel können sich bei guter Isolierung nicht gegenseitig beeinflussen.

Unsymmetrische Speiseleitung

Abbildung 154: Geöffnetes Koaxialkabel aus Mantel, Schirmung, Dielektrikum und Innenleiter
EG304: Wann ist eine Speiseleitung unsymmetrisch?

A: Wenn sie außerhalb ihrer Resonanzfrequenz betrieben wird.

B: Wenn die Länge nicht einem Vielfachen von $\lambda$/2 entspricht.

C: Wenn die hin- und zurücklaufende Leistung verschieden sind.

D: Wenn die beiden Leiter unterschiedlich geformt sind, z. B. Koaxialkabel.

Spannungsfestigkeit

  • Im Koaxialkabel treten im Dielektrikum Verluste auf
  • Es kann bei hohen Spannungen zu einem Durchschlag kommen
EG305: Welche Vorteile hat eine Paralleldraht-Speiseleitung gegenüber der Speisung über ein Koaxialkabel?

A: Sie bietet guten Blitzschutz durch niederohmige Drähte.

B: Sie vermeidet Mantelwellen durch Wegfall der Abschirmung.

C: Sie erlaubt leichtere Kontrolle des Wellenwiderstandes durch Verschieben der Spreizer.

D: Sie hat geringere Dämpfung und hohe Spannungsfestigkeit.

Koaxialstecker

Abbildung 155: N-Buchse und N-Stecker
EG303: Welcher der folgenden Koaxialstecker besitzt einen definierten Wellenwiderstand von 50 Ω bis in den GHz-Bereich und hat die höchste Spannungsfestigkeit für die Übertragung hoher Leistungen?

A: SMA-Stecker

B: UHF-Stecker

C: BNC-Stecker

D: N-Stecker

Kabeldämpfung I

  • Signalstärke eines Hochfrequenzsignals nimmt bei zunehmender Kabellänge ab
  • Wird als Kabeldämpfung bezeichnet
  • Auch Stecker können das Signal dämpfen
  • Ist unerwünscht
  • Dämpfung wird in der Regel in Dezibel (dB) angegeben
  • Wenn von Dämpfung gesprochen wird, bleibt die Zahl positiv
EG309: Am Ende einer Antennenleitung ist nur noch ein Viertel der Leistung vorhanden. Wie groß ist das Dämpfungsmaß des Kabels?

A: 16 dB

B: 6 dB

C: 3 dB

D: 10 dB

EG310: Am Ende einer Antennenleitung ist nur noch ein Zehntel der Leistung vorhanden. Wie groß ist das Dämpfungsmaß des Kabels?

A: 16 dB

B: 6 dB

C: 3 dB

D: 10 dB

EG308: Eine HF-Ausgangsleistung von 100 W wird in eine angepasste Übertragungsleitung eingespeist. Am antennenseitigen Ende der Leitung beträgt die Leistung 50 W bei einem SWR von 1. Wie hoch ist die Leitungsdämpfung?

A: 3 dB

B: -3 dB

C: -6 dB

D: 6 dBm

Kabelverluste

  • Alle Verluste, die in Kabeln entstehen
  • Antenne und Verstärker verstärken das Signal, verändern jedoch nicht die Kabelverluste
EG307: Die Skizze zeigt den Aufbau einer Amateurfunkstelle. Die Summe aller Kabelverluste in Dezibel betragen ...

A: -3 dB

B: 3 dB

C: 5 dB

D: -5 dB

Kabeldämpfungsdiagramm

  • Im Anhang der Formelsammlung
  • Dämpfungen verschiedener Kabel in Abhängigkeit zur Frequenz
  • Bezug auf 100m – bei kürzeren Kabeln muss umgerechnet werden
EG312: Welche Dämpfung ergibt sich auf der Grundlage des Kabeldämpfungsdiagramms für ein 100 m langes Koaxialkabel mit Voll-PE-Dielektrikum, 4,95 mm Durchmesser (Typ RG58), bei 145 MHz?

A: 1 dB

B: 0 dB

C: 39 dB

D: 20 dB

Lösungsweg

  • gesucht: Dämpfung für 100m RG58 Kabel bei 145 MHz
  • Lösung: Ablesen aus Diagramm
  • Schnittpunkt der RG58 Linie mit 145 MHz → 20 dB
EG311: Ein 100 m langes Koaxialkabel hat eine Dämpfung von 20 dB bei 145 MHz. Wie hoch ist die Dämpfung bei einer Länge von 20 m?

A: 1,45 dB

B: 7,25 dB

C: 5 dB

D: 4 dB

Lösungsweg

  • gesucht: Dämpfung für 20m bei 20dB Dämpfung auf 100m
  • Lösung: Dreisatz

$\dfrac{20dB}{100m} = \dfrac{x}{20m}$

$x = \dfrac{20dB\cdot 20m}{100m} = 4dB$

EG313: Welche Dämpfung ergibt sich auf der Grundlage des Kabeldämpfungsdiagramms für ein 15 m langes Koaxialkabel mit Voll-PE-Dielektrikum, 4,95 mm Durchmesser (Typ RG58), bei 145 MHz?

A: 2 dB

B: 4 dB

C: 1 dB

D: 3 dB

Lösungsweg

  • gesucht: Dämpfung für 15m RG58 Kabel bei 145 MHz
  • Lösung: Ablesen aus Diagramm und Dreisatz
  • Schnittpunkt der RG58 Linie mit 145 MHz → 20 dB

$\dfrac{20dB}{100m} = \dfrac{x}{15m}$

$x = \dfrac{20dB\cdot 15m}{100m} = 3dB$

EG314: Welche Dämpfung ergibt sich auf der Grundlage des Kabeldämpfungsdiagramms für ein 50 m langes Koaxialkabel mit Voll-PE-Dielektrikum, 2,8 mm Durchmesser (Typ RG174), bei 145 MHz?

A: 20 dB

B: 12 dB

C: 68 dB

D: 40 dB

EG315: Welche Dämpfung ergibt sich auf der Grundlage des Kabeldämpfungsdiagramms für ein 40 m langes Koaxialkabel, PE-Schaum-Dielektrikum mit 12,7 mm Durchmesser, bei 435 MHz?

A: 0,8 dB

B: 1,8 dB

C: 2,8 dB

D: 3,8 dB

EG316: Welche Dämpfung ergibt sich auf der Grundlage des Kabeldämpfungsdiagramms für ein 40 m langes Koaxialkabel mit PE-Schaum-Dielektrikum und 10,3 mm Durchmesser im 23 cm-Band (1296 MHz)?

A: 6,2 dB

B: 10,4 dB

C: 8,2 dB

D: 12,6 dB

Stehwellenverhältnis (SWR) II

  • Stehwellenverhältnis: Vorlaufende zu rücklaufender Energie
  • SWR von 3 bei 100 W: 75 W werden abgestrahlt, 25 W laufen zurück
  • Oder auch: 75 % gehen auf die Antenne, 25 % werden reflektiert
EG401: Am Eingang einer Antennenleitung misst man ein SWR von 3. Wie groß ist dort in etwa die rücklaufende Leistung, wenn die vorlaufende Leistung 100 W beträgt?

A: 12,5 W

B: 25 W

C: 50 W

D: 75 W

EG402: Sie messen ein Stehwellenverhältnis (SWR) von 3. Wieviel Prozent der vorlaufenden Leistung werden reflektiert?

A: 75 %

B: 25 %

C: 50 %

D: 33 %

EG403: Sie messen ein Stehwellenverhältnis (SWR) von 3. Wieviel Prozent der vorlaufenden Leistung werden abgegeben?

A: 29 %

B: 25 %

C: 75 %

D: 50 %

Stehwellenmessgerät (SWR-Meter) I

  • Misst die Leitungsanpassung
  • Wie gut stimmt der Wellenwiderstand mit dem Speisewiderstand der Antenne oder der Impedanz des Transceivers überein?
  • Wird auch SWR-Messbrücke genannt
EI401: Ein Stehwellenmessgerät wird eingesetzt bei Sendern zur Messung ...

A: der Antennenanpassung.

B: der Bandbreite.

C: der Oberwellenausgangsleistung.

D: des Wirkungsgrades.

EI402: Mit welchem Instrument kann die Anpassung zwischen einem UHF-Sender und der Speiseleitung zur Antenne angezeigt werden?

A: Anpassungsübertrager

B: Universalmessgerät mit Widerstandsanzeige

C: Interferometer

D: SWR-Meter

EI403: Wie misst man das Stehwellenverhältnis im Sendebetrieb? Man misst es ...

A: mit einem Absorptionswellenmesser.

B: durch Strommessung am Anfang und am Ende der Speiseleitung.

C: durch Spannungsmessung am Anfang und am Ende der Speiseleitung.

D: mit einer SWR-Messbrücke.

  • Messung der Antennenanpassung: So nah wie möglich an die Antenne, um Veränderungen der Speiseleitung auszuschließen
  • Messung der gesamten Anlage: So nah wie möglich hinter dem Sender
EI404: An welcher Stelle muss ein SWR-Meter eingeschleift werden, um möglichst genaue Aussagen über die Antenne machen zu können? Das SWR-Meter muss eingeschleift werden zwischen ...

A: Senderausgang und Antennenkabel.

B: Antennenkabel und Antenne.

C: Senderausgang und Antennenanpassgerät.

D: Zwischen Anpassgerät und Antennenkabel.

EI405: An welchem Punkt sollte das Stehwellenmessgerät eingeschleift werden, um zu prüfen, ob die Antennenanlage gut an den Sender angepasst ist?

A: Punkt 4

B: Punkt 3

C: Punkt 1

D: Punkt 2

Vektorieller Netzwerkanalysator (VNA) I

  • Ein einfaches Multimeter kann keine frequenzabhängigen Widerstände messen
  • Dazu wird ein vektorieller Netzwerkanalysator (VNA) verwendet

Anwendungen

  • Große und kleine Widerstände eines Schwingkreis
  • Resonanzfrequenz eines Schwingkreis
  • Filterverhalten
  • Impedanzmessung
  • Stehwellenverhältnisse
EI201: Wozu wird ein „vektorieller Netzwerkanalysator“ (VNA) beispielsweise verwendet?

A: Zum Aufzeichnen des zeitlichen Verlaufs schneller Wechselströme.

B: Zur Bestimmung des Erdungswiderstandes einer Amateurfunkstation.

C: Zur Überprüfung der Frequenzreinheit eines Senders.

D: Zur genaueren Bestimmung von Resonanzfrequenzen und Impedanzen von Schwingkreisen und Antennen.

EI202: Wie ermittelt man die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises? Man ermittelt sie ...

A: durch Messung von $L$ und $C$ und Berechnung oder z. B. mit einem vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA).

B: mit Hilfe der S-Meter-Anzeige bei Anschluss des Schwingkreises an den Empfängereingang.

C: mit einem Digital-Multimeter in der Stellung Frequenzmessung.

D: mit einem Frequenzmesser oder einem Oszilloskop.

EI203: Mit welchem Messgerät können Impedanzen, Blindwiderstände und Stehwellenverhältnisse direkt gemessen werden?

A: vektorieller Netzwerkanalysator

B: True RMS-Voltmeter

C: digitales Speicheroszilloskop

D: analoges Multimeter

EI204: Wozu ist ein vektorieller Netzwerkanalysator (VNA) beispielsweise geeignet?

A: Messen von Impedanzen.

B: Messen von Oberschwingungen.

C: Direkte Messung der Sendeleistung.

D: Datenübertragungsraten in Netzwerken erfassen.

Kalibrierung

  • Vor der Benutzung kalibrieren
  • Zustand offen: unendlicher Widerstand
  • Zustand Kurzschluss: Widerstand nahe Null
  • Zustand angepasst: z.B. mit 50 Ω Widerstand sollte ein SWR von 1 angezeigt werden
EI205: Welche Maßnahme ist vor Gebrauch eines vektoriellen Netzwerkanalysators (VNA) zusammen mit dem Messaufbau durchzuführen?

A: Nullpunktabgleich

B: Rauschunterdrückung aktivieren

C: Kalibrierung

D: Einstellen der Triggerschwelle

EI206: Sie ermitteln die Resonanzfrequenz und die Impedanz ihrer selbstgebauten Antennen mit Hilfe eines vektoriellen Netzwerkanalysators (VNA). Wie könnten Sie die Funktion des Gerätes vorher prüfen?

A: Durch Prüfen der Anzeigewerte in den Betriebszuständen Leerlauf und Anpassung. Der Messanschluss des Gerätes darf keinesfalls kurzgeschlossen werden.

B: Durch Prüfen der Anzeigewerte in den Betriebszuständen Kurzschluss, Leerlauf und Anpassung. Das SWR sollte bei Anpassung nahe bei 1, bei Kurzschluss und Leerlauf unendlich sein.

C: Durch Beschalten des Messeingangs am VNA mit einem Abschlusswiderstand. Das angezeigte SWR sollte im gesamten Frequenzbereich größer als 2 sein.

D: Durch Beschalten des Messeingangs am VNA mit einem Blindwiderstand. Der Anzeigewert des SWR muss bei allen Frequenzen nahe bei 1 sein.

Mantelwellen I

  • Ziel beim Aufbau einer Funkanlage: Nur die Antenne soll Signale abstrahlen bzw. aufnehmen
  • Dazu eignen sich geschirmte Leitungen, z.B. Koaxialkabel
  • Im Idealfall strahlen sie selbst nicht oder nehmen keine Strahlung auf
  • Unsymmetrisches Koaxialkabel wird an symmetrischen Dipol angeschlossen
  • Auf der Außenseite des Koaxialkabels können hochfrequente Ströme fließen
  • Dadurch strahlt das Kabel selbst → Mantelwellen
  • Mantelströme fehlen, was zur Verformung der Richtcharakteristik führt
EG405: Mantelwellen auf dem Koaxialkabel zur Antenne ...

A: sind für die Funktionsweise jeder koaxial-gespeisten Antenne notwendig.

B: werden durch Fehlanpassung und Überlastung des Transceivers verursacht.

C: werden für die Messung des Stromes beim SWR verwendet.

D: können zu Störungen anderer Geräte und Störungen des eigenen Empfangs führen.

EG406: Welche Effekte treten auf, wenn ein Halbwellendipol mit einem Koaxkabel gleicher Impedanz mittig gespeist wird?

A: Die Richtcharakteristik der Antenne wird verformt und es treten Mantelwellen auf.

B: Am Speisepunkt der Antenne treten gegenphasige Spannungen und Ströme gleicher Größe auf, die eine Fehlanpassung hervorrufen.

C: Es treten keine nennenswerten Effekte auf, da die Antenne angepasst ist und die Speisung über ein Koaxkabel erfolgt, dessen Außenleiter Erdpotential hat.

D: Es treten Polarisationsdrehungen auf, die von der Kabellänge abhängig sind.

EG404: Die Darstellung zeigt die bei Ankopplung eines Koaxialkabels an eine Antenne auftretenden Ströme. Wie wird der mit $I_3$ bezeichnete Strom genannt?

A: Phantomstrom

B: Mantelstrom

C: Rückwärtsstrom

D: Potentialstrom

Mantelwellen verhindern

  • Durch ein Symmetrierglied, einen Balun (balanced-unbalanced)
  • Oder zur Dämpfung Koaxialkabel auf einen Ferritkern wickeln
EG407: Wozu wird ein Symmetrierglied (Balun) beispielsweise verwendet?

A: Zum Anschluss eines Koaxialkabels an eine Dipol-Antenne

B: Zur Umschaltung zwischen horizontaler und vertikaler Polarisation einer Kreuz-Yagi-Uda

C: Zur Einstellung der Frequenzablage für Relaisbetrieb

D: Zur Nutzung einer Wechselspannungsversorgung am Gleichstromanschluss eines Transceivers

EG408: Auf einem Ferritkern sind einige Windungen Koaxialkabel aufgewickelt. Mit diesem Aufbau ...

A: lassen sich statische Aufladungen verhindern.

B: lassen sich Mantelwellen dämpfen.

C: lässt sich die Trennschärfe verbessern.

D: lassen sich Oberwellen unterdrücken.

Fragen?

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