Antennen und Übertragungsleitungen

Navigationshilfe

Diese Navigationshilfe zeigt die ersten Schritte zur Verwendung der Präsention. Sie kann mit ⟶ (Pfeiltaste rechts) übersprungen werden.

Navigation

Zwischen den Folien und Abschnitten kann man mittels der Pfeiltasten hin- und herspringen, dazu kann man auch die Pfeiltasten am Computer nutzen.

Navigationspfeile für die Präsentation

Weitere Funktionen

Mit ein paar Tastenkürzeln können weitere Funktionen aufgerufen werden. Die wichtigsten sind:

F1
Help / Hilfe
o
Overview / Übersicht aller Folien
s
Speaker View / Referentenansicht
f
Full Screen / Vollbildmodus
b
Break, Black, Pause / Ausblenden der Präsentation
Alt-Click
In die Folie hin- oder herauszoomen

Übersicht

Die Präsentation ist zweidimensional aufgebaut. Dadurch sind in Spalten die einzelnen Abschnitte eines Kapitels und in den Reihen die Folien zu den Abschnitten.

Tippt man ein „o“ ein, bekommt man eine Übersicht über alle Folien des jeweiligen Kapitels. Das hilft sich zunächst einen Überblick zu verschaffen oder sich zu orientieren, wenn man das Gefühlt hat sich „verlaufen“ zu haben. Die Navigation erfolgt über die Pfeiltasten.

Referentenansicht

Referentenansicht

Tippt man ein „s“ ein, bekommt man ein neues Fenster, die Referentenansicht.

Indem man „Layout“ auswählt, kann man zwischen verschieden Anordnungen der Elemente auswählen.

Praxistipps zur Referentenansicht

  • Wenn man mit einem Projektor arbeitet, stellt man im Betriebssystem die Nutzung von 2 Monitoren ein: Die Referentenansicht wird dann zum Beispiel auf dem Laptop angezeigt, während die Teilnehmer die Präsentation angezeigt bekommen.
  • Bei einer Online-Präsentation, wie beispielsweise auf TREFF.darc.de präsentiert man den Browser-Tab und navigiert im „Speaker View“ Fenster.
  • Die Referentenansicht bezieht sich immer auf ein Kapitel. Am Ende des Kapitels muss sie geschlossen werden, um im neuen Kapitel eine neue Referentenansicht zu öffnen.
  • Um mit dem Mauszeiger etwas zu markieren oder den Zoom zu verwenden, muss mit der Maus auf den Bildschirm mit der Präsentation gewechselt werden.

Vollbild

Tippt man ein „f“ ein, wird die aktuelle Folie im Vollbild angezeigt. Mit „Esc“ kann man diesen wieder verlassen.

Das ist insbesondere für den Bildschirm mit der Präsentation für das Publikum praktisch.

Ausblenden

Tippt man ein „b“ ein, wird die Präsentation ausgeblendet.

Sie kann wie folgte wieder eingeblendet werden:

  • Durch klicken in das Fenster.
  • Durch nochmaliges Drücken von „b“.
  • Durch klicken der Schaltfläche „Resume presentation:
Schaltfläche für Resume Presentation

Zoom

Bei gedrückter Alt-Taste und einem Mausklick in der Präsentation wird in diesen Teil hineingezoomt. Das ist praktisch, um Details von Schaltungen hervorzuheben. Durh einen nochmaligen Mausklick zusammen mit Alt wird wieder herausgezoomt.

Das Zoomen funktioniert nur im ausgewählten Fenster. Die Referentenansicht ist hier nicht mit dem Präsenationsansicht gesynct.

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

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

C: entspricht der Richtung der magnetischen 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.

Horizontale Polarisation

  • Die Lage des E-Feldes gibt die Polarisation an
  • Breitet sich das E-Feld horizontal aus, wird von horizontaler Polarisation gesprochen
  • Ist von Bauform der Antenne abhängig
EB305: Die Polarisation einer elektromagnetischen Welle ist durch die Richtung ...

A: des unmittelbaren Nahfeldes ($\lambda/4$-Bereich) bestimmt.

B: der Ausbreitung (S-Vektor/Poynting-Vektor) bestimmt.

C: des elektrischen Feldes (Vektor des E-Feldes) bestimmt.

D: des magnetischen Nordpols (relativ zur Antenne) bestimmt.

EB306: Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?

A: Horizontale Polarisation

B: Vertikale Polarisation

C: Linkszirkulare Polarisation

D: Rechtszirkulare Polarisation

EB309: Die Polarisation des Sendesignals in der Hauptstrahlrichtung dieser Richtantenne ist ...

A: rechtsdrehend.

B: vertikal.

C: horizontal.

D: linksdrehend.

Vertikale Polarisation

  • Die Lage des E-Feldes gibt die Polarisation an
  • Breitet sich das E-Feld vertikal aus, wird von vertikaler Polarisation gesprochen
  • Ist von Bauform der Antenne abhängig
EB307: Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?

A: Horizontale Polarisation

B: Vertikale Polarisation

C: Linkszirkulare Polarisation

D: Rechtszirkulare Polarisation

EB310: Die Polarisation des Sendesignals in der Hauptstrahlrichtung dieser Richtantenne ist ...

A: vertikal.

B: rechtsdrehend.

C: horizontal.

D: linksdrehend.

Zirkulare Polarisation

  • Die Lage des E-Feldes gibt die Polarisation an
  • Breitet sich das E-Feld zirkular aus, wird von zirkularer Polarisation gesprochen
  • Es ist rechts- und linksdrehend möglich
  • Ist von Bauform der Antenne abhängig
EB308: Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?

A: Horizontale Polarisation

B: Vertikale Polarisation

C: Zirkulare Polarisation

D: Diagonale Polarisation

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: mittengespeister $\lambda$/2-Dipol

B: Lang-Yagi-Uda

C: Faltdipol

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: Delta-Loop-Antenne

D: 3-Element-Quad-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: Ein Faltdipol

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

D: Eine Ferritstabantenne

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: Groundplane-Antenne

B: Windom-Antenne

C: Fuchs-Antenne

D: Dipol-Antenne

EG103: Welche Antenne ist hier dargestellt?

A: Endgespeiste Antenne mit Collins-Filter zur Anpassung

B: Endgespeiste Antenne mit einfachem Anpassglied

C: Einseitig geerdeter Winkeldipol mit Oberwellenfilter

D: Einband-Drahtantenne mit Preselektor

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: Halbwellendipol

B: Yagi-Uda-Antenne

C: Groundplane

D: Kugelstrahler

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: einen flachen Abstrahlwinkel.

B: einen hohen Abstrahlwinkel.

C: zirkulare Polarisation.

D: elliptische Polarisation.

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: verträgt mehr Leistung.

B: hat mehr Gewinn.

C: ist weniger störanfällig.

D: ist leichter zu montieren.

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: eine Richtantenne.

B: einen Halbwellendipol.

C: einen Viertelwellenstrahler.

D: eine Marconi-Antenne.

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

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

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

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

A: Dipol, Delta-Loop, Parabolspiegel

B: Dipol, Delta-Loop, W3DZZ-Antenne

C: Dipol, Sperrtopfantenne, W3DZZ-Antenne

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

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 unbedingt $\lambda/2$ lang sein.

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

C: muss genau $\lambda/4$ 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: 5,26 m

B: 2,08 m

C: 6,58 m

D: 3,29 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: vier Wellenlängen.

B: zwei Wellenlängen.

C: einer Halbwellenlänge.

D: einer Wellenlänge.

Verkürzungsfaktor I

Wellenausbreitung in Luft und Vakuum:

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

EG201: Der Verkürzungsfaktor ist ...

A: das Verhältnis des Leiterwiderstandes zum Fußpunktwiderstand der Antenne.

B: das Verhältnis von Durchmesser zur Länge eines Leiters.

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

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: 95 %

B: 66 %

C: 100 %

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: 50 Ω.

B: 600 Ω.

C: 30 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: 240 bis 600 Ω.

C: 40 bis 90 Ω.

D: 120 bis 240 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. 30 bis 60 Ω

B: ca. 240 bis 300 Ω

C: ca. 120 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. 240 Ω

B: ca. 600 Ω

C: ca. 60 bis 120 Ω

D: ca. 30 bis 50 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 Reflektor, 2 Strahler und 3 Direktor.

B: 1 Direktor, 2 Strahler und 3 Reflektor.

C: 1 Direktor, 2 Reflektor und 3 Strahler.

D: 1 Strahler, 2 Direktor und 3 Reflektor.

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: Strahler

B: Strahler und am Reflektor gleichzeitig

C: Direktor

D: Reflektor

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: Yagi-Uda

B: Dipol

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 einem isotropen Strahler.

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

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

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: Eine Wellenlänge (Lambda) der verwendeten Frequenz.

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

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

D: Genau zwei 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 Spannungsbauch und ein Stromknoten.

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

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

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

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

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

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

A: stromgespeist.

B: parallel gespeist.

C: spannungsgespeist.

D: endgespeist.

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 Stromknoten liegt. Er ist dann hochohmig.

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

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

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: Vertikalstrahler.

B: Isotropstrahler.

C: Horizontalstrahler.

D: Halbwellenstrahler.

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: 5 dBi

B: 7,15 dBi

C: 2,85 dBi

D: 2,5 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: sie eine geringere Anzahl von Harmonischen abstrahlt.

B: sie in geringerem Ausmaß Ausstrahlungen unterworfen ist.

C: das Sendesignal einen niedrigeren Pegel aufweist.

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

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: Entlang der Häuserzeile auf der Höhe der Dachrinne

C: Möglichst innerhalb des Dachbereichs

D: Am gemeinsamen Schornstein neben der Fernsehantenne

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

B: So niedrig und nah am Haus wie möglich

C: So hoch und weit weg wie möglich

D: An der Seitenwand zum Nachbarn

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

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

C: hängt von der Beschaltung am Leitungsende ab.

D: ist völlig frequenzunabhängig.

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: Unabgestimmte Speiseleitungen

B: Hochwertige Koaxialkabel

C: Symmetrische Feederleitungen

D: Hochwertige abgeschirmte Netzanschlusskabel

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

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

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

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

Unsymmetrische Speiseleitung

Abbildung 157: Geöffnetes Koaxialkabel aus Mantel, Schirmung, Dielektrikum und Innenleiter
EG304: Wann ist eine Speiseleitung unsymmetrisch?

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

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

C: Wenn sie außerhalb ihrer Resonanzfrequenz betrieben wird.

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

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 erlaubt leichtere Kontrolle des Wellenwiderstandes durch Verschieben der Spreizer.

B: Sie bietet guten Blitzschutz durch niederohmige Drähte.

C: Sie vermeidet Mantelwellen durch Wegfall der Abschirmung.

D: Sie hat geringere Dämpfung und hohe Spannungsfestigkeit.

Koaxialstecker

Abbildung 158: 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: UHF-Stecker

B: BNC-Stecker

C: SMA-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: 6 dB

B: 10 dB

C: 3 dB

D: 16 dB

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

A: 10 dB

B: 3 dB

C: 6 dB

D: 16 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: -5 dB

B: -3 dB

C: 3 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: 0 dB

B: 1 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: 7,25 dB

B: 4 dB

C: 5 dB

D: 1,45 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: 1 dB

B: 4 dB

C: 2 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: 40 dB

C: 68 dB

D: 12 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: 3,8 dB

B: 0,8 dB

C: 2,8 dB

D: 1,8 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: 10,4 dB

B: 12,6 dB

C: 6,2 dB

D: 8,2 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: 75 W

C: 25 W

D: 50 W

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

A: 33 %

B: 50 %

C: 75 %

D: 25 %

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

A: 50 %

B: 25 %

C: 75 %

D: 29 %

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: des Wirkungsgrades.

B: der Oberwellenausgangsleistung.

C: der Antennenanpassung.

D: der Bandbreite.

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: SWR-Meter

D: Interferometer

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

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

B: mit einer SWR-Messbrücke.

C: mit einem Absorptionswellenmesser.

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

  • 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: Zwischen Anpassgerät und Antennenkabel.

D: Senderausgang und Antennenanpassgerät.

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

A: Punkt 3

B: Punkt 2

C: Punkt 4

D: Punkt 1

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: Zur Überprüfung der Frequenzreinheit eines Senders.

B: Zum Aufzeichnen des zeitlichen Verlaufs schneller Wechselströme.

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

D: Zur Bestimmung des Erdungswiderstandes einer Amateurfunkstation.

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

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

B: mit einem Frequenzmesser oder einem Oszilloskop.

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

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

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

A: digitales Speicheroszilloskop

B: True RMS-Voltmeter

C: analoges Multimeter

D: vektorieller Netzwerkanalysator

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

A: Datenübertragungsraten in Netzwerken erfassen.

B: Direkte Messung der Sendeleistung.

C: Messen von Impedanzen.

D: Messen von Oberschwingungen.

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: Kalibrierung

B: Einstellen der Triggerschwelle

C: Nullpunktabgleich

D: Rauschunterdrückung aktivieren

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

C: 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.

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: Rückwärtsstrom

B: Potentialstrom

C: Phantomstrom

D: Mantelstrom

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

B: Zum Anschluss eines Koaxialkabels an eine Dipol-Antenne

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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