Nicht jede Antenne besitzt an ihrem Speisepunkt genau die Impedanz, die für den Anschluss an eine bestimmte Speiseleitung oder einen Sender benötigt wird. Weicht die Impedanz beispielsweise von den üblichen $\qty{50}{\ohm}$ ab, muss sie entsprechend angepasst werden, damit die HF-Leistung möglichst verlustarm übertragen werden kann. Dazu wird die vorhandene Impedanz in eine andere, gewünschte Impedanz transformiert. Dies bezeichnet man als Impedanztransformation beziehungsweise Impedanzanpassung.
Für die Impedanzanpassung bzw. Impedanztransformation gibt es verschiedene Möglichkeiten. Häufig verwendet werden beispielsweise:
Transformatoren,
$\frac{\lambda}{4}$-Leitungen oder
Anpassnetzwerke aus Spulen und Kondensatoren.
Transformatoren haben wir bereits bei der endgespeisten Antenne mit 1:49 Unun kennengelernt. Im Folgenden betrachten wir deshalb zwei weitere Möglichkeiten genauer: die Impedanztransformation mit $\frac{\lambda}{4}$-Leitungen aus dem Vorherigen Abschnitt und die Anpassung mit LC-Netzwerken. Schauen wir zunächst nochmal auf die Transformationsleitungen, hier ist es übrigens egal ob wir eine symmetrische Speiseleitung oder eine unsymmetrische Koaxialleitung verwenden, die Transformation funktioniert in beiden Fällen:
Bei einer Leitung, deren elektrische Länge $\lambda/4$ beträgt, werden Wirkwiderstände, die kleiner als der Wellenwiderstand der Leitung sind, zu Widerständen die größer als der Wellenwiderstand der Leitung sind. Umgekehrt werden Wirkwiderstände, die größer als der Wellenwiderstand der Leitung sind, zu Widerständen die kleiner als der Wellenwiderstand sind. Diesen Umstand macht man sich z. B. zunutze, um hochohmige Antennen auf ein niederohmiges System ($\qty{50}{\ohm}$) anzupassen.
AG410: Wie groß ist die Impedanz am Punkt X, wenn die elektrische Länge der abgebildeten Koaxialleitung $\lambda$/4 beträgt?
AG409: Wie groß ist die Impedanz am Punkt a, wenn die elektrische Länge der abgebildeten Koaxialleitung $\lambda$/4 beträgt?
Bei einer Leitungslänge von $\lambda/2$ hebt sich der Effekt jedoch wieder auf, so dass keine Impedanztransformation auftritt.
AG412: Eine Halbwellen-Übertragungsleitung ist an einem Ende mit 50 Ohm abgeschlossen. Wie groß ist die Eingangsimpedanz am anderen Ende dieser Leitung?
AG416: Ein Halbwellendipol hat bei seiner Resonanzfrequenz am Einspeisepunkt eine Impedanz von 70 Ohm. Er wird über ein $\lambda$/2-langes 300 Ohm-Flachbandkabel gespeist. Wie groß ist die Impedanz am Eingang der Speiseleitung?
Für die folgenden Fragen erinnern wir uns daran, dass ein Halbwellendipol stromgespeist wird (niederohmig) und ein Ganzwellendipol spannungsgespeist wird (hochohmig).
AG413: Einem Halbwellendipol wird die Sendeleistung über eine abgestimmte $\lambda$/2-Speiseleitung zugeführt. Wie hoch ist die Impedanz $Z_1$ am Einspeisepunkt des Dipols? Und wie hoch ist die Impedanz $Z_2$ am Anfang der Speiseleitung?
AG414: Einem Ganzwellendipol wird die Sendeleistung über eine abgestimmte $\lambda$/2-Speiseleitung zugeführt. Wie hoch ist die Impedanz $Z_1$ am Einspeisepunkt des Dipols und wie hoch ist die Impedanz $Z_2$ am Anfang der Speiseleitung?
AG415: Einem Ganzwellendipol wird die Sendeleistung über eine abgestimmte $\lambda$/4-Speiseleitung zugeführt. Wie hoch ist die Impedanz $Z_1$ am Einspeisepunkt des Dipols und wie hoch ist die Impedanz $Z_2$ am Anfang der Speiseleitung?
Möchte man auf einen bestimmten Widerstandswert transformieren, so ergibt sich der dazu notwendige Wellenwiderstand aus dem geometrischen Mittel aus Lastwiderstand $Z_\mathrm{A}$ und gewünschtem Speisewiderstand $Z_\mathrm{E}$ am anderen Ende des Kabels:
$$Z = \sqrt{Z_\mathrm{E} \cdot Z_\mathrm{A}}$$
AG417: Ein Dipol mit einem Fußpunktwiderstand von 60 Ohm soll über eine $\lambda$/4-Transformationsleitung mit einem 240 Ohm-Flachbandkabel gespeist werden. Welchen Wellenwiderstand muss die Transformationsleitung haben?
AG418: Ein Faltdipol mit einem Fußpunktwiderstand von 240 Ohm soll mit einer Hühnerleiter gespeist werden, deren Wellenwiderstand 600 Ohm beträgt. Zur Anpassung soll ein $\lambda$/4 langes Stück Hühnerleiter mit einem anderen Wellenwiderstand verwendet werden. Welchen Wellenwiderstand muss die Transformationsleitung haben?
Oftmals werden jedoch auch Spulen und Kondensatoren zur Impedanzanpassung benutzt. Oft zu finden ist das sogenannte Pi-Filter, das neben seiner Wirkung als Tiefpass eine Impedanztransformation zur Folge hat. Entsprechend lässt sich ein solches Pi-Filter auch als Antennentuner benutzen.
Der Name „Pi-Filter“ stammt von der Anordnung der Bauteile im Schaltbild, die an den griechischen Buchstaben $\pi$ erinnert, und hat nichts mit der Kreiszahl $\pi$ zu tun.
AG406: Worum handelt es sich bei dieser Schaltung? Es handelt sich um ...
