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 lässt sich mittels der Pfeiltasten hin- und herspringen, dazu lassen sich auch die Pfeiltasten am Computer nutzen.

Pfeil runter und hoch: Nächste / Vorherige Folie
Pfeil rechts und links: Nächster / Vorheriger Abschnitt
Leertaste oder „n“: Der Reihe nach alle Elemente in Folien aufdecken oder zur nächsten Folie blättern
Shift-Leertaste oder „p“: Der Reihe nach Elemente rückwärts zudecken oder zur vorherigen Folie blättern

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 Foliensatzes. Das hilft, sich zunächst einen Überblick zu verschaffen oder sich zu orientieren, wenn man das Gefüht hat, sich „verlaufen“ zu haben. Die Navigation erfolgt über die Pfeiltasten.

Durch Anklicken einer Folie wird diese präsentiert.

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.

Die Referentenansicht bietet folgende Elemente:

Links sieht man die aktuelle Folie
Rechts oben sieht man die nächste Folie
Rechts in der Mitte Hilfsmittel zur Zeiteinteilung
Rechts unten, die „Notizen für den Vortragenden“
Unten die Pfeile zur Navigation

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 das Vollbild 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 folgt wieder eingeblendet werden:

Durch Klicken in das Fenster.
Durch nochmaliges Drücken von „b“.
Durch Klicken der Schaltfläche „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. Durch einen nochmaligen Mausklick zusammen mit Alt wird wieder herausgezoomt.

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

Antennen

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung eines Transceivers, der über ein L-förmig verlaufendes Kabel mit einer Antenne verbunden ist.

2) Ausführliche Beschreibung: Unten links steht ein rechteckiges Gerät, beschriftet mit „Transceiver“, mit angedeuteter Frontplatte (zwei kleine runde Tasten links, daneben ein rechteckiges Display, rechts ein großer runder Drehknopf mit einem kleinen runden Punkt). Von der rechten Seite des Geräts führt eine durchgehende Linie – mit „Kabel“ beschriftet – horizontal entlang des unteren Bildrands nach rechts. Am rechten Bildrand knickt die Linie im rechten Winkel nach oben ab und verläuft vertikal bis nahe dem oberen Rand. Oben rechts ist am Kabelende ein nach unten zeigendes Dreieckssymbol mit Mittelstrich eingezeichnet, beschriftet mit „Antenne“. — Abbildung NEAS-19.1.1: Schematische Darstellung einer Amateurfunkstation mit Funkgerät, Speiseleitung und Antenne

1) Kurzbeschreibung: Handfunkgerät, über ein dünnes Koaxialkabel mit einer kleinen, auf einem Holzstab montierten 2-Element-Richtantenne verbunden; neben dem Funkgerät eine Gummi-Stabantenne.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt ein Handfunkgerät, das über ein dünnes Koaxialkabel mit einer kleinen, auf einem Holzstab montierten 2-Element-Richtantenne verbunden ist. Neben dem Funkgerät liegt eine abgenommene Gummi-Stabantenne. — Abbildung NEAS-19.1.2: So kann es in der Praxis aussehen - VHF/UHF-Handfunkgerät mit externer Antenne

Gibt elektrische Schwingungen als Funkwellen ab
Funkwellen breiten sich in der Ferne aus
Nimmt beim Empfang Funkwellen auf
Leitet sie als elektrische Schwingungen über das Antennenkabel zum Funkgerät

NG101: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Antenne

B: Transistor

C: Erde

D: Diode

Dipol-Antenne

1) Kurzbeschreibung: Horizontale Linie mit der Längenangabe „λ/2“, die in der Mitte aufgetrennt ist; an den Trennstellen befinden sich zwei Kontaktpunkte. Oberhalb der Linie ist über die ganze Länge hinweg eine dünne Linie mit Begrenzungspfeilen zu beiden Seiten eingezeichnet.

2) Ausführliche Beschreibung: Eine horizontale Linie, die in der Mitte aufgetrennt ist; an den Trennstellen befinden sich zwei Kontaktpunkte. Oberhalb der Linie ist über die ganze Länge hinweg eine dünne Linie mit Begrenzungspfeilen nach links und rechts eingezeichnet. Die dünne Linie wird in der Mitte durch die Beschriftung „λ/2“ unterbrochen. Weitere Texte oder Symbole sind nicht vorhanden. — Abbildung NEAS-19.2.1: Darstellung einer Dipol-Antenne

Grundform der Antenne
Besteht aus zwei Teilen, üblicherweise Drähte oder Metallstäbe
Je ein Leiter des Antennenkabels wird an ein Teil angeschlossen

In der Praxis wird häufig der Halbwellendipol verwendet
Ist eine halbe Wellenlänge lang

Beispiel:

Wellenlänge von $\qty{10}{\meter}$
halbe Wellenlänge $\qty{5}{\meter}$
Jedes Teilstück des Dipols ca. $\qty{2,5}{\meter}$

Abstrahlung

Dipol richtiger Länge $\rightarrow$ gute Abstrahlung/Aufnahme der Funkwelle
Auf höheren oder niedrigeren Frequenzen funktioniert er zunehmend schlechter

NG103: Wie wird die dargestellte Antenne bezeichnet?

A: Groundplane-Antenne

B: Yagi-Uda-Antenne

C: Endgespeiste Antenne

D: Dipol-Antenne

Anpassung

Dipol-Antenne auf die gewünschte Frequenz bringen durch gleichmäßiges Kürzen oder Verlängern

Zu hohe Resonanzfrequenz: Beide Seiten gleichmäßig verlängern
Zu niedrige Resonanzfrequenz: Beide Seiten gleichmäßig verkürzen

NG304: Ihre selbstgebaute Dipol-Antenne ist unterhalb der gewünschten Frequenz resonant. Welche Änderung können Sie vornehmen, um die Resonanz in den gewünschten Bereich zu bringen?

A: Beide Enden gleichmäßig verlängern

B: Beide Enden gleichmäßig kürzen

C: Sendeleistung erhöhen

D: Sendeleistung verringern

NG305: Ihre selbstgebaute Dipol-Antenne ist oberhalb der gewünschten Frequenz resonant. Welche Änderung können Sie vornehmen, um die Resonanz in den gewünschten Bereich zu bringen?

A: Beide Enden gleichmäßig verlängern

B: Beide Enden gleichmäßig kürzen

C: Sendeleistung verringern

D: Sendeleistung erhöhen

Yagi-Uda-Antenne

1) Kurzbeschreibung: Schematische Strichzeichnung mit einem vertikalen Stab in der Mitte, einem horizontal montierten Trägerstab und sieben parallel zueinander angeordneten, unterschiedlich langen Querelementen. Vom Trägerstab führt ein Leiter zum zweitlängsten Querelement.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt eine Antenne mit einem vertikalen Stab in der Mitte, auf dem ein horizontaler Trägerstab montiert ist. Dieser Trägerstab trägt sieben parallel zueinander angeordnete, unterschiedlich lange Querelemente. Vom Trägerstab führt ein Leiter zum zweitlängsten Querelement. Es sind keine Text- oder Achsenbeschriftungen, Zahlen, Pfeile oder Maßangaben vorhanden. — Abbildung NEAS-19.3.1: Yagi-Uda-Antenne mit Einspeisung am Dipol am vorletzten Element

Vor und hinter dem Dipol werden leitende Stäbe geschickt angeordnet
Bündelt Funkwellen in eine bestimmte Richtung
Gehört zu den Richtantennen $\rightarrow$ wird auf die Gegenstation ausgerichtet

NG108: Wie wird die dargestellte Antenne bezeichnet?

A: Endgespeiste Antenne

B: Dipol-Antenne

C: Yagi-Uda-Antenne

D: Groundplane-Antenne

Rundstrahlantennen

Up- and Outer-Antenne

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung eines Koaxialkabels, dessen Außenleiter mit einem horizontalen Radial und dessen Innenleiter mit einem vertikalen Strahler verbunden ist.

2) Ausführliche Beschreibung: Im linken Teil der Darstellung befindet sich ein horizontales Koaxialkabel, dessen Außenleiter mit einem horizontalen Radial verbunden ist, das sich bis an den rechten Bildrand erstreckt. Der Innenleiter des Koaxialkabels führt zunächst aus dem Kabel nach rechts heraus und ist mit dem Fußpunkt eines vertikalen Strahlers verbunden. Koaxialkabel, Radial und Strahler sind entsprechend beschriftet. — Abbildung NEAS-19.4.1: Up- and Outer-Antenne

Ein Dipolschenkel wird senkrecht (Strahler), der andere waagerecht (Radial/Gegengewicht) ausgerichtet
Zusammen $\lambda / 2$ lang, also je $\lambda / 4$
Gehört zu den Vertikalantennen

Wird das Radial vervielfacht, entsteht eine Groundplane-Antenne

NG105: Wie wird die dargestellte Antenne bezeichnet?

A: Groundplane-Antenne

B: Yagi-Uda-Antenne

C: Endgespeiste Antenne

D: Dipol-Antenne

NG106: Die elektrischen Gegengewichte einer Groundplane-Antenne bezeichnet man auch als ...

A: Erdelemente.

B: Radials.

C: Reflektoren.

D: Direktoren.

Marconi-Antenne

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung eines Koaxialkabels, dessen Außenleiter mit Masse und dessen Innenleiter mit einem vertikalen Strahler verbunden ist.

2) Ausführliche Beschreibung: Im linken Teil der Darstellung befindet sich ein horizontales Koaxialkabel, dessen Außenleiter mit Masse verbunden ist. Der Innenleiter des Koaxialkabels führt zunächst aus dem Kabel nach rechts heraus und ist mit dem Fußpunkt eines vertikalen Strahlers verbunden. Koaxialkabel und Strahler sind entsprechend beschriftet. — Abbildung NEAS-19.4.2: Marconi-Antenne

1) Kurzbeschreibung: Lange vertikale Linie mit drei horizontalen parallelen, sich nach unten verjüngenden Linien am unteren Ende.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Schaltzeichen besteht aus einer durchgehenden vertikalen Linie. Am unteren Ende sind drei horizontale, parallele Linien zu sehen, deren Länge im Verhältnis zueinander nach unten hin jeweils abnimmt. Es gibt keine Achsen, Maßstäbe, Text- oder Zahlenbeschriftungen und keine weiteren Bauteilsymbole. — Abbildung NEAS-19.4.3: Schaltzeichen für Erde

Radial wird durch den Erdboden ersetzt
Strahler weiterhin $\lambda / 4$ lang
Auch „gegen Erde erregte $\lambda / 4$-Vertikalantenne“ genannt

NG104: Eine Marconi-Antenne ist ...

A: eine 5/8-$\lambda$-Antenne mit abgestimmten Radials.

B: eine horizontale $\lambda$/2-Langdrahtantenne.

C: eine vertikale Halbwellenantenne.

D: eine gegen Erde erregte $\lambda$/4-Vertikalantenne.

NG102: Was wird durch dieses Schaltzeichen symbolisiert?

A: Erde

B: Diode

C: Antenne

D: Batterie

Rundstrahler

Groundplane- und Marconi-Antenne strahlen gleichmäßig in alle Himmelsrichtungen
Im Gegensatz zu Richtantennen zum Erreichen von Stationen in unterschiedlichen Richtungen geeignet, ohne neu ausgerichtet werden zu müssen
Sollte möglichst hoch und rundherum frei positioniert werden, z. B. auf einem Mast oder dem Hausdach

NG110: Welche Antenne ist für eine 2 m-QSO-Runde mit im Umkreis verteilten Funkamateuren am besten geeignet?

A: Yagi-Uda-Antenne

B: Rundstrahlantenne

C: Ferritantenne

D: Langdrahtantenne

NG111: Welche Antennenkonfiguration ist zu wählen, wenn möglichst viele umliegende Relaisstationen im 2 m- oder im 70 cm-Band erreicht werden sollen?

A: Eine in einer Richtung fest montierte horizontale Richtantenne.

B: Ein Rundstrahler auf dem Hausdach.

C: Eine Magnetfußantenne auf dem Dachboden.

D: Eine Ferritantenne auf der Fensterbank.

Endgespeiste Antennen (End-Fed)

1) Kurzbeschreibung: Schaltbild mit einem rechteckigen Bauteil „Anpassglied“, das nach unten geerdet ist und nach oben zu einem horizontalen Leiter führt, dessen Länge mit „λ/2“ markiert ist.

2) Ausführliche Beschreibung: Links führt ein Anschluss mit einem Symbol aus einem kleinen Kreis und einem umgebenden größeren, fast geschlossenen Kreis nach rechts in einen Block mit der Aufschrift „Anpassglied“. Vom unteren Rand des Blocks geht ein Leiter nach unten zu einem Erdungssymbol. Vom oberen Rand des Blocks führt ein vertikaler Leiter nach oben zu einem Verbindungsknoten (schwarzer Punkt). Von dort verläuft ein horizontaler Leiter nach rechts und endet offen. Oberhalb dieser Leiters ist ein beidseitiger Pfeil über die gesamte Länge eingezeichnet, in der Mitte mit „λ/2“ beschriftet. — Abbildung NEAS-19.5.1: Schaltbild einer endgespeisten Antenne

Statt in der Mitte das Antennenkabel an einem Ende des Dipols anschließen
Häufige Bauform: Endgespeister Halbwellendipol ($\lambda / 2$ lang)
Benötigt ein spezielles Anpassglied, da sie nicht den richtigen Speisewiderstand hat

NG107: Wie wird die dargestellte Antenne bezeichnet?

A: Endgespeiste Antenne

B: Dipol-Antenne

C: Yagi-Uda-Antenne

D: Groundplane-Antenne

Im Kurzwellenbereich oft besonders lang, im VHF/UHF-Bereich unüblich
Endgespeiste Antenne mit Draht länger als $\lambda$: Langdraht-Antenne

NG109: Welche Antennenform wird von Funkamateuren in der Regel nur im Kurzwellenbereich und nicht im VHF/UHF-Bereich verwendet?

A: Quad-Antenne

B: Groundplane-Antenne

C: Langdraht-Antenne

D: Yagi-Uda-Antenne

Polarisation

1) Kurzbeschreibung: Perspektivische Darstellung einer Richtantenne mit fünf vertikalen Elementen. Die Antenne ist an einem vertikalen Mast auf einem Gitterturm befestigt.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt eine Richtantenne bestehend aus einem horizontalen Träger mit drei kürzeren vertikalen Elementen links, einem vertikalen Schleifenelement und einem längeren vertikalen Element rechts davon. Die Antenne ist an einem vertikalen Mast auf einem Gitterturm befestigt. — Abbildung NEAS-19.6.1: vertikal polarisierte Antenne

1) Kurzbeschreibung: Perspektivische Darstellung einer Richtantenne mit fünf horizontalen Elementen. Die Antenne ist an einem vertikalen Mast auf einem Gitterturm befestigt.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt eine Richtantenne bestehend aus einem horizontalen Träger mit drei kürzeren horizontalen Elementen links, einem horizontalen Schleifenelement und einem längeren horizontalen Element rechts davon. Die Antenne ist an einem vertikalen Mast auf einem Gitterturm befestigt. — Abbildung NEAS-19.6.2: horizontal polarisierte Antenne

Polarisation kann vertikal oder horizontal sein
Lässt sich bei den meisten Antennen leicht erkennen
Auf VHF und höher sollten alle die gleiche Polarisation verwenden

Zirkular polarisiert
Drehende Funkwellen mit besonderer Antennenbauform
Unterscheidung in „linkszirkular“ und „rechtszirkular“ polarisiert

NB304: Welche Polarisationen unterscheidet man üblicherweise bei der Funkwellenausbreitung im Amateurfunk und wieso sollte man diese beachten?

A: Man unterscheidet transversale, longitudinale und orthogonale Polarisation. Die Polarisation des Funkgeräts muss an das Stromnetz angepasst sein, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

B: Man unterscheidet parallele, koaxiale und drahtlose Polarisation. Die Polarisation der Antennenkabel muss auf die Antennen abgestimmt sein, um Verluste zu minimieren.

C: Man unterscheidet horizontale, vertikale sowie links- und rechtszirkulare Polarisation. Die Polarisation von Sende- und Empfangsantenne sollten angeglichen sein, um eine verlustarme Übertragung zu gewährleisten.

D: Man unterscheidet kohärente, inkohärente und korrelierte Polarisation. Die Polarisation der Funkwellen sollte regelmäßig geändert werden, um die Störfestigkeit zu erhöhen.

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

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

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

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

1) Kurzbeschreibung: Perspektivische Darstellung von sinusförmigen Feldlinien in einer gestrichelt dargestellten vertikalen und einer mit durchgezogenen Linien dargestellten horizontalen Ebene über dem Erdboden. Pfeile in regelmäßigen Abständen deuten die jeweilige Auslenkung von einer nach rechts gerichteten Grundlinie „S“ an, die parallel zum Erdboden verläuft.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt sinusförmige Feldlinien in einer gestrichelt dargestellten vertikalen und einer mit durchgezogenen Linien dargestellten horizontalen Ebene über dem Erdboden. In regelmäßigen Abständen eingezeichnete Pfeile zeigen die jeweilige Auslenkung von einer nach rechts gerichteten Grundlinie „S“, die parallel zum Erdboden verläuft. In Bezug auf die Position auf der Grundlinie „S“ korrelieren die Maxima in der horizontalen Ebene (mit „E“ bezeichnet) mit den Maxima in der vertikalen Ebene (mit „H“ bezeichnet). — Abbildung NEAS-19.7.1: Horizontale Polarisation in einem Feld

EB305: Die Polarisation einer elektromagnetischen Welle ist durch die Richtung ...

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

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

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

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

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

A: Horizontale Polarisation

B: Linkszirkulare Polarisation

C: Vertikale Polarisation

D: Rechtszirkulare Polarisation

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

A: vertikal.

B: horizontal.

C: rechtsdrehend.

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

1) Kurzbeschreibung: Perspektivische Darstellung von sinusförmigen Feldlinien in einer gestrichelt dargestellten horizontalen und einer mit durchgezogenen Linien dargestellten vertikalen Ebene über dem Erdboden. Pfeile in regelmäßigen Abständen deuten die jeweilige Auslenkung von einer nach rechts gerichteten Grundlinie „S“ an, die parallel zum Erdboden verläuft.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt sinusförmige Feldlinien in einer gestrichelt dargestellten horizontalen und einer mit durchgezogenen Linien dargestellten vertikalen Ebene über dem Erdboden. In regelmäßigen Abständen eingezeichnete Pfeile zeigen die jeweilige Auslenkung von einer nach rechts gerichteten Grundlinie „S“, die parallel zum Erdboden verläuft. In Bezug auf die Position auf der Grundlinie „S“ korrelieren die Maxima in der vertikalen Ebene (mit „E“ bezeichnet) mit den Maxima in der horizontalen Ebene (mit „H“ bezeichnet). — Abbildung NEAS-19.7.2: Vertikale Polarisation in einem Feld

EB307: Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?

A: Rechtszirkulare Polarisation

B: Horizontale Polarisation

C: Vertikale Polarisation

D: Linkszirkulare Polarisation

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

A: horizontal.

B: linksdrehend.

C: rechtsdrehend.

D: vertikal.

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

1) Kurzbeschreibung: Perspektivische Darstellung von zwei spiralförmigen Feldlinien, die in gleichmäßigem Abstand zueinander um eine nach rechts gerichtete, parallel zum Erdboden verlaufende Grundlinie „S“ verlaufen. Eine der Feldlinien ist mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, die andere um 90° versetzt in gestrichelter Form. Pfeile in regelmäßigen Abständen deuten die jeweilige Auslenkung von der Grundlinie „S“ an.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt zwei spiralförmige Feldlinien, die in gleichmäßigem Abstand zueinander um eine nach rechts gerichtete Grundlinie „S“ verlaufen. Eine der Feldlinien ist mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, die andere um 90° versetzt in gestrichelter Form. Pfeile in regelmäßigen Abständen deuten die jeweilige Auslenkung von der Grundlinie „S“ an, die parallel zum Erdboden verläuft. Die Auslenkung in der horizontalen Ebene ist mit „E“ beschriftet, die in der vertikalen Ebene mit „H“. — Abbildung NEAS-19.7.3: Zirkulare Polarisation in einem Feld

EB308: Das folgende Bild zeigt eine Momentaufnahme eines elektromagnetischen Feldes. Welche Polarisation hat die skizzierte Welle?

A: Diagonale Polarisation

B: Horizontale Polarisation

C: Zirkulare Polarisation

D: Vertikale Polarisation

Polarisation III

Zirkulare Polarisation

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Eine Grafik zeigt zwei sich kreuzende Wellenmuster in Grün und Orange, welche in Bewegungsrichtung entlang eines grauen Pfeils mit der Beschriftung — Abbildung NEAS-19.8.1: Rechtshändige zirkulare Polarisation

Wird primär im VHF-Bereich und höheren Frequenzen eingesetzt
Kurzwellenantennen in zirkularer Polarisation sind bei niedrigen Frequenzen unpraktisch
In der Satelliten- und Weltraumkommunikation:
Mechanische Antennendrehung spielt keine Rolle
Verlustfreie Übertragung trotz wechselnder Ausrichtung

AG201: Mit welcher Polarisation wird auf den Kurzwellenbändern meistens gesendet?

A: Es wird meistens mit vertikaler oder zirkularer Polarisation gesendet.

B: Es wird meistens mit horizontaler oder vertikaler Polarisation gesendet.

C: Es wird nur mit horizontaler Polarisation gesendet.

D: Es wird meistens mit horizontaler oder zirkularer Polarisation gesendet.

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: Groundplane

C: mittengespeister $\lambda$/2-Dipol

D: Lang-Yagi-Uda

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: Delta-Loop-Antenne

B: 3-Element-Beam

C: 3-Element-Quad-Loop-Antenne

D: W3DZZ-Antenne

Magnetic-Loop

Magnetische Ringantenne, da Abstrahlung im Nahfeld über das Magnetfeld erfolgt
Ca. $\frac{\lambda}{10}$ Umfang
Wirkungsgrad bei $\qtyrange{1}{10}{\percent}$ 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: Ein Faltdipol

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

1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung; von links ein mit „50–75 Ω“ beschriftetes Koaxialkabel: der innere Leiter ist über eine vertikale Spule (zwei nach rechts gerichtete Halbbögen) mit Masse verbunden, der äußere Leiter ist direkt mit Masse verbunden; unteres Ende der Spule nach rechts mit einem Parallelschwingkreis aus Spule und Drehkondensator verbunden; oberes Ende des Parallelschwingkreises verbunden mit einem horizontalen Leiter.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis aus geraden Leitern. Von links ist ein Koaxialkabel eingezeichnet, beschriftet mit „50–75 Ω“. Dessen innerer Leiter ist über eine vertikale Spule (zwei nach rechts gerichtete Halbbögen) mit Masse verbunden, der äußere Leiter ist direkt mit Masse verbunden. Das untere Ende der Spule ist nach rechts mit einem Parallelschwingkreis aus vertikaler Spule (vier nach links gerichtete Halbbögen, parallel zur ersten Spule eingezeichnet) und Drehkondensator (zwei horizontale Striche mit einem nach oben rechts zeigenden Pfeil) verbunden. Das obere Ende des Parallelschwingkreises führt zu einem etwas dicker eingezeichneten, horizontalen Leiter mit einem Anschlusspunkt am Ende. — Abbildung NEAS-19.9.1: Schematische Darstellung einer Fuchs-Antenne mit Fuchskreis

EG104: Welche Antennenart ist hier dargestellt?

A: Groundplane-Antenne

B: Dipol-Antenne

C: Windom-Antenne

D: Fuchs-Antenne

EG103: Welche Antenne ist hier dargestellt?

A: Endgespeiste Antenne mit Collins-Filter zur Anpassung

B: Einseitig geerdeter Winkeldipol mit Oberwellenfilter

C: Einband-Drahtantenne mit Preselektor

D: Endgespeiste Antenne mit einfachem Anpassglied

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

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Zwei gleich große, sich berührende Kreise sind dargestellt, die symmetrisch um eine vertikale Linie angeordnet sind. Die vertikale Linie verläuft durch den Berührungspunkt der beiden Kreise und erstreckt sich sowohl oberhalb als auch unterhalb der Kreise. — Abbildung NEAS-19.9.2: Strahlungsdiagramm eines Dipols

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?

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: zirkulare Polarisation.

B: einen hohen Abstrahlwinkel.

C: elliptische Polarisation.

D: einen flachen Abstrahlwinkel.

5/8$\lambda$-Antenne

Gegen Erde oder Fahrzeugkarosserie erregte 5/8$\lambda$-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 leichter zu montieren.

D: ist weniger störanfällig.

Groundplane-Antenne

Strahlt rechtwinklig zum Strahler ab
Strahlungsdiagramm wird von oben betrachtet
Nahezu ein Rundstrahler, bis auf den Bereich der Radiale

1) Kurzbeschreibung: Antennendiagramm bestehend aus drei geraden Linien im Winkel von 120° zueinander und einer nahezu kreisförmigen Kontur mit Einbuchtungen an den Schnittstellen mit den geraden Linien.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt ein Antennendiagramm mit drei geraden Linien, die im Winkel vom 120° zueinander stehen. Ein nahezuförmiger Kreis mit Einbuchtungen an den Schnittstellen mit den geraden Linien umschließt die Anordnung. — Abbildung NEAS-19.9.3: Strahlungsdiagramm einer Groundplane-Antenne von oben betrachtet

EG216: Für welche Antenne ist dieses Strahlungsdiagramm typisch?

A: Dipol

B: Groundplane

C: Kugelstrahler

D: Yagi-Uda

Richtantenne

Gewinn ist in eine Richtung deutlich höher als in andere Richtungen

1) Kurzbeschreibung: Antennendiagramm bestehend aus einer vertikalen Linie und zwei verschieden große Schlaufen beiderseits dieser Linie.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt ein Antennendiagramm mit einer kurzen vertikalen Linie. Beiderseits sind zusammenhängende, geschlossene Konturen in Form von Schlaufen eingezeichnet. Auf der linken Seite der vertikalen Linie gibt es eine kleine Schlaufe, rechts davon eine große Schlaufe. Beide Schlaufen verjüngen sich zu einem gemeinsamen Punkt auf der vertikalen Linie. Es gibt keine Beschriftungen oder Maße. — Abbildung NEAS-19.9.4: Strahlungsdiagramm einer Richtantenne

EG217: Dieses Strahlungsdiagramm ist typisch für ...

A: einen Viertelwellenstrahler.

B: einen Halbwellendipol.

C: eine Marconi-Antenne.

D: eine Richtantenne.

Antennen für UHF/VHF/SHF

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

Hornstrahler
Parabolantennen
Patchantennen auf Leiterplatten
Sperrtopfantenne

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 $\qty{40}{\meter}$ und $\qty{80}{\meter}$, deren Enden sich durch Sperrkreise bei $\qty{40}{\meter}$ verkürzen

EG106: Was sind gebräuchliche Kurzwellen-Amateurfunksendeantennen?

A: Langdraht-Antenne, Groundplane-Antenne, Parabolantenne, 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, Yagi-Uda-Antenne, Dipol-Antenne, 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, W3DZZ-Antenne

B: Dipol, Delta-Loop, Parabolspiegel

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

D: Dipol, Sperrtopfantenne, W3DZZ-Antenne

Antennenformen III

Endspeisung des Halbwellendipols

Eine Halbwellenantenne kann auch an einem Ende gespeist werden
Bei einer Drahtlänge von λ/2 (oder Vielfachen) ist der Speisewiderstand hochohmig (ca. $\qtyrange{2000}{2500}{\ohm}$)
Als Anpassungsmöglichkeit dient der Fuchskreis

AG419: Was ist beim Aufbau des dargestellten Drahtantennensystems zu beachten? Die Drahtlänge des Strahlers sollte ...

A: genau 1/4 $\lambda$ der benutzten Frequenzen sein.

B: genau 3/8 $\lambda$ der benutzten Frequenzen sein.

C: gleich 1/2 $\lambda$ der benutzten Frequenz sein oder einem Vielfachen davon entsprechen.

D: gleich 5/8 $\lambda$ der benutzten Frequenz sein oder einem Vielfachen davon entsprechen.

Transformator zur Impedanzanpassung

Ein Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:7 bewirkt eine 1:49-Impedanztransformation, da das Windungsverhältnis im Quadrat eingeht
Dabei werden Spannung und Strom um den Faktor $\num{7}$ multipliziert bzw. dividiert
Häufig kommt es zu Verwechslungen, wenn statt des Impedanzverhältnisses das reine Windungsverhältnis angegeben wird

AG123: Wie wird die dargestellte Antenne bezeichnet (MWS = Mantelwellensperre)?

A: Windomantenne

B: endgespeiste, magnetische Multibandantenne

C: W3DZZ

D: endgespeiste Multibandantenne

Gegengewicht bei der Impedanzanpassung

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Ein Schaltplan zeigt eine Anordnung elektrischer Bauteile. Links verläuft eine Leitung mit 50 Ohm, gefolgt von einer Spule, die als MWS beschriftet ist. Eine weitere Spule und ein Kondensator sind parallel angeordnet. Rechts ist eine größere Spule abgebildet, deren Umwicklungsverhältnis mit — Abbildung NEAS-19.10.2: Endgespeiste, resonante Multibandantenne

Als Gegengewicht wird oft ein kurzes Drahtende (mindestens 1/20 λ) oder ein Teil der koaxialen Zuleitung verwendet
Eine Mantelwellensperre verhindert, dass das weitere Kabel zum Antennenteil wird

AG124: Wie wird die in der nachfolgenden Skizze dargestellte Antenne bezeichnet (MWS = Mantelwellensperre)? Es handelt sich um eine ...

A: endgespeiste, resonante Multibandantenne

B: elektrisch verkürzte Windomantenne

C: mit magnetischem Balun aufgebaute Multibandantenne

D: endgespeiste Multibandantenne mit einem Trap

Zeppelinantenne als Alternative

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Kurzbeschreibung: Schematische Zeichnung mit einer waagerechten Leitung, deren Länge mit „λ/2“ markiert ist, und einer links anschließenden senkrechten Doppelleitung, deren Höhe mit „λ/4“ angegeben ist.

Detailbeschreibung: Eine kräftige, waagerechte Linie verläuft von links nach rechts; darüber befindet sich ein beidseitiger Pfeil (links–rechts) mit der Beschriftung „λ/2“. Links ist eine senkrechte Doppelleitung dargestellt: zwei parallele Linien mit mehreren kurzen Querverbindern (leiterartig), die oben mit einem ausgefüllten Punkt an die waagerechte Linie angeschlossen ist. Rechts neben dieser Senkrechten steht ein beidseitiger Pfeil (oben–unten) mit der Beschriftung „λ/4“. An den Endbereichen der waagerechten Linie sind Gruppen kleiner, offener Kreise eingezeichnet; am unteren Ende der senkrechten Doppelleitung befinden sich zwei ausgefüllte Punkte. Eine feine gestrichelte Horizontallinie verläuft auf Höhe der waagerechten Leitung über den linken und rechten Bildrand hinaus. — Abbildung NEAS-19.10.3: Zeppelinantenne

Anstelle eines Fuchskreises oder Transformators kann auch eine Zweidrahtleitung mit einer Länge von λ/4 verwendet werden
Diese Bauweise wird als Zeppelinantenne bezeichnet

AG120: Wie wird die folgende Antenne in der Amateurfunkliteratur bezeichnet?

A: Windom-Antenne

B: Fuchs-Antenne

C: Zeppelin-Antenne

D: Marconi-Antenne

Impedanzanpassung bei Ganzwellen-Schleifen

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Kurzfassung: Schematische Zeichnung einer dreieckigen Drahtschleife mit Speisepunkt unten, angeschlossen an ein λ/4‑Stück 75‑Ω‑Koax und daran ein 50‑Ω‑Koax.

Details: Ein großes, nach oben zeigendes Dreieck (geschlossene Schleife) ist mittig symmetrisch gezeichnet; im Inneren steht die Beschriftung „l = 43,18 m für 7,1 MHz“. Vom unteren Mittelpunkt der Dreiecksbasis führen zwei kurze, parallele vertikale Leiter nach unten zu einem kurzen, zylindrisch dargestellten Abschnitt (offene Ellipse oben), der links mit „λ/4“ und rechts mit „75 Ω“ beschriftet ist; kleine schwarze Punkte markieren Anschlusspunkte oben und unten an diesem Abschnitt. Darunter ist ein längerer, ebenfalls zylindrisch gezeichneter Abschnitt angeschlossen, rechts mit „50 Ω“ beschriftet; oben ist ein Verbindungspunkt eingezeichnet, das untere Ende ist offen dargestellt und setzt sich angedeutet nach unten fort (gestrichelte Mittellinie). Alle Linien sind schwarz auf weißem Hintergrund; es gibt keine weiteren Bauteile, Achsen oder Skalen. — Abbildung NEAS-19.10.4: Delta-Loop

Eine Delta-Loop-Antenne hat bei gleichlangen Schenkeln eine Speiseimpedanz von ca. $\qty{100}{\ohm}$
Durch den Einsatz einer λ/4-Leitung mit einem Wellenwiderstand von $\qty{75}{\ohm}$ wird eine Anpassung auf ca. $\qty{50}{\ohm}$ erreicht
Optimal ist der Wellenwiderstand als geometrisches Mittel $(\sqrt{\qty{50}{\ohm}\cdot \qty{100}{\ohm}} \approx \qty{70,7}{\ohm})$

AG117: Wie wird die folgende Antenne in der Amateurfunkliteratur üblicherweise bezeichnet?

A: Koaxial-Stub-Antenne

B: Dreieck-Antenne

C: koaxial gespeiste Dreilinien-Antenne

D: Delta-Loop (Ganzwellenschleife)

Quadrat-Ganzwellenschleifenantenne

Wird die Ganzwellenschleife als Quadrat ausgeführt, so muss die Länge jeder Seite exakt 1/4 λ betragen

AG119: Bei einer Quad-Antenne beträgt die elektrische Länge jeder Seite ...

A: eine ganze Wellenlänge.

B: ein Viertel der Wellenlänge.

C: die Hälfte der Wellenlänge.

D: dreiviertel der Wellenlänge.

Multibandantennen (Teil 1)

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1) Kurze Zusammenfassung: Schematische Zeichnung mit einer horizontalen Leitung und einem mittigen Abzweig zu einer vertikalen, parallel geführten Zweileiterleitung; Maßangaben „31,2 m“ horizontal und „10,3 m“ vertikal, unten die Beschriftung „75 Ω“.

2) Detaillierte Beschreibung: Ein waagerechter, dicker Strich verläuft über die gesamte Breite. Über ihm steht ein beidseitiger Maßpfeil mit der Aufschrift „31,2 m“. Nahe den beiden Enden der Horizontalleitung sind kleine offene Kreise eingezeichnet. In der Mitte der Horizontalleitung befinden sich zwei gefüllte Punkte; von dort führt nach unten eine senkrechte Zweileiterleitung aus zwei parallelen Linien mit mehreren kurzen Querstreben (leiterartig). Rechts neben dieser senkrechten Leitung zeigt ein vertikaler Doppelpfeil von der Horizontalleitung nach unten, beschriftet mit „10,3 m“. Am unteren Ende der Zweileiterleitung sind zwei gefüllte Punkte; direkt darunter steht je ein kleines „x“. Unter diesen Markierungen befindet sich mittig die Textbeschriftung „75 Ω“. — Abbildung NEAS-19.10.5: G5RV-Antenne

Multibandantennen ermöglichen den Betrieb auf vielen Frequenzbändern
Beispiele: G5RV-Antenne (zwei gleichlange Schenkel + Zweidrahtleitung) und asymmetrisch angeregte Windomantenne

AG121: Wie wird die folgende Antenne in der Amateurfunkliteratur bezeichnet?

A: G5RV-Antenne

B: Fuchs-Antenne

C: Windom-Antenne

D: Zeppelin-Antenne

Multibandantennen (Teil 2)

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Diagramm einer Antenne mit einem Pfeil von links nach rechts oben, der 41,5 m anzeigt. In der Mitte ist ein quadratisches Element mit der Beschriftung — Abbildung NEAS-19.10.6: Windom-Antenne

Durch geschickte Abmessungen werden zahlreiche Resonanzen realisiert, wodurch viele Amateurfunkbänder genutzt werden können

AG122: Wie wird die folgende Antenne in der Amateurfunkliteratur bezeichnet?

A: Zeppelin-Antenne

B: Marconi-Antenne

C: Windom-Antenne

D: Fuchs-Antenne

Resonanz und Abstrahlcharakteristik

Resonanz allein garantiert nicht zwangsläufig eine gute Abstrahlcharakteristik
Bei gegenüber Erde erregten Vertikalantennen ist eine Länge von ca. 5/8 λ optimal
Da ein einzelner Draht mit Erde als Gegenpol bei 5/8 λ nicht resonant ist, wird meist eine Spule eingesetzt, die die elektrische Länge auf 6/8 λ (also 3/4 λ) verlängert
Bei mittengespeisten Dipolen liegt das optimale Verhältnis häufig bei 5/4 λ

AG223: Bei welcher Länge erreicht eine Vertikalantenne für den Kurzwellenbereich über einer Erdoberfläche mittlerer Leitfähigkeit eine möglichst flache Abstrahlung?

A: 3/4$ \lambda$

B: 5/8$ \lambda$

C: $\lambda$/4

D: $\lambda$/2

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 HF-Transformator

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: 6,58 m

B: 2,08 m

C: 5,26 m

D: 3,29 m

Lösungsweg

Anstatt direkt die ungefähre Wellenlänge des $\qty{10}{\meter}$-Bands zu verwenden, wird hier erst die angegebene Frequenz in die exakte Wellenlänge umgerechnet.

$$\begin{split} l &= \frac{5}{8}\lambda\\ &= \frac{5}{8} \cdot \frac{\qty{300}{\mega\meter\per\second}}{\qty{28,5}{\mega\hertz}}\\ &\approx \frac{5}{8} \cdot \qty{10,53}{\meter}\\ &\approx \qty{6,58}{\meter}\\ \end{split}$$

Faltdipol

Ein Draht einer Wellenlänge wird an den Enden zur Länge eines Halbwellen-Dipols umgebogen
Die Einspeisung ist immer noch in der Mitte

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Eine einfache Schleifen-Antenne mit einem horizontalen, ovalen Design. Zwei parallele Drähte verlaufen horizontal und enden jeweils in einer Rundung. An einer Stelle gibt es einen kleinen Abstand, der zwei Linien trennt. — Abbildung NEAS-19.11.1: Ein Faltdipol

EG110: Die Länge des Drahtes zur Herstellung eines Faltdipols entspricht ...

A: vier Wellenlängen.

B: einer Halbwellenlänge.

C: einer Wellenlänge.

D: zwei Wellenlängen.

Verkürzungsfaktor I

Wellenausbreitung in Luft und Vakuum:

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

Leitungen und Antennendrähte benötigen einen Korrekturfaktor
Den Verkürzungsfaktor $k_\mathrm{v}$
In etwa $\qty{95}{\percent}$ zur Vakuumausbreitung
$$\lambda_\mathrm{Leitung} = k_\mathrm{v} \cdot \dfrac{c}{f}$$

EG201: Der Verkürzungsfaktor ist ...

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

B: das Verhältnis des Leiterwiderstandes zum Fußpunktwiderstand der Antenne.

C: das Verhältnis von Durchmesser zur Länge eines Leiters.

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. $\qty{5}{\percent}$ zu kürzen

EG202: Welcher Prozentsatz entspricht dem Verkürzungsfaktor (Korrekturfaktor), der üblicherweise für die Berechnung der Länge einer Drahtantenne verwendet wird?

A: 100 %

B: 66 %

C: 75 %

D: 95 %

Verkürzungsfaktor II

Antennenlänge und Verkürzungsfaktor

Antennenlänge hängt vom Verkürzungsfaktor ab
Halbwellendipol: Hälfte der Wellenlänge $\times$ Verkürzungsfaktor
Viertelwellenstrahler: Viertel der Wellenlänge $\times$ Verkürzungsfaktor
Typischer Wert: $\num{0,95}$

AG101: Eine $\lambda$/2-Dipol-Antenne soll für 14,2 MHz aus Draht gefertigt werden. Es soll mit einem Verkürzungsfaktor von 0,95 gerechnet werden. Wie lang müssen die beiden Drähte der Dipol-Antenne jeweils sein?

A: Je 10,56 m

B: Je 5,28 m

C: Je 5,02 m

D: Je 10,03 m

Lösungsweg

gegeben: $f = \qty{14,2}{\mega\hertz}$
gegeben: $k_v = 0,95$

gegeben: $\frac{\lambda}{2}$-Dipol
gesucht: $l_G$

$$\begin{split}l_E &= \frac{1}{2} \cdot \frac{\lambda}{2}\\ &= \frac{1}{4} \cdot \frac{c}{f}\\ &\approx \frac{1}{4} \cdot \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{14,2}{\mega\hertz}}\\ &\approx \frac{1}{4} \cdot \qty{21,13}{\meter}\\ &\approx \qty{5,28}{\meter}\end{split}$$

$$\begin{split}k_v &= \frac{l_G}{l_E}\\ \Rightarrow l_G &= k_v \cdot l_E\\ &= 0,95 \cdot \qty{5,28}{\meter}\\ &\approx \qty{5,02}{\meter}\end{split}$$

AG102: Eine $\lambda$/2-Dipol-Antenne soll für 7,1 MHz aus Draht gefertigt werden. Wie lang müssen die beiden Drähte der Dipol-Antenne jeweils sein? Es soll hier mit einem Verkürzungsfaktor von 0,95 gerechnet werden.

A: Je 20,07 m

B: Je 21,13 m

C: Je 10,56 m

D: Je 10,04 m

Lösungsweg

gegeben: $f = \qty{7,1}{\mega\hertz}$
gegeben: $k_v = 0,95$

gegeben: $\frac{\lambda}{2}$-Dipol
gesucht: $l_G$

$$\begin{split}l_E &= \frac{1}{2} \cdot \frac{\lambda}{2}\\ &= \frac{1}{4} \cdot \frac{c}{f}\\ &\approx \frac{1}{4} \cdot \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{7,1}{\mega\hertz}}\\ &\approx \frac{1}{4} \cdot \qty{42,25}{\meter}\\ &\approx \qty{10,56}{\meter}\end{split}$$

$$\begin{split}k_v &= \frac{l_G}{l_E}\\ \Rightarrow l_G &= k_v \cdot l_E\\ &= 0,95 \cdot \qty{10,56}{\meter}\\ &\approx \qty{10,04}{\meter}\end{split}$$

AG103: Ein Drahtdipol hat eine Gesamtlänge von 20 m. Für welche Frequenz ist der Dipol in Resonanz, wenn mit einem Verkürzungsfaktor von 0,95 gerechnet wird?

A: 7,500 MHz

B: 7,000 MHz

C: 7,125 MHz

D: 6,768 MHz

Lösungsweg

gegeben: $l_G = \qty{20}{\meter}$
gegeben: $k_v = 0,95$

gegeben: Dipol
gesucht: $f$

$$\begin{split}k_v &= \frac{l_G}{l_E}\\ \Rightarrow l_E &= \frac{l_G}{k_v}\\ &= \frac{\qty{20}{\meter}}{0,95}\\ &\approx \qty{21,05}{\meter}\end{split}$$

$$\begin{split}l_E &= \frac{\lambda}{2}\\ &= \frac{1}{2} \cdot \frac{c}{f}\\ \Rightarrow f &= \frac{1}{2} \cdot \frac{c}{l_E}\\ &\approx \frac{1}{2} \cdot \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{21,05}{\meter}}\\&\approx \qty{7,125}{\mega\hertz}\end{split}$$

AG104: Eine $\lambda$/4-Groundplane-Antenne mit vier Radials soll für 7,1 MHz aus Drähten gefertigt werden. Für Strahlerelement und Radials kann mit einem Verkürzungsfaktor von 0,95 gerechnet werden. Wie lang müssen Strahlerelement und Radials jeweils sein?

A: Strahlerelement: 20,06 m, Radials: je 20,06 m

B: Strahlerelement: 10,04 m, Radials: je 10,04 m

C: Strahlerelement: 21,13 m, Radials: je 21,13 m

D: Strahlerelement: 10,56 m, Radials: je 10,56 m

Lösungsweg

gegeben: $f = \qty{7,1}{\mega\hertz}$
gegeben: $k_v = 0,95$

gegeben: $\frac{\lambda}{4}$-Groundplane
gesucht: $l_G$

$$\begin{split}l_E &= \frac{\lambda}{4}\\ &= \frac{1}{4} \cdot \frac{c}{f}\\ &\approx \frac{1}{4} \cdot \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{7,1}{\mega\hertz}}\\ &\approx \frac{1}{4} \cdot \qty{42,25}{\meter}\\ &\approx \qty{10,56}{\meter}\end{split}$$

$$\begin{split}k_v &= \frac{l_G}{l_E}\\ \Rightarrow l_G &= k_v \cdot l_E\\ &= 0,95 \cdot \qty{10,56}{\meter}\\ &\approx \qty{10,04}{\meter}\end{split}$$

AG105: Eine 5/8-$\lambda$-Vertikalantenne soll für 14,2 MHz aus Draht hergestellt werden. Es soll mit einem Verkürzungsfaktor von 0,97 gerechnet werden. Wie lang muss der Draht insgesamt sein?

A: 13,61 m

B: 13,20 m

C: 10,03 m

D: 12,80 m

Lösungsweg

gegeben: $f = \qty{14,2}{\mega\hertz}$
gegeben: $k_v = 0,97$

gegeben: $\frac{5}{8}\lambda$-Vertikalantenne
gesucht: $l_G$

$$\begin{split}l_E &= \frac{5}{8}\lambda\\ &= \frac{5}{8} \cdot \frac{c}{f}\\ &\approx \frac{5}{8} \cdot \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{14,2}{\mega\hertz}}\\ &\approx \frac{5}{8} \cdot \qty{21,13}{\meter}\\ &\approx \qty{13,20}{\meter}\end{split}$$

$$\begin{split}k_v &= \frac{l_G}{l_E}\\ \Rightarrow l_G &= k_v \cdot l_E\\ &= 0,97 \cdot \qty{13,20}{\meter}\\ &\approx \qty{12,80}{\meter}\end{split}$$

Ursache des Verkürzungsfaktors

Leiter sind nicht unendlich dünn
Zusätzliche Kapazität zwischen Leiter und Umgebung
Beeinflusst die effektive elektrische Länge der Antenne

AG202: Warum muss eine Antenne mechanisch etwas kürzer als der theoretisch errechnete Wert sein?

A: Weil sich durch die mechanische Verkürzung der Verlustwiderstand eines Antennenstabes verringert. Dadurch steigt der Wirkungsgrad.

B: Weil sich durch die mechanische Verkürzung die elektromagnetischen Wellen leichter von der Antenne ablösen. Dadurch steigt der Wirkungsgrad.

C: Weil sich diese Antenne nicht im idealen freien Raum befindet und weil die Antennenelemente nicht die Idealform des Kugelstrahlers besitzen. Kapazitive Einflüsse der Umgebung und die Abweichung von der idealen Kugelform verlängern die Antenne elektrisch.

D: Weil sich diese Antenne nicht im idealen freien Raum befindet und weil sie nicht unendlich dünn ist. Kapazitive Einflüsse der Umgebung und der Durchmesser des Strahlers verlängern die Antenne elektrisch.

Verlängerungsfaktor bei Schleifenantennen

Unterschied zum Verkürzungsfaktor
Führt zu einer scheinbaren Verlängerung der Antenne

AG118: Eine Delta-Loop-Antenne mit einer vollen Wellenlänge soll für 7,1 MHz aus Draht hergestellt werden. Es soll mit einem Korrekturfaktor von 1,02 gerechnet werden. Wie lang muss der Draht insgesamt sein?

A: 21,55 m

B: 21,12 m

C: 42,25 m

D: 43,10 m

Lösungsweg

gegeben: $f = \qty{7,1}{\mega\hertz}$
gegeben: $k_v = 1,02$

gegeben: Delta-Loop
gesucht: $l_G$

$$\begin{split}l_E &= \lambda\\ &= \frac{c}{f}\\ &= \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{7,1}{\mega\hertz}}\\ &\approx \qty{42,23}{\meter}\end{split}$$

$$\begin{split}k_v &= \frac{l_G}{l_E}\\ \Rightarrow l_G &= k_v \cdot l_E\\ &= 1,02 \cdot \qty{42,23}{\meter}\\ &\approx \qty{43,10}{\meter}\end{split}$$

Verkürzungsfaktor bei Paralleldrahtleitungen

Welle befindet sich zwischen den Leitern
Skineffekt verhindert tiefes Eindringen ins Metall
Verkürzungsfaktor annähernd $1$ (wie Freiraumausbreitung)

AG313: Der Verkürzungsfaktor einer luftisolierten Paralleldrahtleitung ist ...

A: 0,66.

B: ungefähr 1.

C: 0,1.

D: unbestimmt.

Verkürzungsfaktor bei Koaxialkabeln

Welle befindet sich im Dielektrikum zwischen den Leitern
Beispiel für Polyäthylen: $\epsilon_\mathrm{r} = 2,29$
Skineffekt verhindert tiefes Eindringen ins Metall
Geometrie des Kabels hat kaum Einfluss
Berechnung des Verkürzungsfaktors:

$$v_\mathrm{k} = \dfrac{1}{\sqrt{\epsilon_\mathrm{r}}}$$

AG315: Der Verkürzungsfaktor eines Koaxialkabels mit einem Dielektrikum aus massivem Polyethylen beträgt ungefähr ...

A: 1,0.

B: 0,8.

C: 0,1.

D: 0,66.

AG316: Wie lang ist ein Koaxialkabel, das für eine ganze Wellenlänge bei 145 MHz zugeschnitten wurde, wenn der Verkürzungsfaktor 0,66 beträgt?

A: 2,07 m

B: 0,68 m

C: 2,72 m

D: 1,37 m

Lösungsweg

gegeben: $f = \qty{145}{\mega\hertz}$
gegeben: $k_v = 0,66$
gesucht: $l_G$

$$\begin{split}l_E &= \lambda\\ &= \frac{c}{f}\\ &\approx \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{145}{\mega\hertz}}\\ &\approx \qty{2,07}{\meter}\end{split}$$

$$\begin{split}k_v &= \frac{l_G}{l_E}\\ \Rightarrow l_G &= k_v \cdot l_E\\ &= 0,66 \cdot \qty{2,07}{\meter}\\ &\approx \qty{1,37}{\meter}\end{split}$$

Fußpunktimpedanz I

Mittengespeister Dipol

Speiseimpedanz $\qty{73,1}{\ohm}$
Im Freiraum, also bei einer Aufbauhöhe von min. einer Wellenlänge
Recht nahe bei $\qty{50}{\ohm}$

EG207: Die Fußpunktimpedanz eines mittengespeisten Halbwellendipols in einer Höhe von mindestens einer Wellenlänge über dem Boden beträgt ungefähr ...

A: 600 Ohm.

B: 75 Ohm.

C: 30 Ohm.

D: 50 Ohm.

Mittengespeister Dipol

Bei geringerer Aufbauhöhe kommt es zu Wechselwirkungen mit dem Boden
Speiseimpedanz ca. $\qty{40}{\ohm}$ bis $\qty{90}{\ohm}$

EG208: Der Fußpunktwiderstand in der Mitte eines Halbwellendipols beträgt je nach Aufbauhöhe ungefähr ...

A: 120 bis 240 Ohm.

B: 40 bis 90 Ohm.

C: 100 bis 120 Ohm.

D: 240 bis 600 Ohm.

EG209: Welchen Eingangswiderstand hat ein gestreckter mittengespeister Halbwellendipol?

A: ca. 40 bis 90 Ohm

B: ca. 240 bis 300 Ohm

C: ca. 120 Ohm

D: ca. 30 Ohm

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. $\qty{240}{\ohm}$ bis $\qty{300}{\ohm}$

EG210: Welchen Eingangs- bzw. Fußpunktwiderstand hat ein Faltdipol?

A: ca. 240 bis 300 Ohm

B: ca. 30 bis 60 Ohm

C: ca. 120 Ohm

D: ca. 60 Ohm

Groundplane-Antenne

Ein Dipolschenkel entfällt und wird durch eine Erde mit möglichst geringem Widerstand ersetzt
Hälfte eines Dipols im Freiraum
$\rightarrow$ Speisewiderstand: $\dfrac{\qty{73,1}{\ohm}}{2} \approx \qty{37}{\ohm}$
Radiale um $\qty{45}{\degree}$ nach unten abwinkeln ergibt zusätzliche Abstrahlung
$\rightarrow$ Speisewiderstand: $\qty{50}{\ohm}$

EG211: Welchen Eingangswiderstand hat eine Groundplane-Antenne?

A: ca. 240 Ohm

B: ca. 60 bis 120 Ohm

C: ca. 600 Ohm

D: ca. 30 bis 50 Ohm

Fußpunktimpedanz II

Horizontaler Dipol im Freiraum

Ein horizontaler, mittengespeister Dipol hat ab ca. 1‑λ Aufbauhöhe über dem Erdboden den gleichen Speisewiderstand wie im Freiraum ($\qty{73,1}{\ohm}$).

AG211: Welchen Eingangs- bzw. Fußpunktwiderstand hat ein $\lambda$/2-Dipol in ungefähr einer Wellenlänge Höhe über dem Boden bei seiner Grundfrequenz?

A: ca. 120 Ohm

B: ca. 30 Ohm

C: ca. 240 bis 300 Ohm

D: ca. 65 bis 75 Ohm

Impedanzverhalten bei zu kurzen bzw. zu langen Antennen

Ist ein Halbwellendipol oder eine gegenüber Erde erregte λ/4‑Antenne zu kurz, wirkt sie kapazitiv (Strom eilt der Spannung voraus).
Ist sie zu lang, erhält die Speiseimpedanz einen induktiven Anteil (Strom eilt der Spannung nach).
Im Resonanzfall fallen Spannungs- und Strommaximum zusammen – es entsteht ein reiner Wirkwiderstand.

AG209: Der Fusspunktwiderstand eines mittengespeisten $\lambda$/2-Dipols zeigt sich bei dessen Resonanzfrequenzen ...

A: im Wesentlichen als induktiver Blindwiderstand.

B: im Wesentlichen als Wirkwiderstand.

C: abwechselnd als kapazitiver oder induktiver Blindwiderstand.

D: im Wesentlichen als kapazitiver Blindwiderstand.

AG210: Welche Fußpunktimpedanz hat ein $\lambda$/2-Dipol unterhalb und oberhalb seiner Grundfrequenz?

A: Unterhalb der Grundfrequenz ist die Impedanz höher, oberhalb niedriger.

B: Unterhalb der Grundfrequenz ist die Impedanz kapazitiv, oberhalb induktiv.

C: Unterhalb der Grundfrequenz ist die Impedanz niedriger, oberhalb höher.

D: Unterhalb der Grundfrequenz ist die Impedanz induktiv, oberhalb kapazitiv.

Elektrische Verlängerung und Verkürzung

Antenne: Kapazitive und induktive Wirkung

Ein Halbwellendipol bzw. eine gegenüber Erde erregte λ/4‑Antenne wirkt kapazitiv, wenn sie zu kurz ist, und induktiv, wenn sie zu lang ist.
Die abweichende Speiseimpedanz führt zu Fehlanpassung und einem schlechteren SWR.
Durch Einfügen eines Kondensators (elektrisch verkürzen) oder einer Verlängerungsspule (elektrisch verlängern) lässt sich die Impedanz wieder anpassen.

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung einer vertikalen Antenne („mech. 5/8 λ“) mit eingefügter Spule und vier horizontalen Radials („λ/4“).

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt die schematische Darstellung eines vertikalen Strahlers mit einer am unteren Ende eingefügten Spule. Der Strahler ist mit dem Innenleiter eines nach unten führenden Koaxialkabels verbunden. Vom Außenleiter des Koaxialkabels gehen vier horizontale Leiter (Radials) im Abstand von 90° nach außen ab. Parallel zum vertikalen Strahler gibt es einen nach oben und unten gerichteten Pfeil mit der Beschriftung „mech. 5/8 λ“. Parallel zu einem der Radials ist ein nach innen und außen gerichteter Pfeil mit der Beschriftung „λ/4“ zu sehen. — Abbildung NEAS-19.16.1: Antenne mit Spule

Die Antenne ist durch Einfügen einer Spule elektrisch verlängert.

AG106: Wozu dient die Spule in dieser Antenne?

A: Elektrische Verkürzung des Strahlers

B: Erhöhung der Ausbreitungsgeschwindigkeit

C: Elektrische Verlängerung des Strahlers

D: Verringerung der Ausbreitungsgeschwindigkeit

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung einer vertikalen Antenne („mech. > λ/4“) mit eingefügtem Kondensator und vier horizontalen Radials („λ/4“).

) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt die schematische Darstellung eines vertikalen Strahlers mit einem am unteren Ende eingefügten Kondensator (zwei horizontale Striche). Der Strahler ist mit dem Innenleiter eines nach unten führenden Koaxialkabels verbunden. Vom Außenleiter des Koaxialkabels gehen vier horizontale Leiter (Radials) im Abstand von 90° nach außen ab. Parallel zum vertikalen Strahler gibt es einen nach oben und unten gerichteten Pfeil mit der Beschriftung „mech. > λ/4“. Parallel zu einem der Radials ist ein nach innen und außen gerichteter Pfeil mit der Beschriftung „λ/4“ zu sehen. — Abbildung NEAS-19.16.2: Antenne mit Kondensator

Die Antenne ist durch Einfügen eines Kondensators elektrisch verkürzt.

AG107: Wozu dient der Kondensator in dieser Antenne?

A: Elektrische Verkürzung des Strahlers

B: Verringerung der Ausbreitungsgeschwindigkeit

C: Erhöhung der Ausbreitungsgeschwindigkeit

D: Elektrische Verlängerung des Strahlers

Bestimmung der mechanischen Länge

Zunächst wird festgestellt, ob die Antenne mechanisch zu kurz oder zu lang ist.
Ist die Antenne zu kurz, benötigt man eine Verlängerungsspule.
Andernfalls ist ein Verkürzungskondensator zur Kompensation erforderlich.

AG108: Was sollte in jeden Schenkel einer symmetrischen, zweimal 15 m langen Dipol-Antenne eingefügt werden, damit die Antenne im Bereich um 3,6 MHz resonant wird?

A: Ein RC-Glied

B: Ein Kondensator

C: Ein Parallelkreis mit einer Resonanzfrequenz von 3,6 MHz

D: Eine Spule

Near Vertical Incidence Skywave (NVIS)

NVIS – Raumwellenreflexion

Liegt die Sendefrequenz unter der kritischen Frequenz, wird selbst eine senkrecht nach oben gestrahlte Raumwelle von der Ionosphäre reflektiert.
Dadurch verschwindet die Tote Zone – ein Effekt, der für Nahverbindungen genutzt werden kann.
Voraussetzung: Eine Kurzwellenantenne, die in einem möglichst steilen Winkel nach oben strahlt.
Dieser Effekt wird als Near Vertical Incidence Skywave (NVIS) bezeichnet.

NVIS – Vorteile im Notfunk

NVIS-Verbindungen ermöglichen die Überwindung von Hindernissen (z. B. bergiges Gelände), die ansonsten die Bodenwelle blockieren würden.
Geeignet sind horizontale Dipole, die in einer Aufbauhöhe von maximal einem Viertel der Wellenlänge aufgehängt werden – so wirkt die Erdoberfläche als Reflektor und sorgt für einen Gewinn in Richtung Zenit.

NVIS – Antennenaufbau und Optimierung

Wird ein Horizontal-Dipol zu hoch aufgehängt, führt die Verzögerung bei der Reflektion zu einer Phasenverschiebung.
$\rightarrow$ Dadurch kommt es in Richtung Zenit zu teilweiser Auslöschung der reflektierten Welle.
$\rightarrow$ Das Ergebnis ist ein Gewinn in flacherer Abstrahlrichtung, was bei NVIS-Kommunikation unerwünscht ist.
Vertikalantennen sind ungeeignet, da sie ohnehin einen flachen Abstrahlwinkel aufweisen.

AG125: Welche Antennen sind für NVIS-Ausbreitung (Near Vertical Incident Skywave), wie sie für Notfunk-Verbindungen im KW-Bereich benutzt werden, gut geeignet?

A: Eine Vertikalantenne einer Gesamtlänge zwischen 0,5 und 0,625 (5/8) Wellenlängen über gutem Radialnetz.

B: Mit Drähten aufgebauter horizontaler Faltdipol in möglichst genau 0,8 Wellenlängen Höhe über Grund.

C: Horizontal aufgespannte Drähte in einer Höhe von höchstens 0,25 Wellenlängen über Grund.

D: Als "Inverted-V" aufgespannte Drähte mit einem Speisepunkt in mindestens einer Wellenlänge Höhe über Grund.

AG224: Welche Eigenschaften besitzt eine in geringer Höhe aufgebaute, auf Kurzwelle betriebene NVIS-Antenne (Near Vertical Incident Skywave)?

A: Sie vergrößert durch ihre flache Abstrahlung den Bereich der Bodenwelle.

B: Sie ermöglicht durch annähernd senkrechte Abstrahlung eine Raumwellenausbreitung ohne tote Zone um den Sendeort herum.

C: Sie erzeugt mit ihrer Reflexion am nahen Erdboden eine zirkular polarisierte Abstrahlung, die Fading reduziert.

D: Ihre senkrechte Abstrahlung bringt die D-Region zum Verschwinden, so dass die Tagesdämpfung über dem Sendeort lokal aufgehoben wird.

Traps

Trap-Dipole

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung einer horizontalen Drahtantenne mit zwei Einspeisepunkten „X X“ in der Mitte und links und rechts jeweils einer Spule und einem Kondensator parallel geschaltet; Anschlusspunkte am linken und am rechten Ende.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt die schematische Darstellung einer horizontalen Drahtantenne mit zwei Einspeisepunkten „X X“ in der Mitte und Anschlusspunkten am linken und am rechten Ende. In beiden Teilstücken links und rechts der Einspeisung befinden sich jeweils eine Spule und ein Kondensator in Parallelschaltung. — Abbildung NEAS-19.18.1: Zweiband-Dipolantenne mit Traps

Trap als Parallelschwingkreis aus Kondensator und Spule

Multibandantennen sind so konstruiert, dass sie auf mehreren Frequenzbändern resonant sind.
Ein Trap wird in einen Dipol eingefügt, um einen zusätzlichen Frequenzbereich zu erschließen.

Bei seiner Resonanz wirkt der Trap als Sperrkreis, der den Stromfluss blockiert und den Dipol elektrisch begrenzt.
Bei Anregung mit tieferer Frequenz schwingt hingegen der gesamte Dipol.

AG109: Welche Antennenart ist hier dargestellt?

A: Sperrkreis-Dipol

B: Einband-Dipol mit Oberwellenfilter

C: Saugkreis-Dipol

D: Dipol mit Gleichwellenfilter

AG110: Ein Parallelresonanzkreis (Trap) in jeder Dipolhälfte ...

A: erhöht die effiziente Nutzung des jeweiligen Frequenzbereichs.

B: erlaubt eine Nutzung der Antenne für mindestens zwei Frequenzbereiche.

C: beschränkt die Nutzbarkeit der Antenne auf einen Frequenzbereich.

D: ermöglicht die Unterdrückung der Harmonischen.

Einfluss hoher Frequenzen

Frequenzen oberhalb der Resonanz des Traps können den Schwingkreis passieren.
Der überwiegend wirkende Kondensator verkürzt dadurch die Antenne leicht – die Spule spielt hier eine untergeordnete Rolle.

AG113: Wenn man diese Mehrband-Antenne auf 14 MHz erregt, dann wirken die LC-Resonanzkreise ...

A: als Vergrößerung des Strahlungswiderstands der Antenne.

B: als induktive Verlängerung des Strahlers.

C: als kapazitive Verkürzung des Strahlers.

D: als Sperrkreise für die Erregerfrequenz.

Sperrwirkung im Resonanzfall

Wird ein Trap-Dipol bei der Resonanzfrequenz eines der Traps betrieben, wirkt dieser wie ein Sperrkreis.
Dadurch fließt nahezu kein Strom, und der Dipol verhält sich, als ob er an dieser Stelle endet.

AG112: Wenn man diese Mehrband-Antenne auf 7 MHz erregt, dann wirken die LC-Resonanzkreise ...

A: als Vergrößerung des Strahlungswiderstands der Antenne.

B: als kapazitive Verkürzung des Strahlers.

C: als induktive Verlängerung des Strahlers.

D: als Sperrkreise für die Erregerfrequenz.

AG116: Sie wollen eine Zweibandantenne für 160 m und 80 m selbst bauen. Welche der folgenden Antworten enthält die richtige Drahtlänge $l$ zwischen den Traps und die richtige Resonanzfrequenz $f_{\textrm{res}}$ der Schwingkreise?

A: $l$ beträgt zirka 40 m, $f_{\textrm{res}}$ liegt bei zirka 1,85 MHz.

B: $l$ beträgt zirka 80 m, $f_{\textrm{res}}$ liegt bei zirka 3,65 MHz.

C: $l$ beträgt zirka 40 m, $f_{\textrm{res}}$ liegt bei zirka 3,65 MHz.

D: $l$ beträgt zirka 80 m, $f_{\textrm{res}}$ liegt bei zirka 1,85 MHz.

Elektrische Verlängerung bei niedrigen Frequenzen

Bei Frequenzen unterhalb der Resonanz fließt nur wenig Strom durch den Kondensator.
Die Wirkung der Spule dominiert und führt zu einer elektrischen Verlängerung der Antenne.

AG111: Wenn man diese Mehrband-Antenne auf 3,5 MHz erregt, dann wirken die LC-Resonanzkreise ...

A: als Vergrößerung des Strahlungswiderstands der Antenne.

B: als kapazitive Verkürzung des Strahlers.

C: als Sperrkreise für die Erregerfrequenz.

D: als induktive Verlängerung des Strahlers.

Mehrere Traps für erweiterte Resonanzen

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung einer horizontalen Drahtantenne mit zwei Einspeisepunkten „X X“ in der Mitte; links und rechts jeweils zwei Schwingkreise (innen „b“, außen „a“) aus einer Spule und einem Kondensator parallel geschaltet.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt die schematische Darstellung einer horizontalen Drahtantenne mit zwei Einspeisepunkten „X X“ in der Mitte. In beiden Teilstücken links und rechts der Einspeisung befinden sich jeweils zwei Schwingkreise aus einer Spule und einem Kondensator in Parallelschaltung. Die beiden inneren Schwingkreise sind mit „b“ bezeichnet, die beiden äußeren mit „a“. — Abbildung NEAS-19.18.3: Dreiband-Dipolantenne mit Traps

Durch Einbau mehrerer Traps wird der innere Schwingkreis auf die höchste Frequenz und der nächstäußere auf eine niedrigere Frequenz abgestimmt.
So lassen sich mehrere Resonanzen im selben Dipol realisieren.

AG115: Das folgende Bild stellt einen Dreiband-Dipol für die Frequenzbänder 20, 15 und 10 m dar. Die mit b gekennzeichneten Schwingkreise sind abgestimmt auf:

A: 10,1 MHz

B: 14,2 MHz

C: 29,0 MHz

D: 21,2 MHz

AG114: Das folgende Bild stellt einen Dreiband-Dipol für die Frequenzbänder 20, 15 und 10 m dar. Die mit a gekennzeichneten Schwingkreise sind abgestimmt auf:

A: 10,1 MHz

B: 21,2 MHz

C: 29,0 MHz

D: 14,2 MHz

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

[picture:531:e_yagi_uda_aufbau:Die Elemente einer Yagi-Uda-Antenne: 1 Reflektor, 2 Strahler, 3 Direktor]

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 Strahler, 2 Direktor und 3 Reflektor.

C: 1 Reflektor, 2 Strahler und 3 Direktor.

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: Strahler

B: Direktor

C: Strahler und am Reflektor gleichzeitig

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

Phase:

90 °

Strahlungsdiagramm

Große Hauptkeule in Richtung der Direktoren
Kleine Nebenkeulen und insbesondere Rückkeule

1) Kurzbeschreibung: Antennendiagramm bestehend aus einer horizontalen Linie über das ganze Bild hinweg und zwei verschieden großen Schleifen ober- und unterhalb dieser Linie.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt ein Antennendiagramm mit einer langen horizontalen Linie über das ganze Bild hinweg. Entlang dieser Linie gibt es eine Kontur bestehend aus einer kleinen (links) und einer großen (rechts) ovalen Schleife. Beide Schleifen verjüngen sich im linken Teil der Abbildung zu einem gemeinsamen Punkt auf der horizontalen Linie. Es gibt keine Beschriftungen oder Maße. — Abbildung NEAS-19.19.1: Strahlungsdiagramm einer Yagi-Uda-Antenne

EG218: Für welche Antenne ist dieses Strahlungsdiagramm typisch?

A: Yagi-Uda

B: Dipol

C: Groundplane

D: Kugelstrahler

Yagi-Uda-Antenne III

Auswirkung von Reflektoren und Direktoren

Reflektoren und Direktoren beeinflussen nicht nur die Richtwirkung, sondern auch den Speisewiderstand einer Yagi‑Uda‑Antenne.
Ein Teil der vom Strahler ausgestrahlten Welle wird zurückreflektiert, wodurch sich der Speisewiderstand in Abhängigkeit vom Abstand der Elemente verändert.

AG212: Die Impedanz des Strahlers eines Kurzwellenbeams richtet sich auch nach ...

A: den Ausbreitungsbedingungen.

B: den Abständen zwischen Reflektor, Strahler und den Direktoren.

C: dem Strahlungswiderstand des Reflektors.

D: dem Widerstand des Zuführungskabels.

Gewinn und Öffnungswinkel einer Yagi‑Uda‑Antenne

Mit zunehmender Länge (und damit höherem Gewinn) wird der Öffnungswinkel der Antenne schmaler.
Dies folgt dem Energieerhaltungssatz – es kann keine Energie „aus dem Nichts“ erzeugt werden.

AG222: Worin unterscheidet sich eine Yagi-Uda-Antenne mit 11 Elementen von einer mit 3 Elementen? Bei der Antenne mit 11 Elementen ist ...

A: der Strahlungswiderstand erhöht.

B: der Öffnungswinkel erhöht.

C: das Vor-Rück-Verhältnis verringert.

D: der Öffnungswinkel verringert.

Kreuzyagi – Erzeugung zirkularer Polarisation

Bei der Kreuzyagi werden zwei Yagi‑Uda‑Antennen um $\qty{90}{\degree}$ zueinander verdreht (z. B. eine horizontal, eine vertikal).
Durch Einspeisung eines um $\qty{90}{\degree}$ phasenverschobenen Signals oder Verschiebung einer Antenne um eine Viertelwellenlänge wird zirkulare Polarisation erzeugt.

AG126: Für die Erzeugung von zirkularer Polarisation mit Yagi-Uda-Antennen wird eine horizontale und eine dazu um 90 ° um die Strahlungsachse gedrehte Yagi-Uda-Antenne zusammengeschaltet. Was ist dabei zu beachten, damit tatsächlich zirkulare Polarisation entsteht?

A: Die kreuzförmig angeordneten Elemente der beiden Antennen sind um 45 ° zu verdrehen, so dass in der Draufsicht ein liegendes Kreuz gebildet wird. Die Antennen werden über Leitungsstücke gleicher Länge parallel geschaltet. Die Anpassung erfolgt mit einem Symmetrierglied.

B: Bei einer der Antennen muss die Welle um $\lambda$/4 verzögert werden. Dies kann entweder durch eine zusätzlich eingefügte Viertelwellen-Verzögerungsleitung oder durch mechanische "Verschiebung" beider Yagi-Uda-Antennen um $\lambda$/4 gegeneinander hergestellt werden.

C: Die Zusammenschaltung der Antennen muss über eine Halbwellen-Lecherleitung erfolgen. Zur Anpassung an den Wellenwiderstand muss zwischen der Speiseleitung und den Antennen noch ein $\lambda$/4-Transformationsstück eingefügt werden.

D: Bei einer der Antennen muss die Welle um $\lambda$/2 verzögert werden. Dies kann entweder durch eine zusätzlich eingefügte $\lambda$/2-Verzögerungsleitung oder durch mechanische "Verschiebung" beider Yagi-Uda-Antennen um $\lambda$/2 gegeneinander hergestellt werden.

Parabolspiegel I

Mikrowellen

Frequenzen zwischen $\qty{1}{\giga\hertz}$ und $\qty{300}{\giga\hertz}$
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

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Kurzfassung: Schematische Darstellung einer Parabol-Schüsselantenne mit speisender Antenne nahe der Mitte, parallelen orangefarbenen Wellenfronten von rechts und einem per Kabel angeschlossenen Messgerät rechts unten.

Detaillierte Beschreibung: Links ist ein großer schwarzer Halbkreis mit vielen kurzen, nach außen zeigenden Strichmarken entlang des Randes; die Schüsselöffnung zeigt nach rechts. Im rechten, offenen Bereich verlaufen mehrere gleichmäßig verteilte, waagerechte orangefarbene Linien von rechts nach links. In der Nähe der Mitte der Schüssel ist ein kleines, schwarzes, nach unten zeigendes Dreieck (Antennensymbol) an einer kurzen senkrechten Leitung dargestellt. Von diesem Punkt führen mehrere orangefarbene Geraden fächerförmig zur gekrümmten linken Innenfläche und treffen dort auf verschiedene Stellen des Randes; zusätzlich verlaufen die waagerechten orangefarbenen Linien durch die Öffnung bis zur linken Innenfläche. Vom Antennensymbol geht eine schwarze Leitung nach unten, verläuft rechtwinklig nach rechts und endet in einem rechteckigen Gerät unten rechts. Dieses Gerät hat einen Rahmen, links zwei kleine runde Tasten übereinander, mittig ein rechteckiges Display/Feld und rechts einen großen runden Drehknopf mit einem kleinen Punkt im Inneren sowie daneben einen kleinen runden Indikator. Es sind keine Textbeschriftungen vorhanden. — Abbildung NEAS-19.21.1: Funktionsweise eines Parabolspiegels

EG113: Eine scharf bündelnde Antenne für den Mikrowellenbereich besteht häufig aus einem ...

A: hyperbolisch konkav geformten Spiegelkörper und einem isotropen Strahler.

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

C: paraboloid geformten Spiegelkörper und einem isotropen Strahler.

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

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: Mindestens fünf Wellenlängen (Lambda) der verwendeten Frequenz.

B: Eine Wellenlänge (Lambda) der verwendeten Frequenz.

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

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

Parabolspiegel II

Erregerantennen im Parabolspiegel

Im Punkt vor dem Parabolspiegel werden die Erregerantennen platziert
Helixantennen, die eine zirkulare Polarisation erzeugen, eignen sich besonders für den Mikrowellenbereich

Hornstrahler und Hohlleiter

Bild eines Hornstrahlers folgt

Hornstrahler können mit einem Hohlleiter gespeist werden
In Hohlleitern, also Metallrohren, wird die Mikrowellenenergie durch Reflexion an den Außenwänden geführt

Hohlleiter im Detail

Hohlleiter leiten Mikrowellen, indem sie diese an ihren metallischen Außenwänden reflektieren
Dadurch gelangt die Welle in ein Horn, aus dem sie abgestrahlt oder in den Hohlleiter eingespeist wird

AG225: Welche Antennentypen kommen üblicherweise als Erregerantennen (Feed) in Parabolspiegeln für den Mikrowellenbereich zum Einsatz?

A: Collinear, Helix, isotroper Strahler

B: Groundplane, Hornantenne, Ringdipol

C: Helix, Hornantenne, Sperrkreisdipol

D: Dipol, Helix, Hornantenne

Gewinn eines Parabolspiegels

$$g_i = 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot d}{\lambda}\right)^2 \cdot \eta\right)}\unit{\dBi}$$

Berechnung mit der Formel in der Formelsammlung
Abhängig vom Durchmesser
Üblicherweise sehr hoher Gewinn

AG226: Wie hoch ist der Gewinn eines Parabolspiegels mit einem Durchmesser von 30 cm und mit einem Wirkungsgrad von $\eta_{\textrm{eff}}$ = 1 bei einer Arbeitsfrequenz von 5,7 GHz?

A: 12,5 dBi

B: 28,1 dBi

C: 16,8 dBi

D: 25,1 dBi

Lösungsweg

gegeben: $d = \qty{30}{\centi\meter}$
gegeben: $\eta_{eff} = 1$

gegeben: $f = \qty{5,7}{\giga\hertz}$
gesucht: $g_i$

$$\lambda = \frac{c}{f} = \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{5,7}{\giga\hertz}} = \qty{0,053}{\meter}$$

$$\begin{split}g_i &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot d}{\lambda}\right)^2 \cdot \eta\right)}\unit{\dBi}\\ &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot \qty{0,3}{\meter}}{\qty{0,053}{\meter}}\right)^2 \cdot 1\right)} \unit{\dBi}\\ &= \qty{25,1}{\dBi}\end{split}$$

AG227: Wie hoch ist der Gewinn eines Parabolspiegels mit einem Durchmesser von 80 cm und mit einem Wirkungsgrad von $\eta_{\textrm{eff}}$ = 1 bei einer Arbeitsfrequenz von 5,7 GHz?

A: 16,8 dBi

B: 21,8 dBi

C: 33,6 dBi

D: 36,4 dBi

Lösungsweg

gegeben: $d = \qty{80}{\centi\meter}$
gegeben: $\eta_{eff} = 1$

gegeben: $f = \qty{5,7}{\giga\hertz}$
gesucht: $g_i$

$$\lambda = \frac{c}{f} = \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{5,7}{\giga\hertz}} = \qty{0,053}{\meter}$$

$$\begin{split}g_i &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot d}{\lambda}\right)^2 \cdot \eta\right)}\unit{\dBi}\\ &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot \qty{0,8}{\meter}}{\qty{0,053}{\meter}}\right)^2 \cdot 1\right)}\unit{\dBi}\\ &= \qty{33,6}{\dBi}\end{split}$$

AG228: Wie hoch ist der Gewinn eines Parabolspiegels mit einem Durchmesser von 80 cm und mit einem Wirkungsgrad von $\eta_{\textrm{eff}}$ = 1 bei einer Arbeitsfrequenz von 10,4 GHz?

A: 42,4 dBi

B: 25,2 dBi

C: 38,8 dBi

D: 19,4 dBi

Lösungsweg

gegeben: $d = \qty{80}{\centi\meter}$
gegeben: $\eta_{eff} = 1$

gegeben: $f = \qty{10,4}{\giga\hertz}$
gesucht: $g_i$

$$\lambda = \frac{c}{f} = \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{10,4}{\giga\hertz}} = \qty{0,029}{\meter}$$

$$\begin{split}g_i &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot d}{\lambda}\right)^2 \cdot \eta\right)}\unit{\dBi}\\ &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot \qty{0,8}{\meter}}{\qty{0,029}{\meter}}\right)^2 \cdot 1\right)}\unit{\dBi}\\ &= \qty{38,8}{\dBi}\end{split}$$

AG229: Wie hoch ist der Gewinn eines Parabolspiegels mit einem Durchmesser von 120 cm und mit einem Wirkungsgrad von $\eta_{\textrm{eff}}$ = 1 bei einer Arbeitsfrequenz von 10,4 GHz?

A: 50,5 dBi

B: 42,3 dBi

C: 25,9 dBi

D: 21,2 dBi

Lösungsweg

gegeben: $d = \qty{120}{\centi\meter}$
gegeben: $\eta_{eff} = 1$

gegeben: $f = \qty{10,4}{\giga\hertz}$
gesucht: $g_i$

$$\lambda = \frac{c}{f} = \frac{\qty{3\cdot 10^8}{\meter\per\second}}{\qty{10,4}{\giga\hertz}} = \qty{0,029}{\meter}$$

$$\begin{split}g_i &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot d}{\lambda}\right)^2 \cdot \eta\right)}\unit{\dBi}\\ &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\left(\frac{\pi \cdot \qty{1,2}{\meter}}{\qty{0,029}{\meter}}\right)^2 \cdot 1\right)}\unit{\dBi}\\ &= \qty{42,3}{\dBi}\end{split}$$

Offset-Spiegel

Erregerantenne und Offsetspiegel

Parabolspiegel bündelt Welle vor Spiegel
Erregerantenne im Stahlengang positioniert
Teilweise Abschattung der Welle
Offsetspiegel: Erregerantenne außerhalb des Strahlengangs
Meist unterhalb, Paraboloid wird angepasst

AG127: Welchen Vorteil bietet im Mikrowellenbereich ein Offsetspiegel gegenüber einem rotationssymmetrischen Parabolspiegel?

A: Keinen, da beide Typen nach dem gleichen Funktionsprinzip arbeiten.

B: Die Auswahl an möglichen Erregerantennentypen ist größer.

C: Die Erregerantenne sitzt außerhalb des Strahlenganges und verursacht keine Abschattungen.

D: Offsetspiegel erzeugen unabhängig von der Erregerantenne grundsätzlich eine zirkulare Polarisation.

Vor-/Rückverhältnis

Antennencharakteristik und Richtwirkung

1) Kurze Zusammenfassung:
Vergleichsgrafik mit zwei überlagerten Richtdiagramm-Konturen: links/rechts ein schwarzes, symmetrisches Muster mit der Beschriftung „Dipol“ und darübergelegter, nach rechts ausgezogener grauer Kontur mit der Beschriftung „Richtantenne“, dazu Maßpfeile „P_D“, „P_R“ und „P_V“.

2) Ausführliche Beschreibung: Eine dünne horizontale Linie verläuft durch die Bildmitte von links nach rechts. Spiegelbildlich zu dieser Linie sind nach oben und unten zwei Richtdiagramm-Konturen eingezeichnet. Eine schwarze Kontur (links mit „Dipol“ beschriftet) besteht aus zwei gleich großen, geschlossenen Kreisen, die sich in der Mitte der Grafik berühren (je ein Kreis nach links und rechts). Eine graue Kontur (rechts unten mit „Richtantenne“ in Grau beschriftet) besteht aus einer geschlossenen, tropfenförmigen Kurve, die in der Mitte der Grafik schmal beginnt und weit nach rechts ausläuft und dabei die rechte schwarze Kreisform überlagert, und einer kleinen, schmalen geschlossenen Kurve nach links. Unterhalb der Richtdiagramm-Konturen sind zwei horizontale Maßlinien mit Doppelpfeilen, beide mit „P_D“ beschriftet; die linke reicht vom linken Außenrand der schwarzen Form bis zur Mitte, die rechte von der Mitte bis zum rechten Außenrand. Die Begrenzungen der Maßlinien werden mit vertikalen Linien dargestellt, die von der horiztontalen Linie in der Mitte nach unten weisen. Oberhalb der Richtdiagramm-Konturen verläuft eine kurze horizontale Maßlinie „P_R“ vom linken Außenrand der grauen Form bis zur Mitte und rechts davon eine längere Maßlinie „P_V“, die bis zur rechten Außenkante der grauen Kontur reicht. Die Begrenzungen der Maßlinien werden mit vertikalen Linien dargestellt, die von der horiztontalen Linie in der Mitte nach oben weisen. — Abbildung NEAS-19.24.1: Strahlungscharakteristik einer Richtantenne zu einem Dipol

Das Vor-/Rück-Verhältnis beschreibt, wie viel besser in Hauptstrahlrichtung gesendet und empfangen wird.

Richtantennen senden und empfangen auch in Rückwärtsrichtung – ein unerwünschter Effekt.
Der Antennengewinn bezieht sich nur auf die Hauptstrahlrichtung (im Vergleich zu einem Dipol oder isotropen Strahler).

AG214: Das folgende Bild zeigt die Strahlungscharakteristik eines Dipols und einer Richtantenne. Das Vor-/Rück-Verhältnis der Richtantenne ist definiert als das Verhältnis ...

A: von $0,7 \cdot P_{\textrm{V}}$ zu $0,7 \cdot P_{\textrm{D}}$.

B: von $P_{\textrm{V}}$ zu $P_{\textrm{R}}$.

C: von $P_{\textrm{D}}$ zu $P_{\textrm{R}}$.

D: von $P_{\textrm{V}}$ zu $P_{\textrm{D}}$.

AG213: Das folgende Bild zeigt die Strahlungscharakteristik eines Dipols und einer Richtantenne. Der Antennengewinn der Richtantenne über dem Dipol ist definiert als das Verhältnis ...

A: von $P_{\textrm{D}}$ zu $P_{\textrm{R}}$.

B: von $P_{\textrm{V}}$ zu $P_{\textrm{D}}$.

C: von $P_{\textrm{V}}$ zu $P_{\textrm{R}}$.

D: von $0,7 \cdot P_{\textrm{V}}$ zu $0,7 \cdot P_{\textrm{R}}$.

Vor-/Rück-Verhältnis in Dezibel

1) Kurzbeschreibung: Antennendiagramm bestehend aus einer horizontalen Linie von „a“ nach „b“ über das ganze Bild hinweg und zwei verschieden großen Schleifen ober-und unterhalb dieser Linie.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt ein Antennendiagramm mit einer langen horizontalen Linie über das ganze Bild hinweg mit einer Pfeilspitze nach links („a“) und nach rechts („b“). Entlang dieser Linie gibt es eine Kontur bestehend aus einer kleinen (links) und einer großen (rechts) ovalen Schleife. Beide Schleifen verjüngen sich im linken Teil der Abbildung zu einem gemeinsamen Punkt auf der horizontalen Linie, markiert durch einen verikalen Strich. Es gibt keine Beschriftungen oder Maße. — Abbildung NEAS-19.24.2: Strahlungscharakteristik einer Richtantenne

Das Vor-/Rück-Verhältnis wird häufig in Dezibel angegeben.

AG217: Bei einer Yagi-Uda-Antenne mit dem folgenden Strahlungsdiagramm beträgt die ERP in Richtung a 0,6 W und in Richtung b 15 W. Welches Vor-Rück-Verhältnis hat die Antenne?

A: 2,8 dB

B: 14 dB

C: 27,9 dB

D: 25 dB

Lösungsweg

gegeben: $P_R = \qty{0,6}{\watt}$
gegeben: $P_V = \qty{15}{\watt}$
gesucht: $\frac{Vor}{Rück}$

$$\begin{split}\frac{Vor}{Rück} &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\frac{P_V}{P_R}\right)} \unit{\dB}\\ &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\frac{\qty{15}{\watt}}{\qty{0,6}{\watt}}\right)} \unit{\dB}\\ &= \qty{14}{\dB}\end{split}$$

AG215: Eine Richtantenne mit einem Gewinn von 10 dB über dem Halbwellendipol und einem Vor-Rück-Verhältnis von 20 dB wird mit 100 W Sendeleistung direkt gespeist. Welche ERP strahlt die Antenne entgegengesetzt zur Senderichtung ab?

A: 100 W

B: 0,1 W

C: 1 W

D: 10 W

Lösungsweg

gegeben: $g_D= \qty{10}{\dB}$
gegeben: $\frac{Vor}{Rück} = \qty{20}{\dB}$

gegeben: $P_S = \qty{100}{\watt}$
gesucht: $P_R$

$$\begin{split}P_V &= P_{ERP}\\ &= P_S \cdot 10^{\frac{g_d}{\qty{10}{\dB}}}\\ &= \qty{100}{\watt} \cdot 10^{\frac{\qty{10}{\dB}}{\qty{10}{\dB}}}\\ &= \qty{1000}{\watt}\end{split}$$

$$\begin{split}\qty{20}{\dB} &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\frac{P_V}{P_R}\right)} \unit{\dB}\\ \Rightarrow \frac{P_V}{P_R} &= 10^{\frac{\qty{20}{\dB}}{\qty{10}{\dB}}}\\ &= 100\\ \Rightarrow P_R &= \frac{P_V}{100}\\ &= \frac{\qty{1000}{\watt}}{100}\\ &= \qty{10}{\watt}\end{split}$$

AG216: Eine Richtantenne mit einem Gewinn von 15 dB über dem Halbwellendipol und einem Vor-Rück-Verhältnis von 25 dB wird mit 6 W Sendeleistung direkt gespeist. Welche ERP strahlt die Antenne entgegengesetzt zur Senderichtung ab?

A: 0,019 W

B: 0,6 W

C: 60 W

D: 0,19 W

Lösungsweg

gegeben: $g_D= \qty{15}{\dB}$
gegeben: $\frac{Vor}{Rück} = \qty{25}{\dB}$

gegeben: $P_S = \qty{6}{\watt}$
gesucht: $P_R$

$$\begin{split}P_V &= P_{ERP}\\ &= P_S \cdot 10^{\frac{g_d}{\qty{10}{\dB}}}\\ &= \qty{6}{\watt} \cdot 10^{\frac{\qty{15}{\dB}}{\qty{10}{\dB}}}\\ &= \qty{189,7}{\watt}\end{split}$$

$$\begin{split}\qty{25}{\dB} &= 10 \cdot \log_{10}{\left(\frac{P_V}{P_R}\right)} \unit{\dB}\\ \Rightarrow \frac{P_V}{P_R} &= 10^{\frac{\qty{25}{\dB}}{\qty{10}{\dB}}}\\ &= 316,2\\ \Rightarrow P_R &= \frac{P_V}{316,2}\\ &= \frac{\qty{189,7}{\watt}}{316,2}\\ &= \qty{0,6}{\watt}\end{split}$$

AG218: Mit einem Feldstärkemessgerät wurden Vergleichsmessungen zwischen Beam und Dipol durchgeführt. In einem Abstand von 32 m wurden folgende Feldstärken gemessen: Beam vorwärts: 300 μV/m, Beam rückwärts: 20 μV/m, Halbwellendipol in Hauptstrahlrichtung: 128 μV/m. Welcher Gewinn und welches Vor-Rück-Verhältnis ergibt sich daraus für den Beam?

A: Gewinn: 9,4 dBd, Vor-Rück-Verhältnis: 23,5 dB

B: Gewinn: 3,7 dBd, Vor-Rück-Verhältnis: 11,7 dB

C: Gewinn: 7,4 dBd, Vor-Rück-Verhältnis: 15 dB

D: Gewinn: 7,4 dBd, Vor-Rück-Verhältnis: 23,5 dB

Lösungsweg

gegeben: $U_V = \qty{300}{\micro\volt\per\meter}$
gegeben: $U_R = \qty{20}{\micro\volt\per\meter}$

gegeben: $U_D = \qty{128}{\micro\volt\per\meter}$
gesucht: $g_D$, $\frac{Vor}{Rück}$

$$\begin{split}g_D &= 20 \cdot \log_{10}{\left(\frac{U_V}{U_D}\right)} \unit{\dB}\\ &= 20 \cdot \log_{10}{\left(\frac{\qty{300}{\micro\volt\per\meter}}{\qty{128}{\micro\volt\per\meter}}\right)}\\ &= \qty{7,4}{\dB}\end{split}$$

$$\begin{split}\frac{Vor}{Rück} &= 20 \cdot \log_{10}{\left(\frac{U_V}{U_R}\right)} \unit{\dB}\\ &= 20 \cdot \log_{10}{\left(\frac{\qty{300}{\micro\volt\per\meter}}{\qty{20}{\micro\volt\per\meter}}\right)}\\ &= \qty{23,5}{\dB}\end{split}$$

Halbwertsbreite

Energieerhaltung und Öffnungswinkel

Höherer Gewinn in einer Richtung bedeutet gemäß Energieerhaltung, dass der Gewinn in den übrigen Richtungen insgesamt niedriger sein muss
Antennen mit hohem Gewinn besitzen oft einen schmalen Öffnungswinkel – schon bei kleinen Abweichungen von der Hauptstrahlrichtung sinkt der Gewinn deutlich

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1) Kurze Zusammenfassung:
Polares Strahlungsdiagramm mit einer dicken, nach rechts gerichteten Hauptkeule und einer sehr kleinen Rückkeule nach links, überlagert von einer waagerechten Achse mit Skala und Beschriftungen.

2) Detaillierte Beschreibung:
- Im Bild liegt ein graues Polargitter mit konzentrischen Kreisbögen und radialen Linien; am rechten Rand sind Winkelangaben „40°“, „30°“, „20°“, „10°“, „0°“, „350°“, „340°“, „330°“ und „320°“ eingetragen. Die Richtung 0° zeigt nach rechts.
- Eine waagerechte Linie bildet die Bezugsachse und endet rechts in einem Pfeil. Am Pfeil steht „0°“ sowie darunter die Achsenbeschriftung „E / E_max“. Rechts neben der Achse steht die Zahl „1“. Entlang der rechten Achsenhälfte sind von rechts nach links die Buchstaben „a“, „b“, „c“, „d“ über der Skala vermerkt; auf der Linie darunter stehen die Zahlen „0,8“, „0,6“ und „0,4“.
- Eine dicke, geschlossene schwarze Kurve zeigt die Richtcharakteristik: Sie bildet nach rechts (um 0°) eine breite, tropfenförmige Hauptkeule, deren Spitze die Marke „1“ an der Achse erreicht. Die Kurve verläuft oberhalb der Achse etwas flacher und unterhalb stärker ausladend, bleibt jedoch grob annähernd symmetrisch zur Horizontalen.
- Nach links (um 180°) befindet sich eine sehr kleine, geschlossene Nebenkeule nahe dem Achsenmittelpunkt.
- Links der Bildmitte, auf der waagerechten Achse, stehen mehrere schmale, senkrechte Striche unterschiedlicher Höhe dicht nebeneinander. — Abbildung NEAS-19.25.1: Richtdiagramm einer gerichteten Antenne

Der Öffnungswinkel bzw. die Halbwertsbreite definiert den Winkel, in dem der Gewinn nicht um mehr als $\qty{3}{\dB}$ abfällt
d. h. auf die halbe Strahlungsleistung oder $\tfrac{1}{\sqrt{2}} \approx 0,707$ der maximalen Feldstärke

AG219: Die Halbwertsbreite einer Antenne ist der Winkelbereich, innerhalb dessen ...

A: die Feldstärke auf nicht weniger als die Hälfte der maximalen Feldstärke absinkt.

B: die Feldstärke auf nicht weniger als den 0,707-fachen Wert der maximalen Feldstärke absinkt.

C: die Strahlungsdichte auf nicht weniger als den $\dfrac{1}{\sqrt{2}}$-fachen Wert der maximalen Strahlungsdichte absinkt.

D: die abgestrahlte Leistung auf nicht weniger als den $\dfrac{1}{\sqrt{2}}$-fachen Wert des Leistungsmaximums absinkt.

AG220: In dem folgenden Richtdiagramm sind auf der Skala der relativen Feldstärke $\frac{E}{{E}_{\textrm{max}}}$ die Punkte a bis d markiert. Durch welchen der Punkte a bis d ziehen Sie den Kreisbogen, um die Halbwertsbreite der Antenne an den Schnittpunkten des Kreises mit der Richtkeule ablesen zu können?

A: Durch den Punkt c.

B: Durch den Punkt b.

C: Durch den Punkt d.

D: Durch den Punkt a.

AG221: Die folgende Skizze zeigt das Horizontaldiagramm der relativen Feldstärke einer Yagi-Uda-Antenne. Wie groß ist im vorliegenden Fall die Halbwertsbreite (Öffnungswinkel)?

A: Etwa 69 °

B: Etwa 27 °

C: Etwa 34 °

D: Etwa 55 °

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. $\qtyrange{36}{100}{\ohm}$
Niederohmiges Verhalten

Spannungsgespeiste Antenne

Hohe Spannung bei vergleichsweise geringem Strom am Speisepunkt
Hoher Speisewiderstand
ca. $\qtyrange{1500}{4000}{\ohm}$
Hochohmiges Verhalten

Einspeisung am Halbwellendipol

Ladungsträger schwingen hin und her
In der Mitte werden besonders viele Ladungsträger bewegt $\rightarrow$ Strombauch
An den Enden entstehen besonders hohe Spannungen $\rightarrow$ Spannungsbauch
Wenige Ladungsträger $\rightarrow$ Stromknoten
Keine Spannung $\rightarrow$ Spannungsknoten

Strombauch in der Mitte
Spannungsbauch an den Enden
Stromknoten an den Enden
Spannungsknoten in der Mitte

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1) Kurzfassung: Symmetrische Grafik mit einer roten Kurve „I“ und einer blauen Kurve „U“ über einer horizontalen Strecke mit Beschriftung „λ/2“, dazu drei orangefarbene Vertikallinien mit markierten Punkten und schwarzen, rechtwinkligen Linienformen.

2) Detaillierte Beschreibung: Auf weißem Hintergrund verlaufen links, mittig und rechts je eine orangefarbene senkrechte Linie; an ihnen sitzen kleine schwarze Punkte: links oben und unten, in der Mitte oben und auf halber Höhe, rechts oben und auf mittlerer Höhe. Oben links und rechts führen von den äußeren Vertikalen waagerechte schwarze Linien nach innen; nahe der Mitte enden sie jeweils in kurzen, nach unten gerichteten schwarzen Stummeln, sodass zwischen den beiden Stummeln eine schmale Lücke bleibt. Unten führen von einer zentralen Lücke aus zwei waagerechte schwarze Linien nach links bzw. rechts; an ihren inneren Enden ragen kurze Stummel nach oben. Eine rote, glatte Kurve mit der Beschriftung „I“ (kursiv, rot) startet am linken oberen Punkt, wölbt sich bogenförmig nach oben mit einem Maximum am oberen Punkt der mittleren Vertikalen und fällt zum rechten oberen Punkt ab. Eine blaue, glatte Kurve mit der Beschriftung „U“ (kursiv, blau) beginnt nahe dem unteren linken Punkt, steigt gleichmäßig an, passiert die Mitte (dort liegt ein markierter Punkt auf der mittleren Vertikalen) und verläuft weiter ansteigend bis ungefähr zur mittleren Höhe am rechten Rand, wo ein weiterer Punkt markiert ist. Unterhalb der gesamten Zeichnung befindet sich ein langer, beidseitig Pfeile tragender schwarzer Doppelpfeil; in seiner Mitte steht die Beschriftung „λ/2“. — Abbildung NEAS-19.26.1: Halbwellendipol mit Spannungs- und Stromverteilung

EG203: Welche Aussage zur Strom- und Spannungsverteilung auf einem Dipol ist richtig?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

A: endgespeist.

B: stromgespeist.

C: parallel gespeist.

D: spannungsgespeist.

Endgespeister Halbwellendipol

Spannungsgespeiste Antenne
Hoher Speisewiderstand

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1) Kurzzusammenfassung: Ein Schaltbild mit Quelle, einem Block „Anpassglied“, einer waagerechten Leitung und einer darüber eingezeichneten blauen sinusförmigen Kurve, dazu eine Längenangabe „λ/2“.

2) Detaillierte Beschreibung: Links ist ein kreisförmiges Quell-Symbol, verbunden mit einem rechteckigen Block mit der Beschriftung „Anpassglied“, der nach unten mit einem Erdungssymbol verbunden ist. Vom rechten Rand des Blocks führt eine durchgehende, waagerechte, schwarze Leitung nach rechts. Oberhalb der Leitung steht eine beidseitige Pfeillinie (Doppelpfeil) mit der mittigen Aufschrift „λ/2“. Entlang der waagerechten Leitung ist eine hellblaue, sinusförmige Kurve eingezeichnet, die links unterhalb der Leitung beginnt, ansteigt, die Leitung im rechten Drittel ungefähr kreuzt und am rechten Rand oberhalb der Leitung endet; in der Nähe dieser Kurve steht kursiv der Buchstabe „U“. Es sind keine Achsen, Skalen oder weiteren Beschriftungen vorhanden. — Abbildung NEAS-19.26.2: Halbwellendipol Endgespeist

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.

Strom- und Spannungsspeisung II

Stromspeisung bei ungeradzahligen Vielfachen

Mittengespeister Halbwellendipol
Strom an Grundfrequenz und ungeraden Vielfachen
Ungerade Frequenzen: zusätzliche Stromzufuhr

AG207: Ein mittengespeister $\lambda$/2-Dipol ist bei seiner Grundfrequenz und deren ungeradzahligen Vielfachen ...

A: strom- und spannungsgespeist und weist einen rein induktiven Eingangswiderstand auf.

B: spannungsgespeist, in Parallelresonanz und am Eingang hochohmig.

C: strom- und spannungsgespeist und weist einen rein kapazitiven Eingangswiderstand auf.

D: stromgespeist, in Serienresonanz und am Eingang niederohmig.

Spannungsspeisung bei geraden Vielfachen

Bei geraden Vielfachen: Spannungsspeisung
Speisepunkt liegt am Spannungsbauch
Erzeugt hohe Spannung statt Strom

AG208: Ein mittengespeister $\lambda$/2-Dipol ist bei geradzahligen Vielfachen seiner Grundfrequenz ...

A: strom- und spannungsgespeist und weist einen rein induktiven Eingangswiderstand auf.

B: spannungsgespeist, in Parallelresonanz und am Eingang hochohmig.

C: stromgespeist, in Serienresonanz und am Eingang niederohmig.

D: strom- und spannungsgespeist und weist einen rein kapazitiven Eingangswiderstand auf.

Frequenzabhängige Stromverteilung

Wellenlänge und Frequenz bestimmen

1) Kurzbeschreibung: Diagramm der Stromverteilung auf einem Dipol (Länge 40 m); acht („a“), vier („b“), zwei („c“) Bögen und ein Bogen („d“), jeweils symmetrisch zur Mitte.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Diagramm zeigt die Stromverteilung auf einem Dipol, der durch eine horizontale Linie dargestellt wird. Die Mitte der Linie ist durch zwei kurze vertikale Linien markiert. Unterhalb dieser Linie gibt es zu beiden Seiten einen Pfeil und die Beschriftung „40 m“. Oberhalb der horizontalen Linie sind bogenförmige Kurven symmetrisch zur Mitte angeordnet, die jeweils über dem linken und rechten Ende der horizontalen Linie ansetzen. Die mit „a“ beschriftete Kurve besteht aus jeweils 4 gleich großen Bögen links und 4 Bögen rechts der Mitte. Darüber folgt eine mit „b“ beschriftete Kurve mit 2 etwas größeren Bögen zu jeder Seite. Darüber verläuft eine mit „c“ beschriftete Kurve aus jeweils 1 großen Bogen zu jeder Seite. Ganz oben überspannt ein einzelner, sehr großer, mit „d“ beschrifteter Bogen die gesamte Länge. — Abbildung NEAS-19.28.1: Stromverteilung auf einem Dipol

Bestimme die Wellenlänge der dargestellten Stromverteilungen.
Rechne die Wellenlänge in die entsprechende Frequenz um.

AG206: Das folgende Bild zeigt die Stromverteilungen a bis d auf einem Dipol, der auf verschiedenen Resonanzfrequenzen erregt werden kann. Für welche Erregerfrequenz gilt die Stromkurve nach d?

A: Sie gilt für eine Erregung auf 14 MHz.

B: Sie gilt für eine Erregung auf 3,5 MHz.

C: Sie gilt für eine Erregung auf 28 MHz.

D: Sie gilt für eine Erregung auf 7 MHz.

AG205: Das folgende Bild zeigt die Stromverteilungen a bis d auf einem Dipol, der auf verschiedenen Resonanzfrequenzen erregt werden kann. Für welche Erregerfrequenz gilt die Stromkurve nach c?

A: Sie gilt für eine Erregung auf 7 MHz.

B: Sie gilt für eine Erregung auf 3,5 MHz.

C: Sie gilt für eine Erregung auf 14 MHz.

D: Sie gilt für eine Erregung auf 28 MHz.

AG204: Das folgende Bild zeigt die Stromverteilungen a bis d auf einem Dipol, der auf verschiedenen Resonanzfrequenzen erregt werden kann. Für welche Erregerfrequenz gilt die Stromkurve nach b?

A: Sie gilt für eine Erregung auf 28 MHz.

B: Sie gilt für eine Erregung auf 3,5 MHz.

C: Sie gilt für eine Erregung auf 7 MHz.

D: Sie gilt für eine Erregung auf 14 MHz.

AG203: Das folgende Bild zeigt die Stromverteilungen a bis d auf einem Dipol, der auf verschiedenen Resonanzfrequenzen erregt werden kann. Für welche Erregerfrequenz gilt die Stromkurve nach a?

A: Sie gilt für eine Erregung auf 28 MHz.

B: Sie gilt für eine Erregung auf 3,5 MHz.

C: Sie gilt für eine Erregung auf 14 MHz.

D: Sie gilt für eine Erregung auf 7 MHz.

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 $\unit{\dB}$ angegeben werden
Bei Bezug auf den Isotropstrahler wird $\unit{\dBi}$ 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: Isotropstrahler.

D: Vertikalstrahler.

Gewinn eines Halbwellendipols

Ein Halbwellendipol strahlt senkrecht zum Leiter um $\qty{2,15}{\dB}$ stärker ab als ein Isotropstrahler
Der Gewinn beträgt $\qty{2,15}{\dBi}$

Gewinn in dBd

Bei anderen Antennen ist der Gewinn gegenüber einem Halbwellendipol interessant
Bei Bezug auf den Halbwellendipol wird $\unit{\dBd}$ verwendet
Ein Halbwellendipol hat in Hauptstrahlrichtung einen Gewinn von $\qty{0}{\dBd}$ und $\qty{2,15}{\dBi}$

EG221: Ein Antennenhersteller gibt den Gewinn einer Antenne mit 5 dBd an. Wie groß ist der Gewinn der Antenne in dBi?

A: 2,85 dBi

B: 5 dBi

C: 2,5 dBi

D: 7,15 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
$\rightarrow$ Antenne möglichst im Außenbereich anbringen

EG223: Eine im Außenbereich installierte Sendeantenne hat den Vorteil, dass ...

A: sie in geringerem Ausmaß Ausstrahlungen unterworfen ist.

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

C: das Sendesignal einen niedrigeren Pegel aufweist.

D: sie eine geringere Anzahl von Harmonischen abstrahlt.

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: Möglichst innerhalb des Dachbereichs

B: Am gemeinsamen Schornstein neben der Fernsehantenne

C: Drahtführung rechtwinklig zur Häuserzeile

D: Entlang der Häuserzeile auf der Höhe der Dachrinne

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: So hoch und weit weg wie möglich

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

C: An der Seitenwand zum Nachbarn

D: So niedrig und nah am Haus wie möglich

Einbau Kfz

1) Kurzbeschreibung: Bedienteil eines VHF/UHF-Funkgerätes in der Mittelkonsole eines PKWs.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt die Einbaustelle des Bedienteils eines VHF/UHF-Funkgerätes in der Mittelkonsole eines PKWs. — Abbildung NEAS-19.31.1: Einbau des Bedienteils eines VHF/UHF-Funkgerätes in die Mittelkonsole eines PKW

Während der Fahrt mit anderen Funkamateuren unterhalten
Tipps oder Verkehrsinformationen mitbekommen
Benutzung nur mit Freisprecheinrichtung

Einbau

1) Kurzbeschreibung: Kurze Stabantenne mit Magnetfuß auf einem Autodach.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt eine kurze Stabantenne mit Magnetfuß und Anschlusskabel, montiert in der Mitte eines Autodaches. — Abbildung NEAS-19.31.2: Magnetfußantenne auf Fahrzeugdach

Groundplane-Antenne mit Fahrzeugdach als Gegenelement

Möglichst mittig auf dem metallischen Fahrzeugdach
Vorgaben des Fahrzeugherstellers beachten
Leitungen so kurz wie möglich und entfernt von anderen Fahrzeugleitungen

NK308: Damit die Zulassung eines Kraftfahrzeugs nicht ungültig wird, sind vor dem Einbau einer mobilen Sende-/Empfangseinrichtung grundsätzlich die Anweisungen ...

A: des Kraftfahrt-Bundesamtes einzuhalten.

B: für den Einbau mobiler Sendeanlagen der Bundesnetzagentur einzuhalten.

C: des Amateurfunkgeräte-Herstellers zu beachten.

D: des Kfz-Herstellers zu beachten.

NK310: Wo sollte aus funktechnischer Sicht eine mobile VHF-Antenne an einem PKW vorzugsweise installiert werden?

A: Auf der hinteren Stoßstange

B: Auf dem Armaturenbrett

C: Auf der Mitte des Metalldaches

D: Auf dem vorderen Kotflügel

NK309: Um eine Beeinflussung der Elektronik des Kraftfahrzeugs zu verhindern, sollte das Antennenkabel ...

A: nicht parallel und möglichst weit von der Fahrzeugverkabelung entfernt verlegt werden.

B: über das Fahrzeugdach verlegt sein.

C: im Kabelbaum des Kraftfahrzeugs geführt werden.

D: entlang der Innenseite des Motorraumes verlegt werden.

Achtung

1) Kurzbeschreibung: Bündel roter und schwarzer Kabel mit zwei Inline-Sicherungen, von denen eine geöffnet ist und eine gelbe 20‑A‑Flachsicherung zeigt.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt mehrere rote und schwarze Leitungen, die zu einem Bündel zusammengefasst und mit einem schwarzen Kabelbinder fixiert sind. Am rechten Bildrand sind zwei schwarze Sicherungshalter zu sehen. Einer ist aufgeklappt und gibt den Blick auf eine gelbe Flachstecksicherung mit der weißen Aufschrift „20“ frei, der andere Halter ist geschlossen. — Abbildung NEAS-19.31.3: Stromkabel mit Sicherungshalter

Bordnetzspannung von $\qty{12}{\volt}$ oder $\qty{24}{\volt}$ scheint ungefährlich
Hohe Ströme sind möglich
Bei Kurzschluss sind Lichtbogen, Kabelbrand oder Fahrzeugbrand möglich
Sicherung des richtigen Werts für das Funkgerät verbauen

NK307: Welche Gefahren können beim unsachgemäßen Anschließen eines Funkgerätes an die 12 V-Batterie in einem Kraftfahrzeug entstehen?

A: Lichtbogen und Fahrzeugbrand

B: Elektrischer Schock durch Überschläge aus der Zündspule

C: Keine, da 12 V-Gleichspannung aus der Kfz-Batterie für den Menschen ungefährlich ist

D: Überlastung der Sendeendstufe im Funkgerät durch zu hohe Versorgungsspannung

Übertragungsleitungen

Die im Sender erzeugte Sendeleistung möchte man möglichst vollständig und ohne Verluste von der Antenne abstrahlen

Koaxialkabel

Am weitesten verbreitet
Voneinander isolierter Innen- und Außenleiter
Umgeben von Schutzmantel
Unterschiedliche Ausführungen möglich

Unterschiedliche Koaxialkabel

1) Kurzbeschreibung: Foto mit fünf Koaxialkabeln in unterschiedlichen Bauformen mit abisolierten Enden, jeweils beschriftet.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt fünf Koaxialkabel in unterschiedlichen Bauformen, vier davon mit jeweils abisolierten Enden. Links ist ein Kabel aus PE-Schaum und Massivschirm mit einem Durchmesser von 16,4 mm zu sehen. Daneben liegt ein Kabel vom Typ RG213 aus Voll-PE mit einem Durchmesser von 10,3 mm. Es folgt ein dünnes Kabel des Typs RG223 ohne weitere Erklärung. Weiter rechts ist ein ebenfalls dünnes Kabel vom Typ RG58 aus Voll-PE mit einem Durchmesser von 4,95 mm und mit montiertem PL-Stecker am Ende abgebildet. Ganz rechts liegt ein sehr dünnes RG174-Kabel aus Voll-PE mit einem Durchmesser von 2,8 mm. — Abbildung NEAS-19.32.2: Beispiele gebräuchlicher Koaxialkabel

Kabeldämpfung

Im Koaxialkabel entsteht Verlust durch Umsetzung von Sendeleistung in Wärme
Der Verlust wird Kabeldämpfung genannt
Messung in Dezibel ($\unit{\dB}$) je $\qty{100}{\meter}$
Verluste steigen mit zunehmender Länge und Frequenz

NG207: Zwischen VHF/UHF-Transceiver und Antenne soll ein Koaxialkabel verwendet werden. Welche Aspekte sind neben dem richtigen Wellenwiderstand bei der Kabelauswahl zu beachten?

A: Die Verluste steigen mit zunehmender Länge und Frequenz.

B: Die Frequenz hat keinen Einfluss auf die Kabeldämpfung.

C: Die Dämpfung sinkt mit zunehmender Länge und Frequenz.

D: Die Kabellänge hat keinen Einfluss auf die Kabeldämpfung.

Wellenwiderstand

Wird in Ohm ($\unit{\ohm}$) angegeben
Eigenschaft der Leitung, wie den Aufbau (z. B. Abstand zwischen Innen- und Außenleiter)
Länge hat keine Auswirkung

Antennenanschluss von Amateurfunkgeräten: $\qty{50}{\ohm}$
Koaxialkabel im Amateurfunk: $\qty{50}{\ohm}$
Fernsehtechnik: $\qty{75}{\ohm}$
Selten sind $\qty{60}{\ohm}$ anzufinden

Fehlanpassung

Unterschiedliche Wellenwiderstände verbunden $\rightarrow$ Reflexionen an der Verbindungsstelle
Sendeleistung wird teils zurück zum Sender reflektiert und nicht abgestrahlt
Kann im schlimmsten Fall den Sender beschädigen

NG201: Koaxialkabel weisen typischerweise Wellenwiderstände von ...

A: 50, 300 und 600 Ohm auf.

B: 50, 75 und 240 Ohm auf.

C: 60, 120 und 240 Ohm auf.

D: 50, 60 und 75 Ohm auf.

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: ist völlig frequenzunabhängig.

C: hängt von der Beschaltung am Leitungsende ab.

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

Leitungen

Paralleldraht-Speiseleitung
Koaxialkabel

Das Koaxialkabel vermeidet unerwünschte Abstrahlung
Unerwünschte Abstrahlungen können durch Mantelwellen auftreten
Mantelwellen lassen sich durch Mantelwellensperren unterdrücken

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

A: Hochwertige abgeschirmte Netzanschlusskabel

B: Unabgestimmte Speiseleitungen

C: Hochwertige Koaxialkabel

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

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

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

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

Unsymmetrische Speiseleitung

Wie bei Antennen, ist eine Speiseleitung unsymmetrisch, wenn unterschiedliche Spannungen anliegen
Beim Koaxialkabel sind die beiden Leiter unterschiedlich geformt
Der Schirm weist gegenüber der Erde keine Spannung auf

EG304: Wann ist eine Speiseleitung unsymmetrisch?

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

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

C: Wenn sie außerhalb ihrer Resonanzfrequenz betrieben wird.

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 hat geringere Dämpfung und hohe Spannungsfestigkeit.

C: Sie vermeidet Mantelwellen durch Wegfall der Abschirmung.

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

Koaxialstecker

1) Kurzbeschreibung: N-Einbaubuchse (links) und N-Stecker (rechts).

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt links eine N-Einbaubuchse mit Außengewinde und rechts den zugehörigen N-Stecker mit einer gerändelten Hülse mit Innengewinde und einem Mittelstift im Inneren, umgeben von einem geschlitzten Zylinder und einem orangefarbenen Isolator. — Abbildung NEAS-19.33.2: N-Buchse und N-Stecker

N-Stecker: für niedrige und hohe Frequenz und hohe Leistung
BNC-Stecker: für niedrige und hohe Frequenz und geringe Leistung
SMA-Stecker: für hohe Frequenz und geringe Leistung
UHF/PL-Stecker: für niedrige Frequenz und hohe Leistung

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

A: N-Stecker

B: BNC-Stecker

C: UHF-Stecker

D: SMA-Stecker

Übertragungsleitungen III

Symmetrische Zweidrahtleitungen

Zweidrahtleitungen werden symmetrisch gespeist und belastet
An einer bestimmten Stelle sind Strom und Spannung in beiden Leitern gleich – nur mit umgekehrtem Vorzeichen

AG312: Bei einer symmetrischen Zweidrahtleitung ohne Gleichtaktanteil ...

A: liegt einer der beiden Leiter auf Erdpotential.

B: sind Spannung gegenüber Erde und Strom in beiden Leitern gleich groß und an jeder Stelle gegenphasig.

C: sind Spannung gegenüber Erde und Strom in beiden Leitern gleich groß und an jeder Stelle gleichphasig.

D: gibt es keine Strom- und Spannungsverteilung auf der Leitung.

Abstrahlung und Schirmung von Speiseleitungen

Gegenphasige Ströme heben sich aus der Ferne weitgehend auf
Im Freiraum kommt es dennoch zu geringfügiger Abstrahlung
Im Nahfeld anderer Leitungen verstärkt sich die Kopplung
Daher sollten Speiseleitungen im Haus grundsätzlich geschirmt sein (üblicherweise als Koaxialkabel)

AG301: Um bei hohen Sendeleistungen auf den Kurzwellenbändern die Störwahrscheinlichkeit auf ein Mindestmaß zu begrenzen, sollte die für die Sendeantenne verwendete Speiseleitung innerhalb von Gebäuden ...

A: möglichst $\lambda$/4 lang sein.

B: an keiner Stelle geerdet sein.

C: kein ganzzahliges Vielfaches von $\lambda$/4 lang sein.

D: geschirmt sein.

Hochfrequenzeigenschaften von Koaxialkabeln

Koaxialkabel gibt es in verschiedenen Ausführungen
Betrachtet werden vor allem Wellenwiderstand, Kabeldämpfung und Verkürzungsfaktor
Mechanische Eigenschaften wie Biegeradius und Rückflussdämpfung zählen nicht zu den elektrischen Hochfrequenzeigenschaften

AG303: Welche Parameter beschreiben charakteristische Hochfrequenzeigenschaften eines Koaxialkabels?

A: Wellenwiderstand, Kabeldämpfung, Verkürzungsfaktor.

B: Verkürzungsfaktor, Kabeldämpfung, Kabelfarbe.

C: Rückflußdämpfung, Dielektrizitätskonstante, Kabeldämpfung.

D: Biegeradius, Kabeldämpfung, Leitermaterial.

Einfluss des Dielektrikums

Das Dielektrikum zwischen Innen- und Außenleiter bestimmt den Verkürzungsfaktor
Es beeinflusst die Ausbreitungsgeschwindigkeit, die unter der Lichtgeschwindigkeit im Freiraum liegt
Übliche Materialien sind Polyethylen (PE) und Teflon (PTFE)
Aufschäumung reduziert die Kabeldämpfung

AG314: Die Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Koaxialkabel ...

A: ist höher als im Freiraum.

B: ist unbegrenzt.

C: entspricht der Geschwindigkeit im Freiraum.

D: ist geringer als im Freiraum.

AG302: Welche Materialien werden für die Dielektriken gebräuchlicher Koaxkabel üblicherweise verwendet?

A: PE-Schaum, Polystyrol, PTFE (Teflon).

B: PTFE (Teflon), Voll-PE, PE-Schaum.

C: Pertinax, Voll-PE, PE-Schaum.

D: Voll-PE, PE-Schaum, Epoxyd.

Verkürzungsfaktor und elektrische Länge

Verkürzungsfaktor: Verhältnis von mechanischer Länge ($L_\mathrm{G}$) zu elektrischer Länge ($L_\mathrm{E}$)
Formel: $k_\mathrm{v} = \frac{L_\mathrm{G}}{L_\mathrm{E}} = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_\mathrm{r}}}$
Für nicht-geschäumtes Polyethylen beträgt $\epsilon_\mathrm{r} \approx 2,29$

AG317: Welche mechanische Länge hat ein elektrisch $\lambda$/4 langes Koaxkabel mit Vollpolyethylenisolierung bei 145 MHz?

A: 103 cm

B: 17,1 cm

C: 51,7 cm

D: 34,2 cm

Wellenwiderstand

Wellenwiderstand einer Zweidrahtleitung

Der Wellenwiderstand $Z$ hängt vom Verhältnis des doppelten Mittenabstand der Leiter ($a$) und dem Durchmesser der Leiter $d$ sowie vom Dielektrikum ab
Formel aus der Formelsammlung mit $\epsilon_\mathrm{r}$ als relative Dielektrizitätszahl:

$$Z = \dfrac{\qty{120}{\ohm}}{\sqrt{\epsilon_\mathrm{r}}} \cdot \ln{\left(\dfrac{2 \cdot a}{d}\right)}$$

AG305: Eine offene Paralleldrahtleitung ist aus Draht mit einem Durchmesser d = 2 mm gefertigt. Der Abstand der parallelen Leiter beträgt a = 20 cm. Wie groß ist der Wellenwiderstand $Z_0$ der Leitung?

A: ca. 2,8 kOhm

B: ca. 276 Ohm

C: ca. 635 Ohm

D: ca. 820 Ohm

Lösungsweg

gegeben: $d = \qty{2}{\milli\meter}$
gegeben: $a = \qty{20}{\centi\meter}$
gegeben: $\epsilon_\mathrm{r} \approx 1$ für Luft
gesucht: $Z$

$$\begin{split}Z &= \dfrac{\qty{120}{\ohm}}{\sqrt{\epsilon_\mathrm{r}}} \cdot \ln{\left(\dfrac{2 \cdot a}{d}\right)}\\ &= \dfrac{\qty{120}{\ohm}}{\sqrt{1}} \cdot \ln{\left(\dfrac{2 \cdot \qty{200}{\milli\meter}}{\qty{2}{\milli\meter}}\right)}\\ &\approx \qty{635}{\ohm}\end{split}$$

Wellenwiderstand einer Koaxialleitung

Der Wellenwiderstand $Z$ hängt vom Verhältnis des Innendurchmessers des Außenleiters ($D$) zum Durchmesser des Innenleiters ($d$) sowie vom Dielektrikum ab
Formel aus der Formelsammlung mit $\epsilon_\mathrm{r}$ als relative Dielektrizitätszahl

$$Z = \dfrac{\qty{60}{\ohm}}{\sqrt{\epsilon_\mathrm{r}}} \cdot \ln{\dfrac{D}{d}}$$

AG306: Ein Koaxialkabel (luftisoliert) hat einen Innendurchmesser der Abschirmung von 5 mm. Der Außendurchmesser des inneren Leiters beträgt 1 mm. Wie groß ist der Wellenwiderstand $Z_0$ des Kabels?

A: ca. 97 Ohm

B: ca. 50 Ohm

C: ca. 60 Ohm

D: ca. 123 Ohm

Lösungsweg

gegeben: $D = \qty{5}{\milli\meter}$
gegeben: $d = \qty{1}{\milli\meter}$
gegeben: $\epsilon_\mathrm{r} \approx 1$ für Luft
gesucht: $Z$

$$\begin{split}Z &= \dfrac{\qty{60}{\ohm}}{\sqrt{\epsilon_\mathrm{r}}} \cdot \ln{\left(\dfrac{D}{d}\right)}\\ &= \dfrac{\qty{60}{\ohm}}{\sqrt{1}} \cdot \ln{\left(\dfrac{\qty{5}{\milli\meter}}{\qty{1}{\milli\meter}}\right)}\\ &\approx \qty{97}{\ohm}\end{split}$$

AG307: Ein Koaxialkabel hat einen Innenleiterdurchmesser von 0,7 mm. Die Isolierung zwischen Innenleiter und Abschirmgeflecht besteht aus Polyethylen (PE) und sie hat einen Durchmesser von 4,4 mm. Der Außendurchmesser des Kabels ist 7,4 mm. Wie hoch ist der ungefähre Wellenwiderstand des Kabels?

A: ca. 75 Ohm

B: ca. 20 Ohm

C: ca. 50 Ohm

D: ca. 95 Ohm

Lösungsweg

gegeben: $d = \qty{0,7}{\milli\meter}$
gegeben: $D = \qty{4,4}{\milli\meter}$
gegeben: $\epsilon_\mathrm{r} = 2,29$
gesucht: $Z$

$$\begin{split}Z &= \dfrac{\qty{60}{\ohm}}{\sqrt{\epsilon_\mathrm{r}}} \cdot \ln{\left(\dfrac{D}{d}\right)}\\ &= \dfrac{\qty{60}{\ohm}}{\sqrt{2,29}} \cdot \ln{\left(\dfrac{\qty{4,4}{\milli\meter}}{\qty{0,7}{\milli\meter}}\right)}\\ &\approx \qty{75}{\ohm}\end{split}$$

Anpassung von Koaxialleitungen

Wird ein Bauteil oder eine Antenne angeschlossen, die exakt den Wellenwiderstand der Leitung aufweist, spricht man von Anpassung
Bei Anpassung werden Wellen am Abschluss nicht zurückreflektiert

AG304: Eine Übertragungsleitung wird angepasst betrieben, wenn der Widerstand, mit dem sie abgeschlossen ist, ...

A: den Wert des Wellenwiderstandes der Leitung aufweist.

B: 50 Ohm beträgt.

C: ein ohmscher Wirkwiderstand ist.

D: eine offene Leitung darstellt.

Koaxialsteckverbinder

Bestehen aus Innen- und Außenleiter
Außengehäuse mit Außenleiter verbunden
Innenleiter mit Kontaktstift oder Kontaktöffnung verbunden
Verbindung durch Löten oder Crimpen

Stecker: Kontaktstift nach außen
Kupplung: Kontaktöffnung nach innen
Sonderform Buchse: In Gerät eingebaute Kupplung
Sonderform Einbaustecker: In Gerät eingebauter Stecker

Häufige Koaxialsteckverbinder im Amateurfunk

Abhängig vom Einsatzzweck

Frequenzbereich
Sendeleistung
Kabeltyp

Hinweise zur Verwendung

Sorgsamer Umgang
Fest verschrauben
Innenleiter kann brechen
Schirmung kann verrutschen
Ggf. auf Kurzschluss prüfen

Stecker passend zu Kabeldurchmesser/-stärke verwenden
Gleicher Wellenwiderstand wie Koaxialkabel $\rightarrow$ vermeidet unerwünschte Reflexionen

PL-Steckverbinder

Einsatz: Kurzwelle bis zum 2 m-Band
Schraubverbindung
Wird verwirrenderweise auch als UHF-Steckverbinder bezeichnet, obwohl er für UHF und darüber eigentlich gar nicht geeignet ist!

1) Kurzbeschreibung: Zwei koaxiale PL-Stecker, rechts mit und links ohne Reduzierhülse.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt zwei koaxiale PL-Stecker mit Überwurfmutter mit Innengewinde und zentralem Stift. Der rechte PL-Stecker hat zudem eine Reduzierhülse, mit der auch Kabel mit geringerem Durchmesser verwendet werden können. — Abbildung NEAS-19.37.1: PL-Stecker

1) Kurzbeschreibung: Koaxiale PL-Einbaubuchse mit Außengewinde und weißem Isolator.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt eine koaxiale PL-Einbaubuchse mit Außengewinde und weißem Isolator um eine Öffnung in der Mitte. — Abbildung NEAS-19.37.2: PL-Einbaubuchse

NG202: Welches HF-Steckverbindungs-System wird in der folgenden Darstellung gezeigt?

A: N

B: BNC

C: PL

D: SMA

N-Steckverbinder

Einsatz: $\qty{2}{\meter}$-Band bis in den $\unit{\giga\hertz}$-Bereich, auch für hohe Leistungen
Schraubverbindung
Federkontakte um den Mittelstift für besonders gute Verbindung des Außenleiters

1) Kurzbeschreibung: In Einzelteile zerlegter N-Stecker.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt einen in seine Einzelteile zerlegten N-Stecker. Links oben liegt das Steckergehäuse, rechts daneben die Kontakthülse sowie die Spannmutter mit Außengewinde. Links unten ist die Gummidichtung zu sehen, daneben der Druckring und darunter der Innenstift. — Abbildung NEAS-19.38.2: Ein N-Stecker vor seiner Montage

Nie mit PL-Steckverbindern verwechseln! Ein PL-Stecker in einer N-Buchse kann diese zerstören!

NG204: Welches HF-Steckverbindungs-System wird in der folgenden Darstellung gezeigt?

A: BNC

B: N

C: PL

D: SMA

BNC-Steckverbinder

Einsatz: Funkgeräte mit kleiner Leistung bis hinauf zum $\qty{70}{\centi\meter}$-Band und in der Messtechnik
Besonderheit: Bajonett-Verschluss

1) Kurzbeschreibung: Rechtwinkliger BNC-Winkeladapter mit Stecker links und Kupplung rechts.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt einen rechtwinkligen BNC-Winkeladapter mit Stecker links und Kupplung rechts. — Abbildung NEAS-19.39.1: BNC-Winkeladapter mit Stecker links und Kupplung rechts

Schneller lösbar als Schraubverbindungen von PL oder N: Verschluss um ca. 90° drehen
Federmechanismus schützt vor versehentlichem Lösen

NG203: Welches HF-Steckverbindungs-System wird in der folgenden Darstellung gezeigt?

A: SMA

B: BNC

C: N

D: PL

SMA-Steckverbinder

Einsatz: Dort, wo man wenig Platz hat
Auch an Hochfrequenz-Messgeräten

1) Kurzbeschreibung: Koaxialer SMA-Stecker mit vergoldetem Mittelkontakt, weißem Isolator und Innengewinde.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt einen koaxialen SMA-Stecker mit vergoldetem Mittelkontakt, weißem Isolator und Innengewinde in einem Ring, an den sich nach unten ein sechseckiger Körper anschließt. — Abbildung NEAS-19.40.1: SMA-Stecker, hier stark vergrößert

Aus dem WLAN-Bereich gibt es „Reverse-SMA-Verbinder“
Bezeichnung weicht ab
- Reverse-SMA-Stecker ist eine Buchse
- Reverse-SMA-Kupplung ist ein Stecker
Verwechslungsgefahr hoch
Beide Varianten werden im Amateurfunk verwendet

NG205: Welches HF-Steckverbindungs-System wird in der folgenden Darstellung gezeigt?

A: PL

B: SMA

C: BNC

D: N

Für hohe und höchste Frequenzen sind N- und SMA-Steckverbindungs-Systeme am besten geeignet

NG206: Welche der folgenden HF-Steckverbindungs-Systeme sind für hohe Frequenzen (oberhalb 300 MHz) am besten geeignet?

A: N und SMA

B: Cinch und SMA

C: UHF und BNetzA

D: BNC und Cinch

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 ($\unit{\dB}$) angegeben
Wenn von Dämpfung gesprochen wird, bleibt die Zahl positiv

Faktor zu $\unit{\dB}$-Umrechnung verwenden
Oder in der Formelsammlung nachschlagen

EG309: Am Ende einer Antennenleitung ist nur noch ein Viertel der Leistung vorhanden. Wie groß ist das Dämpfungsmaß des Kabels?

A: 10 dB

B: 3 dB

C: 16 dB

D: 6 dB

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

A: 3 dB

B: 10 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 dBm

D: -6 dB

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: 5 dB

D: 3 dB

Kabeldämpfungsdiagramm

Im Anhang der Formelsammlung
Dämpfungen verschiedener Kabel in Abhängigkeit zur Frequenz
Bezug auf $\qty{100}{\meter}$ – bei kürzeren Kabeln muss umgerechnet werden

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Kurzfassung: Liniendiagramm mit mehreren ansteigenden Geraden, die die Grunddämpfung verschiedener Koaxialkabel pro 100 m Leitungslänge in Abhängigkeit von der Frequenz zeigen.

Detaillierte Beschreibung: Rechteckige Grafik mit dichtem Gitternetz. Unten steht die x‑Achse „Frequenz [MHz]“; Teilstriche (von links nach rechts) sind mit 1, 3.5, 5, 7, 10, 14, 20, 29, 50, 100, 145, 200, 300, 435, 1296, 2350, 4000, 5700 beschriftet. Oben sind die gleichen Frequenzwerte nochmals angezeigt. Links steht die y‑Achse „Grunddämpfung α0 je 100 m Leitungslänge in dB“. Die Skala reicht am sichtbaren Rand von 0.5 unten bis 300 oben; dazwischen sind u. a. 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 und 200 markiert (rechte Achsenseite zeigt die gleichen Werte). Mehrere schwarze, gerade, nach rechts oben ansteigende Linien sind mit Kabel-/Dielektrikumsangaben beschriftet; von oben nach unten (bei hoher Dämpfung) stehen: „PTFE 1,8 mm RG178“, „Voll‑PE 2,9 mm RG174“, „Voll‑PE 4,95 mm RG58“, „Voll‑PE 10,3 mm RG213“. Darunter verläuft ein Bündel weiterer Linien mit der Beschriftung „PE‑Schaum …“ mit verschiedenen Durchmessern, u. a. „PE‑Schaum 7,3 mm“, „PE‑Schaum 4,9 mm“, „PE‑Schaum 2,7 mm“, „PE‑Schaum 1,64 mm“ sowie „PE‑Schaum Massivschirm“. Alle Linien steigen mit zunehmender Frequenz an; die PE‑Schaum‑Linien liegen bei gleicher Frequenz im Diagramm niedriger als die Voll‑PE‑ und PTFE‑Linien. — Abbildung NEAS-19.41.1: Kabeldämpfungsdiagramm im Anhang der Formelsammlung

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: 20 dB

B: 1 dB

C: 0 dB

D: 39 dB

Lösungsweg

gesucht: Dämpfung für $\qty{100}{\meter}$ RG58 Kabel bei $\qty{145}{\mega\hertz}$
Lösung: Ablesen aus Diagramm
Schnittpunkt der RG58 Linie mit $\qty{145}{\mega\hertz}\rightarrow \qty{20}{\dB}$

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: 5 dB

C: 1,45 dB

D: 4 dB

Lösungsweg

gesucht: Dämpfung für $\qty{20}{\meter}$ bei $\qty{20}{\dB}$ Dämpfung auf $\qty{100}{\meter}$
Lösung: Dreisatz

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

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: 1 dB

C: 4 dB

D: 3 dB

Lösungsweg

gesucht: Dämpfung für $\qty{15}{\meter}$ RG58 Kabel bei $\qty{145}{\mega\hertz}$
Lösung: Ablesen aus Diagramm und Dreisatz
Schnittpunkt der RG58 Linie mit $\qty{145}{\mega\hertz}\rightarrow \qty{20}{\dB}$

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

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: 3,8 dB

B: 2,8 dB

C: 1,8 dB

D: 0,8 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: 8,2 dB

C: 10,4 dB

D: 12,6 dB

Kabeldämpfung II

Kabel mit geringer Dämpfung

Dämpfung ist oft unerwünscht
Ziel: Finde ein Kabel, dessen Dämpfung unter dem vorgegebenen Wert liegt
Kabeldämpfungsdiagramm aus der Formelsammlung

AG309: Welches Koaxkabel ist nach dem zur Verfügung gestellten Kabeldämpfungsdiagramm für eine 20 m lange Verbindung zwischen Senderausgang und Antenne geeignet, wenn die Kabeldämpfung im 13 cm-Band bei 2,350 GHz nicht mehr als 4 dB betragen soll?

A: PE-Schaumkabel mit 10,3 mm Durchmesser.

B: PE-Schaumkabel mit 7,3 mm Durchmesser.

C: PE-Schaumkabel mit 12,7 mm Durchmesser.

D: Voll-PE-Kabel mit 10,3 mm Durchmesser (Typ RG213).

AG310: Zur Verbindung Ihres 5,700 GHz-Senders (6 cm-Band) mit dem Feed eines Parabolspiegels benötigen Sie ein 8 m langes und möglichst dünnes Koaxialkabel, das nicht mehr als 3 dB Dämpfung haben soll. Welches der Koaxialkabel aus dem Kabeldämpfungsdiagramm erfüllt diese Anforderung?

A: PE-Schaumkabel mit 10,3 mm Durchmesser.

B: PE-Schaumkabel mit 7,3 mm Durchmesser.

C: PE-Schaumkabel mit 12,7 mm Durchmesser.

D: PE-Schaumkabel mit Massivschirm und 16,4 mm Durchmesser.

Kabeldämpfung und Frequenz

Kabeldämpfung nimmt bei steigender Frequenz zu
Höchste Frequenz (kleinste Wellenlänge) entspricht der stärksten Dämpfung

AG308: Welcher Typ Koaxialkabel ist laut zur Verfügung gestelltem Kabeldämpfungsdiagramm für eine 60 m lange Verbindung zwischen Senderausgang und einem Multiband-Kurzwellenbeam für die Bänder 20 m, 15 m und 10 m geeignet, wenn die Kabeldämpfung bei 29 MHz nicht mehr als 2 dB betragen soll?

A: PE-Schaumkabel mit 10,3 mm Durchmesser.

B: Voll-PE-Kabel mit 4,95 mm Durchmesser (Typ RG58).

C: PE-Schaumkabel mit 7,3 mm Durchmesser.

D: Voll-PE-Kabel mit 10,3 mm Durchmesser (Typ RG213).

Einfluss von Dielektrika auf die Dämpfung

Dielektrika bzw. Kunststoffummantelungen erhöhen bei Hochfrequenzsignalen die Dämpfung
Zweidrahtleitungen mit möglichst wenig Dielektrikum zwischen den Leitern sind besonders dämpfungsarm

AG311: Welche der folgenden Leitungen weist bei gleichem Leiterquerschnitt im Kurzwellenbereich den geringsten Verlust auf?

A: Zweidrahtleitung mit großem Abstand und schmalen Stegen.

B: Verdrillte Zweidrahtleitung mit Kunststoffumhüllung.

C: Zweidrahtleitung mit geringem Abstand und Kunststoffumhüllung.

D: Zweidrahtleitung mit großem Abstand und breiten Stegen.

Skineffekt

1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung des Aufbaus der Ankopplung eines Dipols an ein Koaxialkabel mit den Strömen „I_1“ auf der Außenseite des Innenleiters, „I_2“ auf der Innenseite des Außenleiters („I_2“) und „I_3“ auf der Außenseite des Außenleiters; Spannungsmesser mit Wechselstromsymbol zwischen Außenleiter und Innenleiter am unteren Ende des Koaxialkabels; Erdung des Außenleiters.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt den Aufbau der Ankopplung eines Dipols an ein Koaxialkabel. Der Innenleiter ist mit dem „Dipolschenkel 1“ (links) und der Außenleiter mit dem „Dipolschenkel 2“ (rechts) verbunden. Angezeigt werden außerdem die Ströme auf der Außenseite des Innenleiters („I_1“), auf der Innenseite des Außenleiters („I_2“) und auf der Außenseite des Außenleiters („I_3“). I_1 fließt oben im Dipolschenkel 1 und I_2 im Dipolschenkel 2. I_3 fließt entlang dem Außenleiter nach unten zur Masse. Das Verhältnis der Ströme untereinander wird durch eine Gleichung angegeben: „I_2 = I_1 – I_3“. Am unteren Ende des Koaxialkabels sind der Außenleiter und der Innenleiter über einen Spannungsmesser mit Wechselstromsymbol miteinander verbunden, und der Außenleiter ist geerdet. — Abbildung NEAS-19.43.1: Skin-Effekt in einem Leiter

Ohmsche Verluste im Metall tragen zusätzlich zu Verlusten in Speiseleitungen bei
Mit steigender Frequenz fließt der Strom vermehrt an der Leiteroberfläche – ein Effekt, der als Skineffekt bezeichnet wird
Der Skineffekt führt zu einer Zunahme der ohmschen Verluste

AG318: Wie bezeichnet man den Effekt, dass sich mit steigender Frequenz der Elektronenstrom mehr und mehr zur Oberfläche eines Leiters hin verlagert, so dass sich mit steigender Frequenz der ohmsche Verlustwiderstand des Leiters erhöht?

A: Als Mögel-Dellinger-Effekt

B: Als Dunning-Kruger-Effekt

C: Als Skin-Effekt

D: Als Doppler-Effekt

AG319: Welche Folgen hat der Skin-Effekt bei steigender Frequenz? Der stromdurchflossene Querschnitt des Leiters ...

A: steigt und dadurch sinkt der effektive Widerstand des Leiters.

B: steigt und dadurch steigt der effektive Widerstand des Leiters.

C: sinkt und dadurch steigt der effektive Widerstand des Leiters.

D: sinkt und dadurch sinkt der effektive Widerstand des Leiters.

Stehwellenverhältnis (SWR)

Antennen haben einen Speise- oder Fußpunktwiderstand, abhängig von der genauen Anordnung der Antennenelemente
Passt dieser nicht zum Wellenwiderstand der Zuleitung, kommt es zu einer Reflexion
Sendeleistung wird zum Funkgerät zurück reflektiert $\rightarrow$ kann nicht an der Antenne abgestrahlt werden
Stimmen Speisewiderstand der Antenne und Wellenwiderstand der Speiseleitung überein, liegt Anpassung vor

Stehwellenverhältnis (SWR)

Messwert für die Güte der Antennenanpassung
Gibt vereinfacht an, wie viel Sendeleistung von der Antenne reflektiert wird
Abkürzung SWR vom englischen „standing wave ratio“
Gemessen mit einem Stehwellenmessgerät, kurz SWR-Meter

SWR-Meter

Misst gleichzeitig die Sendeleistung zur Antenne und die reflektierte, rücklaufende Leistung

1) Kurzbeschreibung: SWR- und Leistungsmessgerät „SWR-30“ von Albrecht in schwarzem Gehäuse mit analogem Zeigerinstrument und mehreren Bedienelementen an der Frontseite.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt ein SWR- und Leistungsmessgerät mit der Bezeichnung „SWR-30“ von Albrecht. An der Frontseite eines schwarzen Gehäuses befindet sich in der Mitte ein helles Sichtfenster mit einem roten analogen Messzeiger. Das Fenster zeigt oben „WATT“, darunter eine bogenförmige Skala mit einer Beschriftung von „0“ bis „10“ oberhalb des Kreisausschnittes und „1“ über „3“ bis „SET“ unterhalb des Kreisausschnittes. Dieser Teil der Skala ist mit „SWR“ beschriftet. Der Bereich zwischen „3“ und „SET“ ist in Rot markiert. Unten im Display gibt es eine horizontale Skala mit Markierungen von „1“ bis „10“ und links der Erklärung „F.S.“. Links des Sichtfensters steht „TX“. Rechts befinden sich zwei Schiebeschalter übereinander zur Umschaltung zwischen „10W FWD“ und „100W REF“ sowie zwischen „PWR“ und „SWR“. Am rechten Rand des Gehäuses steht „ANT“. Unterhalb der Schiebeschalter befindet sich ein Drehknopf mit weißer Markierung und der Beschriftung „CAL“, umgeben von einer gebogenen Skalenlinie. — Abbildung NEAS-19.44.1: Ein einfaches SWR-Meter zum Bestimmen des Stehwellenverhältnisses

1) Kurzbeschreibung: Analoges Messinstrument mit Kreuzzeiger zur Anzeige des SWR mit Skalen für die vorlaufende und die rücklaufende Leistung und das Stehwellenverhältnis.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt ein analoges Messinstrument mit Kreuzzeiger zur Anzeige des SWR. Links gibt es einen Zeiger für die vorlaufende Leistung („P_vor“) und rechts einen Zeiger für die rücklaufende Leistung („P_rück“). Unterhalb der beiden sich kreuzenden Skalen befindet sich eine horizontale Linie mit grünen Markierungen bei 1,3, 1,5, 1,6, 1,8, 2, 2,5, 3 und 4. Von jeder dieser Markierungen gehen grüne Linien nach oben, die im linken Teil nach links oben, im rechten Teil nach rechts oben geneigt sind. Die Ablesung erfolgt vom Kreuzungspunkt der beiden Zeiger aus entlang der jeweiligen grünen Linie zur Markierung auf der horizontalen Linie. Unten auf dem Messinstrument steht die Formel S = Umax / Umin. — Abbildung NEAS-19.44.2: SWR-Meter mit Kreuzzeiger, linker Zeiger für die vorlaufende und rechter Zeiger für die rücklaufende Leistung; um das SWR abzulesen wird der grünen Linie am Schnittpunkt beider Zeiger nach unten gefolgt

Wird zwischen Transceiver und Antenne eingeschleift oder ist bereits im Transceiver eingebaut

1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild mit Signalfluss von links nach rechts: Transceiver, SWR-Meter, Antenne; zwischen SWR-Meter und Antenne Beschriftung „Vorlaufend“ mit Pfeil nach rechts und „Reflektiert“ mit Pfeilrichtung nach links.

2) Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus drei mit einer horizontalen Linie verbundenen Baugruppen. Ganz links befindet sich ein rechteckiges Gerät mit Frontplatte, beschriftet mit „Transceiver“. Rechts davon gibt es einen Block, der mit „SWR-Meter“ beschriftet ist. Nach rechts geht zunächst die horizontale Linie weiter und führt dann vertikal nach oben in ein Antennensymbol („Antenne“). Oberhalb der horizontalen Linie gibt es zwischen SWR-Meter und Antenne einen blauen, nach rechts zeigenden Pfeil, beschriftet mit „Vorlaufend“, und einen roten, nach links zeigenden Pfeil, beschriftet mit „Reflektiert“. — Abbildung NEAS-19.44.3: Prinzipbild SWR-Meter zwischen Transceiver und Antenne

1) Kurzbeschreibung: Display eines Funkgerätes mit Frequenzanzeige „144.315.00“, darunter eine SWR-Anzeige; Spektrums- und Wasserfalldarstellung eines starken Signals in der Mitte.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt das Display eines Funkgerätes auf schwarzem Untergrund. Neben weiteren Beschriftungen steht in der Mitte in großen, weißen Ziffern die Frequenz „144.315.00“. Darunter befindet sich eine SWR-Anzeige. Unter der SWR-Anzeige ist in blauer Farbe die Anzeige des Spektrums um die eingestellte Frequenz zu sehen, die von den Angaben „–50k“ (links) und „+50k“ (rechts) begrenzt wird. In der Mitte gibt es einen schmalen, hohen Peak mit kleineren Flanken. Darunter befindet sich ein Wasserfalldiagramm auf dunkelblauem Hintergrund mit einer hellblau-weißen vertikalen Spur unterhalb des Peaks. — Abbildung NEAS-19.44.4: Display eines Transceivers

NI201: Mit welchem Messgerät lässt sich die Antennenanpassung bestimmen?

A: Feldstärkemessgerät

B: Stehwellenmessgerät

C: Multimeter

D: Frequenzzähler

NF101: Die Darstellung zeigt das Display eines Transceivers im Sendebetrieb. Wie wird die Anzeige 1 bezeichnet?

A: Wasserfalldiagramm

B: S-Meter

C: Amplitudenspektrum

D: SWR-Meter

NI202: Wenn das SWR-Meter auf der einen Seite mit der Antenne verbunden ist, was muss dann auf der anderen Seite angeschlossen werden, um Reflexionen zu messen?

A: Netzteil

B: Transceiver

C: Antennenschalter

D: Dummy Load

Gute Anpassung

Bei perfekter Anpassung wird der Wert $\num{1}$ angezeigt
Der beste erreichbare Wert
Die gesamte Leistung wird von der Antenne aufgenommen
Keine Leistung wird zurück in den Sender reflektiert

NG301: Bei welchem Stehwellenverhältnis (SWR) ist eine Antenne am besten an die Speiseleitung angepasst?

A: 3

B: 1

C: 0

D: $\mathrm{\infty}$

NI203: Ein Stehwellenmessgerät wird in ein ideal angepasstes Sender-/Antennensystem eingeschleift. Das Messgerät sollte ...

A: ein Stehwellenverhältnis von 0 anzeigen.

B: ein Stehwellenverhältnis von 1 anzeigen.

C: ein Stehwellenverhältnis von unendlich ($\mathrm{\infty}$) anzeigen.

D: einen Rücklauf von 100 % anzeigen.

Schlechte Anpassung

Bei schlechter Anpassung wird nahe unendlich ($\infty$) angezeigt
Keine Antenne angeschlossen, Übertragungsleitung unterbrochen oder kurzgeschlossen
Schlechte Anpassung der Antenne oder beschädigte Übertragungsleitung
Kann im schlimmsten Fall den Sender zerstören

Bei SWR $\num{2}$ werden $\qty{11}{\percent}$ der Sendeleistung reflektiert
Bei SWR $\num{3}$ werden $\qty{25}{\percent}$ der Sendeleistung reflektiert
Moderne Transceiver reduzieren die Sendeleistung automatisch, um den Sender zu schützen

NG302: Worauf deutet die dargestellte Anzeige des SWR-Meters hin?

A: Eine gut angepasste Antenne

B: Eine zu hohe Sendeleistung

C: Eine schlecht angepasste Antenne

D: Eine zu geringe Sendeleistung

NG303: Fehlanpassungen oder Beschädigungen von HF-Übertragungsleitungen führen ...

A: zu Reflexionen des übertragenen HF-Signals und einem erhöhten SWR.

B: zu einem SWR von kleiner oder gleich 1.

C: zur Erzeugung unerwünschter Aussendungen, da innerhalb der erforderlichen Bandbreite keine Anpassung gegeben ist.

D: zu einer Überbeanspruchung der angeschlossenen Antenne.

Hohe Kabeldämpfung

Verringert das reflektierte Signal
Führt zur Verfälschung der Messung
Beispielsweise bei langem Kabel
Signal wird auf dem Hin- und Rückweg verringert

NG208: Das koaxiale 50 Ohm-Antennenkabel der 2 m-Amateurfunkstation wird mit einem gleichwertigen Koaxialkabel verlängert. Die Messung des SWR ergibt nach der Verlängerung einen besseren Wert. Was schließen Sie daraus? Durch die Verlängerung wird...

A: die Dämpfung verringert und das reflektierte Signal verstärkt.

B: die Dämpfung erhöht und das reflektierte Signal verstärkt

C: die Dämpfung erhöht und das reflektierte Signal verringert.

D: die Dämpfung verringert und das reflektierte Signal verringert.

Stehwellenverhältnis (SWR) II

Stehwellenverhältnis: Vorlaufende zu rücklaufender Energie
SWR von $\num{3}$ bei $\qty{100}{\watt}$: $\qty{75}{\watt}$ werden abgestrahlt, $\qty{25}{\watt}$ laufen zurück
Oder auch: $\qty{75}{\percent}$ gehen auf die Antenne, $\qty{25}{\percent}$ 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: 75 W

B: 25 W

C: 50 W

D: 12,5 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: 75 %

B: 25 %

C: 29 %

D: 50 %

Stehwellenverhältnis (SWR) III

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1) Kurze Zusammenfassung: Graues Diagramm mit oberer und unterer wellenförmiger Begrenzung um eine horizontale Achse, gekennzeichnet mit den Maßangaben λ/2 sowie den Vertikalmaßen Umin und Umax.

2) Detaillierte Beschreibung: Links ist eine senkrechte Achse mit Pfeilspitze nach oben zu sehen; mittig verläuft eine horizontale Linie mit Pfeilspitze nach rechts. Der Bereich zwischen einer oberen und einer unteren, spiegelbildlich geschwungenen (sinusähnlichen) dicken Linie ist grau gefüllt. Über dem Diagramm markieren gestrichelte, kurze Vertikallinien drei Positionen; dazwischen sind zwei doppelpfeilige Maßpfeile mit der Beschriftung „λ/2“ eingezeichnet. In der Mitte befindet sich eine Einbuchtung der oberen Kurve; dort zeigt ein senkrechter doppelpfeiliger Maßpfeil zwischen dieser Einbuchtung und der horizontalen Linie und ist mit „Umin“ beschriftet. Rechts oben am höchsten Punkt der oberen Kurve markiert ein weiterer senkrechter doppelpfeiliger Maßpfeil den Abstand zur horizontalen Linie; er ist mit „Umax“ beschriftet. Die untere Kurve weist entsprechend spiegelbildliche Wellentäler und -berge unterhalb der horizontalen Linie auf. Weitere Beschriftungen oder Skalen sind nicht vorhanden. — Abbildung NEAS-19.46.1: Stehende Welle

Das Stehwellenverhältnis (SWR) kann oft direkt anhand des Speisewiderstands einer Antenne angegeben werden
Bei einem reinen Wirkwiderstand (ohne induktive oder kapazitive Anteile) berechnet sich das SWR aus dem Verhältnis von Lastwiderstand zu Kabelwellenwiderstand (sodass SWR ≥ $\num{1}$ ist)

Beispiel: Eine Antenne mit $\qty{100}{\ohm}$ an einem $\qty{50}{\ohm}$ Kabel führt zu einem SWR von $\num{2}$, während eine mit $\qty{10}{\ohm}$ zu einem SWR von $\num{5}$ führt
Zur Erinnerung: Der Widerstand eines Faltdipols liegt bei knapp $\qty{300}{\ohm}$

AG405: Ein Kabel mit einem Wellenwiderstand von 75 Ohm und vernachlässigbarer Dämpfung wird zur Speisung einer Faltdipol-Antenne verwendet. Welches SWR kann man auf der Leitung erwarten?

A: ca. 1,5 bis 2

B: 5,7

C: ca. 3,2 bis 4

D: 0,3

Lösungsweg

gegeben: $Z = \qty{75}{\ohm}$
gegeben: $R_2 \approx \qty{300}{\ohm}$ Widerstand Faltdipol
gesucht: $s$

$$s = \frac{R_2}{Z} = \frac{\qty{300}{\ohm}}{\qty{75}{\ohm}} = 4$$

Einfluss der Leitungsdämpfung auf das Stehwellenverhältnis

Leitungsdämpfung reduziert sowohl die vorlaufende als auch die rücklaufende Leistung
Selbst wenn am Kabelende $\qty{100}{\percent}$ der Energie reflektiert werden, kann am Sender ein niedrigeres (besseres) SWR gemessen werden
Beispiel: Geht in Hin- und Rückrichtung jeweils die Hälfte der Leistung verloren, so verbleibt nur ein Viertel der ursprünglichen Leistung – dies entspricht einem gemessenen SWR von $\num{3}$ ($\qty{25}{\percent}$ reflektierte Leistung)

AG402: Am Eingang einer angepassten HF-Übertragungsleitung werden 100 W HF-Leistung eingespeist. Die Dämpfung der Leitung beträgt 3 dB. Welche Leistung wird bei Leerlauf oder Kurzschluss am Leitungsende reflektiert?

A: 50 W bei Leerlauf und 0 W bei Kurzschluss

B: 25 W

C: 0 W bei Leerlauf und 50 W bei Kurzschluss

D: 50 W

AG403: In den Eingang einer Antennenleitung mit einer Dämpfung von 3 dB werden 10 W HF-Leistung eingespeist. Mit der am Leitungsende angeschlossenen Antenne misst man am Leitungseingang ein SWR von 3. Mit einer künstlichen 50 Ohm-Antenne am Leitungsende beträgt das SWR am Leitungseingang etwa 1. Was lässt sich aus diesen Messergebnissen schließen?

A: Die Antennenanlage ist in Ordnung. Es werden etwa 3,75 W HF-Leistung abgestrahlt.

B: Die Antennenanlage ist in Ordnung. Es werden etwa 5 W HF-Leistung abgestrahlt.

C: Die Antennenleitung ist fehlerhaft, an der Antenne kommt so gut wie keine HF-Leistung an.

D: Die Antenne ist fehlerhaft. Sie strahlt so gut wie keine HF-Leistung ab.

Auswirkung von Leitungsdämpfung auf gemessenes SWR

Bei einer Leitungsdämpfung von $\qty{5}{\dB}$ in Hin- und Rückrichtung (insgesamt $\qty{10}{\dB}$) entspricht die rücklaufende Leistung nur einem Zehntel der vorlaufenden
Das gemessene SWR lässt sich mit der Formel berechnen:

$$s = \frac{\sqrt{P_\mathrm{v}}+\sqrt{P_\mathrm{r}}}{\sqrt{P_\mathrm{v}}-\sqrt{P_\mathrm{r}}}$$

AG404: Am Eingang einer Antennenleitung mit einer Dämpfung von 5 dB werden 10 W HF-Leistung eingespeist. Mit der am Leitungsende angeschlossenen Antenne misst man am Leitungseingang ein SWR von 1. Welches SWR ist am Leitungseingang zu erwarten, wenn die Antenne abgeklemmt wird?

A: Ein SWR, das gegen unendlich geht, da am Ende der Leitung die gesamte HF-Leistung reflektiert wird

B: Ein SWR von ca. 1,92

C: Ein SWR von ca. 0, da sich vorlaufende und rücklaufende Leistung gegenseitig auslöschen

D: Ein SWR von ca. 3,6

Lösungsweg

gegeben: $P_V = \qty{10}{\watt}$
gegeben: $a = \qty{5}{\dB}$
gesucht: $s$

Dämpfung auf gesamtes Kabel für Hin- und Rückweg: $\qty{10}{\dB}$

$$P_R = \qty{-10}{\dB} \cdot P_V = \dfrac{\qty{10}{\watt}}{10} = \qty{1}{\watt}$$

$$s = \dfrac{\sqrt{P_\mathrm{v}}+\sqrt{P_\mathrm{r}}}{\sqrt{P_\mathrm{v}}-\sqrt{P_\mathrm{r}}} = \dfrac{\sqrt{\qty{10}{\watt}}+\sqrt{\qty{1}{\watt}}}{\sqrt{\qty{10}{\watt}}-\sqrt{\qty{1}{\watt}}} = 1,92$$

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 Bandbreite.

B: der Antennenanpassung.

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: Universalmessgerät mit Widerstandsanzeige

B: Interferometer

C: SWR-Meter

D: Anpassungsübertrager

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

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

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

C: mit einer SWR-Messbrücke.

D: mit einem Absorptionswellenmesser.

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: Zwischen Anpassgerät und Antennenkabel.

C: Antennenkabel und Antenne.

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

Stehwellenmessgerät (SWR-Meter) II

Funktionsweise eines Stehwellenmessgeräts

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Kurzbeschreibung: Schaltplan mit einer dicken oberen Sammelschiene, zwei mittleren Widerständen und zwei seitlich aufgebauten Messzweigen mit Dioden, Kondensatoren, verstellbaren Widerständen und jeweils einem Amperemeter „A“.

Detailbeschreibung: Oben verläuft eine dick gezeichnete, horizontal gebogene Sammelschiene mit abgerundeten Enden; an den äußersten linken und rechten Enden sind kleine Kreis-Symbole mit kurzen Anschlusslinien. Von dieser oberen Schiene gehen vier senkrechte Leitungen nach unten: links, zweimal mittig und rechts. In den beiden mittleren Abzweigen befindet sich jeweils ein rechteckiges Widerstandssymbol (Widerstand), das zwischen der oberen Schiene und einer unteren Sammelleitung geschaltet ist. Links und rechts ist jeweils ein seitlicher Zweig identisch aufgebaut: direkt unter der oberen Schiene liegt eine Diode; darunter befindet sich ein Knoten, an dem ein Kondensator (zwei parallele Platten) quer zum seitlichen Leiter angeschlossen ist. Ebenfalls von diesem Knoten führt ein verstellbarer Widerstand (Rechteck mit Schrägpfeil) senkrecht nach unten zur unteren Sammelleitung. Vom Knoten zwischen Diode/Kondensator/Verstellwiderstand geht jeweils eine Leitung zu einem runden Messgerätesymbol mit der Aufschrift „A“ (Amperemeter). Die unteren Anschlüsse der beiden Amperemeter sind über eine gestrichelte rechteckige Verbindungslinie miteinander und mit der unteren Sammelleitung verbunden. Schwarze Punkte kennzeichnen die elektrischen Knoten an Kreuzungs- und Abzweigstellen. Es sind keine Achsen vorhanden; die einzigen Textbeschriftungen sind die beiden „A“ in den Messgeräten. — Abbildung NEAS-19.48.1: Schaltung eines Stehwellenmessgeräts

Koppelt einen Teil der vorlaufenden Leistung
Koppelt einen Teil der rücklaufenden Leistung
Anzeige über eine geeignete Skala (z. B. Kreuzzeigerinstrument)
Ablesen des Stehwellenverhältnisses

AI401: Ein Stehwellenmessgerät misst und vergleicht bei einer HF-Leitung im Sendebetrieb ...

A: die Maximalleistung $P_{\textrm{max}}$ am Richtkoppler und die Minimalspannung $U_{\textrm{min}}$ auf der Leitung.

B: den Phasenwinkel zwischen vorlaufender und rücklaufender Leistung am eingebauten Abschlusswiderstand der Richtkoppler.

C: mittels der eingebauten Richtkoppler die vorhandenen Impedanzen in Vor- und Rückrichtung der Leitung.

D: die Ausgangsspannungen zweier in die Leitung eingeschleifter Richtkoppler, die in gegensätzlicher Richtung betrieben werden.

AI402: Bei dieser Schaltung handelt es sich um ...

A: ein Impedanzmessgerät.

B: einen Absolutleistungsmesser.

C: ein Stehwellenmessgerät.

D: einen Absorptionsfrequenzmesser.

Stehwellen- und Impedanzverhältnis

Stehwellenverhältnis entspricht dem Impedanzverhältnis
Gilt bei Last mit rein wirkwiderstandlicher Komponente
Wichtiger Merksatz für die folgende Frage

AI403: Zur Überprüfung eines Stehwellenmessgerätes wird dessen Ausgang mit einem HF-geeigneten 150 Ohm-Lastwiderstand abgeschlossen. Welches Stehwellenverhältnis muss das Messgerät anzeigen, wenn die Impedanz von Messgerät und Sender 50 Ohm beträgt?

A: 3

B: 3,33

C: 2

D: 2,5

Lösungsweg

gegeben: $R_2 = \qty{150}{\ohm}$
gegeben: $Z = \qty{50}{\ohm}$
gesucht: $s$

$$s = \frac{R_2}{Z} = \frac{\qty{150}{\ohm}}{\qty{50}{\ohm}} = 3$$

Vektorieller Netzwerkanalysator (VNA) I

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

Aktives Messgerät
Misst das Verhältnis von Spannung und Strom bei einer Frequenz
Oft kann ein Frequenzbereich angegeben werden

Anwendungen

Große und kleine Widerstände eines Schwingkreis
Resonanzfrequenz eines Schwingkreis
Filterverhalten
Impedanzmessung
Stehwellenverhältnisse

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- Zusammenfassung: Ein Spektrumanalysator misst ein schwarzes, rechteckiges HF-Gehäuse auf einer Laborwerkbank über zwei Koaxkabel.

- Detaillierte Beschreibung: Links steht ein weiß-grauer Rigol DSA815 (Beschriftung „Spectrum Analyzer 9 kHz–1.5 GHz“) mit Farbdisplay und vielen Tasten sowie einem großen Drehknopf. Auf dem Display ist ein schwarzes Messraster mit einer gelben Kurve zu sehen; ein Marker ist bei etwa 32,5 MHz eingeblendet und zeigt rund −3 dB an. Unten rechts am Gerät sind zwei koaxiale Anschlüsse belegt; von dort führen zwei schwarze Koaxkabel zu einem mattschwarzen, rechteckigen Metallgehäuse mit Koaxbuchsen an beiden Stirnseiten und Befestigungslaschen, das vorne auf der grünlichen Tischoberfläche liegt. Auf dem Tisch liegen außerdem zwei kleine, runde schwarze Kappen. Im Hintergrund sind eine Steckdose, ein Kippschalter mit Leuchte und Kabelkanäle an der Wand zu sehen. — Abbildung NEAS-19.49.1: Messung eines Tiefpassfilters mit Grenzfrequenz bei $\qty{30}{\mega\hertz}$

EI201: Wozu wird ein "vektorieller Netzwerkanalysator" (VNA) beispielsweise verwendet?

A: Zum Aufzeichnen des zeitlichen Verlaufs schneller Wechselströme.

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

C: Zur Bestimmung des Erdungswiderstandes einer Amateurfunkstation.

D: Zur Überprüfung der Frequenzreinheit eines Senders.

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 Digital-Multimeter in der Stellung Frequenzmessung.

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

D: mit einem Frequenzmesser oder einem Oszilloskop.

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

A: vektorieller Netzwerkanalysator

B: analoges Multimeter

C: digitales Speicheroszilloskop

D: True RMS-Voltmeter

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

A: Messen von Oberschwingungen.

B: Direkte Messung der Sendeleistung.

C: Messen von Impedanzen.

D: Datenübertragungsraten in Netzwerken erfassen.

Kalibrierung

Vor der Benutzung kalibrieren
Zustand offen: unendlicher Widerstand
Zustand Kurzschluss: Widerstand nahe Null
Zustand angepasst: z. B. mit $\qty{50}{\ohm}$ Widerstand sollte ein SWR von $\num{1}$ angezeigt werden

EI205: Welche Maßnahme ist vor Gebrauch eines vektoriellen Netzwerkanalysators (VNA) zusammen mit dem Messaufbau durchzuführen?

A: Rauschunterdrückung aktivieren

B: Kalibrierung

C: Einstellen der Triggerschwelle

D: Nullpunktabgleich

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 Kurzschluss, Leerlauf und Anpassung. Das SWR sollte bei Anpassung nahe bei 1, bei Kurzschluss und Leerlauf unendlich sein.

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

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

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

Vektorieller Netzwerkanalysator (VNA) II

Funktionsweise eines vektoriellen Netzwerkanalysators

Erzeugt ein frequenzveränderliches Signal
Signal wird ausgegeben (z. B. an Antenne oder Schwingkreis)
Misst, wie das Signal verändert wird (z. B. durch Reflexion)
Erfasst sowohl Amplitude als auch Phase
Ermöglicht Bestimmung von Wirk- und Blindanteil sowie Stehwellenverhältnis

AI201: Wie funktioniert ein vektorieller Netzwerkanalysator (VNA)? Ein HF-Generator erzeugt ein ...

A: frequenzstabiles HF-Signal, mit dem z. B. ein Filter oder eine Antenne beaufschlagt wird. Die durch das angeschlossene Messobjekt erzeugten Strom- und Spannungsbäuche werden als Verläufe von z. B. Impedanz und Phasenwinkel, Wirk- und Blindanteil oder dem Stehwellenverhältnis grafisch dargestellt.

B: frequenzstabiles HF-Signal, mit dem z. B. ein Filter oder eine Antenne beaufschlagt wird. Aus der durch das Messobjekt entstehenden Fehlanpassung werden Dämpfungsverlauf oder Antennengewinn ermittelt.

C: frequenzveränderliches HF-Signal, mit dem z. B. ein Filter oder eine Antenne beaufschlagt wird. Die durch das angeschlossene Messobjekt veränderten Amplituden und Phasen des HF-Signals werden als Verläufe von z. B. Impedanz und Phasenwinkel, Wirk- und Blindanteil oder dem Stehwellenverhältnis grafisch dargestellt.

D: frequenzveränderliches HF-Signal, mit dem z. B. ein Filter oder eine Antenne beaufschlagt wird. Aus den durch das Messobjekt entstehenden Spannungseinbrüchen wird der Scheinwiderstand des Messobjektes ermittelt.

AI202: Welches dieser Messgeräte ist für die Ermittlung der Resonanzfrequenz eines Traps, der für einen Dipol genutzt werden soll, am besten geeignet?

A: Ein Frequenzmessgerät

B: Eine SWR-Messbrücke

C: Ein Resonanzwellenmesser

D: Ein vektorieller Netzwerk Analysator

AI203: Die Resonanzfrequenz eines abgestimmten HF-Kreises kann mit einem ...

A: digitalen Frequenzmessgerät überprüft werden.

B: Ohmmeter überprüft werden.

C: Gleichspannungsmessgerät überprüft werden.

D: vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) überprüft werden.

Anzeigeform des VNAs – Impedanzaufteilung

Aufteilung in Wirk- ($R$) und Blindanteil ($X$)
Wirkwiderstand oft in $\Omega$, Blindwiderstand gelegentlich als $j\Omega$
Geräte zeigen Impedanzwerte uneinheitlich an
Das $j$ symbolisiert in der Elektrotechnik die imaginäre Einheit ($i$)
Positive Blindwerte deuten auf induktives, negative auf kapazitives Verhalten hin

AI204: Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) an den Speisepunkt ihrer Kurzwellenantenne angeschlossen. Das Gerät zeigt R = 54 Ohm und jX = -12 Ohm an. Was bedeutet das Messergebnis?

A: Die Impedanz der Antenne beträgt 66 Ohm. Es entsteht eine große induktive Fehlanpassung.

B: Der ohmsche Anteil der Antennenimpedanz beträgt 54 Ohm, der Blindanteil beträgt 12 Ohm und ist induktiv.

C: Die Antenne ist wegen ihres großen Blindwiderstandes nur zum Empfang, nicht jedoch zum Senden geeignet.

D: Der ohmsche Widerstand der Antennenimpedanz beträgt 54 Ohm, der Blindanteil beträgt 12 Ohm und ist kapazitiv.

AI205: Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA), der auf den VHF-Bereich eingestellt ist, an den Speisepunkt ihrer VHF-Antenne angeschlossen. Das Gerät zeigt R = 50 Ohm und jX = 0 Ohm an. Was erkennen Sie aus diesen Werten?

A: Die Antenne ist wegen des fehlenden Blindwiderstandanteils nur zum Empfang, nicht jedoch zum Senden geeignet.

B: Die Antenne ist für den Betrieb an einem Sender mit 50 Ohm Ausgangsimpedanz schlecht angepasst, da der erforderliche Blindanteil (jX) von 50 Ohm fehlt.

C: Der fehlende Blindanteil (jX) deutet darauf hin, dass die Antenne defekt ist.

D: Die Antenne ist für den Betrieb an einen VHF-Sender mit 50 Ohm Ausgangsimpedanz gut angepasst.

AI206: Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) an den Speisepunkt Ihrer Kurzwellenantenne angeschlossen. Das Gerät zeigt R = 54 Ohm und jX = +12 Ohm an. Was bedeutet das Messergebnis?

A: Der ohmsche Anteil der Antennenimpedanz beträgt 54 Ohm, der Blindanteil beträgt 12 Ohm und ist induktiv.

B: Die Antenne ist wegen ihres großen Blindwiderstandes nur zum Empfang, nicht jedoch zum Senden geeignet.

C: Der ohmsche Widerstand der Antennenimpedanz beträgt 54 Ohm, der Blindanteil beträgt 12 Ohm und ist kapazitiv.

D: Die Impedanz der Antenne beträgt 66 Ohm. Es entsteht eine große induktive Fehlanpassung.

Grafische Darstellung des SWR-Verlaufs

1) Kurzbeschreibung: Diagramm aus einem rechteckigen Gitter und mit einer horizontalen Achse „MHz:“ und einer vertikalen Achse „SWR:“; V-förmige Kurve mit einem Minimum bei etwa 3,1 MHz bei einem SWR von etwa 1.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt ein Koordinatensystem aus einem rechteckigen Gitter mit einer horizontalen Achse „MHz:“ und einer vertikalen Achse „SWR:“. Die horizontale Achse hat Markierungen bei 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0 und 5,5 MHz, die vertikale Achse hat Markierungen bei 1, 2, 3, 4 und 5. Eine V-förmige Kurve beginnt am oberen Rand bei etwa 2,7 MHz und verläuft steil nach unten, erreicht ihr Minimum bei etwa 3,1 MHz bei einem SWR von etwa 1 und steigt dann wieder steil an und endet bei etwa 3,7 MHz am oberen Rand. — Abbildung NEAS-19.50.1: SWR-Verlauf im Display eines VNAs

VNAs stellen den SWR-Verlauf über die Frequenz grafisch dar
Eine zu tiefe Resonanzfrequenz weist auf eine zu lange Antenne hin (Kürzen erforderlich)
Eine zu hohe Resonanzfrequenz deutet darauf hin, dass die Antenne verlängert werden muss

AI207: Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) an einen selbstgebauten Halbwellendipol angeschlossen und messen den dargestellten Resonanzverlauf. Was müssen Sie tun, um diese Antenne auf das 80 m-Band abzustimmen?

A: Sie fügen in beide Strahlerhälften jeweils einen 50 Ohm Widerstand ein

B: Sie verkürzen beide Enden gleichmäßig.

C: Sie verlängern beide Enden gleichmäßig.

D: Sie fügen in beide Strahlerhälften jeweils eine Induktivität ein.

AI208: Sie haben einen vektoriellen Netzwerkanalysator (VNA) an einen selbstgebauten Halbwellendipol angeschlossen und messen den dargestellten Resonanzverlauf. Was müssen Sie tun, um diese Antenne auf das 80 m-Band abzustimmen?

A: Sie fügen eine Mantelwellensperre ein.

B: Sie fügen in beide Strahlerhälften jeweils eine Kapazität ein.

C: Sie verkürzen beide Drahtenden gleichmäßig.

D: Sie verlängern beide Drahtenden gleichmäßig.

Phasenverschiebung in Übertragungsleitungen

Ausbreitung und Phasenverschiebung elektromagnetischer Wellen

Elektromagnetische Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus
Im Freiraum entspricht dies der Vakuumlichtgeschwindigkeit; im Leiter muss der Verkürzungsfaktor berücksichtigt werden

Zeitverzögerung in Leitern führt zu einer messbaren Phasenverschiebung ($\qty{0}{\degree}$ bis $\qty{360}{\degree}$)
360° entspricht einer kompletten Schwingungsperiode, d. h. $\qty{360}{\degree} = \qty{0}{\degree}$
Bei der elektrischen Länge eines Koaxialkabels ist der Verkürzungsfaktor bereits einberechnet
Eine Wellenlänge ($\lambda$) entspricht $\qty{360}{\degree}$; z. B. entspricht $\lambda/2$ genau $\frac{\qty{360}{\degree}}{2} = \qty{180}{\degree}$

AG407: Welche Phasenverschiebung erhält ein HF-Signal von a nach b, wenn die elektrische Länge der abgebildeten Koaxialleitung $\lambda$/4 beträgt?

A: 180 °

B: 90 °

C: Null

D: $\dfrac{\pi}{4}$

AG408: Welche Phasenverschiebung erhält ein HF-Signal von a nach b, wenn die elektrische Länge der abgebildeten Koaxialleitung gleich der Wellenlänge ist?

A: 0 °

B: $\dfrac{\pi^2}{4}$

C: 90 °

D: 180 °

Impedanztransformation

Impedanztransformation im Speisekabel

Wellenwiderstand ungleich Lastwiderstand führt neben Stehwellen zu Impedanztransformation
Signalquelle „sieht“ an den Kabelenden unterschiedliche Widerstände
$\lambda/4$-Leitungen transformieren kleine in große und große in kleine Wirkwiderstände
$\lambda/2$-Leitungen bewirken keine Impedanztransformation

AG412: Eine Halbwellen-Übertragungsleitung ist an einem Ende mit 50 Ohm abgeschlossen. Wie groß ist die Eingangsimpedanz am anderen Ende dieser Leitung?

A: 25 Ohm

B: 100 Ohm

C: 200 Ohm

D: 50 Ohm

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?

A: 185 Ohm.

B: 370 Ohm.

C: 300 Ohm.

D: 70 Ohm.

Speisung bei Halb- und Ganzwellendipolen

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1) Kurze Zusammenfassung: Ein horizontaler Leitungszug mit der Beschriftung „Z1“ hat in der Mitte eine senkrechte, wie eine Leiter gezeichnete Doppelader nach unten, deren unteres Ende mit „Z2“ beschriftet ist.

2) Detaillierte Beschreibung: Eine kräftige, waagerechte Linie verläuft von links nach rechts; nahe beiden Enden befinden sich jeweils zwei kleine, offene Kreise auf der Linie. Oberhalb der mittleren Stelle der Linie steht der Text „Z1“. An dieser mittleren Stelle sind zwei dicht beieinanderliegende schwarze Punkte zu sehen, von denen aus ein senkrechtes Element nach unten führt. Dieses Element besteht aus zwei parallelen, vertikalen Linien, die durch mehrere kurze, horizontale Striche verbunden sind (leiterartige Darstellung). Am unteren Ende enden die beiden vertikalen Linien jeweils in einem einzelnen schwarzen Punkt; darunter steht der Text „Z2“. Weitere Symbole, Maße oder Achsen sind nicht vorhanden. — Abbildung NEAS-19.52.1: Halbwellendipol mit Impedanztransformation über Speiseleitung

Halbwellendipol: stromgespeist (niederohmig)
Ganzwellendipol: spannungsgespeist (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?

A: $Z_1$ ist niederohmig und $Z_2$ hochohmig.

B: $Z_1$ ist hochohmig und $Z_2$ niederohmig.

C: $Z_1$ und $Z_2$ sind niederohmig.

D: $Z_1$ und $Z_2$ sind hochohmig.

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?

A: $Z_1$ ist hochohmig und $Z_2$ niederohmig.

B: $Z_1$ ist niederohmig und $Z_2$ hochohmig.

C: $Z_1$ und $Z_2$ sind niederohmig.

D: $Z_1$ und $Z_2$ sind hochohmig.

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?

A: $Z_1$ und $Z_2$ sind hochohmig.

B: $Z_1$ ist hochohmig und $Z_2$ niederohmig.

C: $Z_1$ und $Z_2$ sind niederohmig.

D: $Z_1$ ist niederohmig und $Z_2$ hochohmig.

Berechnung des Wellenwiderstands

Für eine gezielte Impedanztransformation gilt: $Z = \sqrt{Z_\mathrm{E} \cdot Z_\mathrm{A}}$
Der Wellenwiderstand ergibt sich als geometrisches Mittel aus Speise- und Lastwiderstand

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?

A: 150 Ohm

B: 300 Ohm

C: 232 Ohm

D: 120 Ohm

Lösungsweg

gegeben: $Z_A = \qty{60}{\ohm}$
gegeben: $Z_E = \qty{240}{\ohm}$
gesucht: $Z$

$$\begin{split}Z &= \sqrt{Z_E \cdot Z_A}\\ &= \sqrt{\qty{240}{\ohm} \cdot \qty{60}{\ohm}}\\ &= \qty{120}{\ohm}\end{split}$$

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?

A: 840 Ohm

B: 240 Ohm

C: 380 Ohm

D: 420 Ohm

Lösungsweg

gegeben: $Z_A = \qty{240}{\ohm}$
gegeben: $Z_E = \qty{600}{\ohm}$
gesucht: $Z$

$$\begin{split}Z &= \sqrt{Z_E \cdot Z_A}\\ &= \sqrt{\qty{600}{\ohm} \cdot \qty{240}{\ohm}}\\ &= \qty{380}{\ohm}\end{split}$$

Impedanzanpassung mit Pi-Filtern

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Ein Schaltplan zeigt eine Verbindung zwischen zwei Punkten, die mit — Abbildung NEAS-19.52.2: Pi-Filter zur Impedanztransformation

Spulen und Kondensatoren werden zur Impedanzanpassung eingesetzt
Pi-Filter wirken als Tiefpass und transformieren die Impedanz
Sie können als Antennentuner verwendet werden

AG406: Worum handelt es sich bei dieser Schaltung? Es handelt sich um ...

A: einen regelbaren Bandpass mit veränderbarer Bandbreite zur Kompensation der Auskoppelverluste.

B: ein Pi-Filter zur Impedanztransformation und Verbesserung der Unterdrückung von Oberwellen.

C: einen Saugkreis, der die zweite Harmonische unterdrückt und so den Wirkungsgrad der Verstärkerstufe erhöht.

D: einen abstimmbaren Sperrkreis zur Entkopplung der Antenne vom Sender.

Lecherleitung

Lecherleitung: Resonanzverhalten

Lecherleitung: am Ende offene Zweidrahtleitung
Bei $\lambda/4$-Betrieb wird das offene Ende ($\qty{\infty}{\ohm}$) in einen Kurzschluss ($\qty{0}{\ohm}$) transformiert
Im Resonanzfall wird die Leitung leitend, obwohl die Drähte nicht verbunden sind
Umgekehrt gilt: Eine kurzgeschlossene Leitung wird im Resonanzfall hochohmig

AG320: Eine Lecherleitung besteht aus zwei parallelen Leitern. Wovon ist ihre Resonanzfrequenz wesentlich abhängig? Sie ist abhängig ...

A: vom SWR auf der Leitung.

B: vom verwendeten Balun.

C: vom Wellenwiderstand der beiden parallelen Leiter.

D: von der Leitungslänge.

AG411: Eine Viertelwellen-Übertragungsleitung ist an einem Ende offen. Die Impedanz am anderen Ende ...

A: beträgt nahezu null Ohm.

B: ist nahezu unendlich hochohmig.

C: ist gleich dem Wellenwiderstand.

D: beträgt das Dreifache des Wellenwiderstandes.

Koaxialkabel: Ähnlicher Effekt

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Kurzfassung: Schaltbild mit einer horizontalen Leitung, einem eingesetzten zylindrischen Abschnitt mit der Beschriftung „Z = 50 Ω“ und einem senkrechten Abzweig nach unten zu einem zweiten Anschluss; rechts steht der Buchstabe „a“.

Detailbeschreibung: Eine dünne horizontale Linie verläuft von links nach rechts und endet rechts in einem offenen Anschluss (kleiner Kreis). In diese horizontale Leitung ist nahe der Mitte ein kurzer, zylindrisch gezeichneter Abschnitt mit elliptischen Enden eingefügt; darin verläuft eine gestrichelte Mittellinie. Unter bzw. im Bereich dieses Abschnitts steht die Textbeschriftung „Z = 50 Ω“. An beiden Enden des zylindrischen Abschnitts markieren kleine ausgefüllte Punkte die Verbindungsstellen zur horizontalen Leitung. Vom rechten Verbindungspunkt führt eine senkrechte Linie nach unten und endet rechts unten in einem zweiten offenen Anschluss (kleiner Kreis). Rechts neben der senkrechten Strecke steht der Buchstabe „a“. Am linken Rand ist der Beginn der horizontalen Leitung als schmaler, hell gefüllter Rechteckbereich erkennbar. — Abbildung NEAS-19.53.1: Koaxialkabel zur Impedanztransformation

Mit Koaxialkabeln lässt sich ein vergleichbarer Impedanztransformationseffekt erzielen

AG410: Wie groß ist die Impedanz am Punkt X, wenn die elektrische Länge der abgebildeten Koaxialleitung $\lambda$/4 beträgt?

A: Sehr hochohmig

B: 50 Ohm

C: Ungefähr 100 Ohm

D: Annähernd 0 Ohm

AG409: Wie groß ist die Impedanz am Punkt a, wenn die elektrische Länge der abgebildeten Koaxialleitung $\lambda$/4 beträgt?

A: Sehr hochohmig

B: Annähernd 0 Ohm

C: 50 Ohm

D: Ungefähr 100 Ohm

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 $\rightarrow$ Mantelwellen
Mantelströme fehlen, was zur Verformung der Richtcharakteristik führt

EG405: Mantelwellen auf dem Koaxialkabel zur Antenne ...

A: werden durch Fehlanpassung und Überlastung des Transceivers verursacht.

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

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

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

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

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

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

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

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

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: Potentialstrom

C: Mantelstrom

D: Rückwärtsstrom

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 Nutzung einer Wechselspannungsversorgung am Gleichstromanschluss eines Transceivers

B: Zum Anschluss eines Koaxialkabels an eine Dipol-Antenne

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

D: Zur Einstellung der Frequenzablage für Relaisbetrieb

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

A: lässt sich die Trennschärfe verbessern.

B: lassen sich statische Aufladungen verhindern.

C: lassen sich Mantelwellen dämpfen.

D: lassen sich Oberwellen unterdrücken.

Mantelwellen II

Gegentaktsignal und Mantelwellen

Idealerweise fließen im Innen- und Außenleiter eines Koaxialkabels gleich große, entgegengesetzte Ströme
Deren Summe ist Null – reines Gegentaktsignal
Reines Gegentaktsignal verhindert das Auftreten von Mantelwellen

Gleichtaktsignal und Mantelstrom

Ist die Stromsumme ungleich Null, entsteht ein Gleichtaktsignal
Gleichtaktanteil fließt auf der Außenseite des Außenleiters als Mantelstrom
Mantelstrom erzeugt eine Mantelwelle um das Kabel

AG425: Wann liegen Mantelwellen auf einem Koaxialkabel vor? Wenn ...

A: Gleichtaktanteile vorhanden sind.

B: der Schirm geerdet ist.

C: vor- und rücklaufende Leistung nicht identisch sind.

D: Stehwellen vorhanden sind.

Stromkompensierte Drossel

Koaxialkabel, um einen Ferritkern gewickelt, unterdrückt Mantelwellen
Diese Bauform wird als stromkompensierte Drossel bezeichnet

AG426: Wie wirkt eine stromkompensierte Drossel (z. B. Koaxialkabel um einen Ferritkern gewickelt) Mantelwellen entgegen? Sie wirkt ...

A: hochohmig für alle Ströme im Außenleiter und niederohmig für alle Ströme im Innenleiter.

B: hochohmig für Wechselströme des Innenleiters und niederohmig für Gleichströme des Außenleiters.

C: hochohmig für Oberschwingungen und niederohmig für Grundschwingungen.

D: hochohmig für Gleichtaktanteile und niederohmig für Gegentaktanteile.

HF-Trenntrafo zur Mantelwellensperre

Alternative: HF-Trenntrafo, bei dem Primär- und Sekundärwicklung nicht verbunden sind
Strom, der in einen Pol hineinfließt, fließt nahezu gleich groß aus dem anderen – Gleichtaktanteil entfällt

AJ115: Zur Verhinderung von Rundfunk-Empfangsstörungen (z. B. UKW, DAB, DVB-T), die durch Mantelwellen hervorgerufen werden, ist anstelle einer Mantelwellendrossel alternativ ...

A: der Einbau einer seriellen Drosselspule in den Innenleiter der Empfangsantennenleitung möglich.

B: der Einbau eines HF-Trenntrafos in die Empfangsantennenleitung möglich.

C: der Einbau eines Tiefpassfilters nach dem Senderausgang möglich.

D: der Einbau eines Bandpassfilters nach dem Senderausgang möglich.

HF-Spannungen und Mantelwellen

Fehlen HF-Gleichtaktsignale: Außenleiter zeigt keine hochfrequente Spannung gegenüber Erde
Bei Gegentaktsignalen bildet sich das elektrische Feld ausschließlich zwischen Innen- und Außenleiter
Außenwirkung: Die Ströme heben sich auf – keine Mantelwellen
Mantelwellen hängen direkt mit HF-Spannungen am Außenleiter zusammen

Symmetrische Antennen und Außenleiterspannung

Bei symmetrischer Antenne weist jeder Dipolschenkel eine Spannung gegenüber Erde auf
Verbindung der Antennenschenkel mit den Leitern des Koaxialkabels führt zu einer HF-Spannung am Außenleiter

Einfluss der Erdung bei Antennen

Gut geerdete Antennen (z. B. Groundplane mit abgestimmten oder vergrabenen Radialen) haben nahezu $\qty{0}{\volt}$ am Speisepunkt
Schlecht geerdete Groundplane-Antennen können anfällig für Mantelwellen sein

Kontaktlose Einkopplung in den Koax-Schirm

Mantelwellen können durch kontaktlose Einkopplung entstehen
Führt man ein Speisekabel parallel zu einem Dipolschenkel, koppelt das Nahfeld der Antenne in den Koax-Schirm ein

AG427: Wodurch können Mantelwellen auf Koaxialkabeln verursacht werden?

A: Durch Asymmetrie der Spannungsversorgung oder durch Dielektrika der Speiseleitung, die einen hohen Widerstand aufweisen

B: Durch Stehwellen in Koaxialkabeln mit geflochtenem Mantel, deren Länge ein Vielfaches von $\lambda$/2 betragen

C: Durch Oberwellen auf Speiseleitungen, deren Länge ein Vielfaches von $\lambda$/4 oder 5/8 $\lambda$ betragen

D: Durch symmetrische Antennen, schlechte Erdung asymmetrischer Antennen oder Einkopplung in den Koax-Schirm

Spannungsbalun / Spartransformator

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Kurz: Schaltbild mit einer vertikalen Spule (Autotransformator) mit Mittelabgriff zu M und Erdung, oben an Klemme A und unten zu Klemme B geführt; Beschriftungen „50 Ω“, „Zant“ und zweimal „8“.

Detail: Oben verläuft eine waagerechte Leiterbahn mit offenen Anschlussklemmen an beiden Enden, links und rechts jeweils mit „A“ beschriftet; in deren Mitte sitzt ein Knoten, von dem eine Leitung senkrecht nach unten zur Spule (Induktivität) führt. Die Spule ist vertikal gezeichnet; etwa in ihrer Mitte ist ein Abgriff nach links geführt, der zu einer offenen Klemme „M“ verläuft; auf dieser waagerechten Leitung steht ein Erdungssymbol (Masse) nach unten. Das untere Ende der Spule ist mit einer Leitung nach rechts verbunden, die zu einer offenen Klemme „B“ führt. Rechts neben der Spule steht die Beschriftung „Zant“. Parallel zur Spule, etwas rechts davon, verläuft eine gestrichelte senkrechte Linie; neben der Spule ist die Zahl „8“ zweimal eingetragen (einmal im oberen, einmal im unteren Abschnitt). Links neben der oberen Leiterbahn steht „50 Ω“. Verbindungsstellen sind als schwarze Punkte markiert. — Abbildung NEAS-19.55.1: Aufbau eines Spannungbaluns

Bei vollständig symmetrischen Antennen kann ein Spannungsbalun die Ströme im Koaxialkabel symmetrieren
Typischer Spartransformator: Koaxialkabel in der Mitte und am Ende einer Spule angeschlossen, Antenne an beide Enden der Spule

Verdopplung der Spannung ($ü = 2$) und Halbierung des Stroms führen zu einer 1:4 Impedanztransformation
An ein $\qty{50}{\ohm}$ Koaxialkabel wird idealerweise eine Antenne mit ca. $\qty{200}{\ohm}$ angeschlossen

AG421: Für welche Antennenimpedanz ist der folgende Balun-Transformator aus zweimal acht Windungen ausgelegt?

A: 200 Ohm

B: 400 Ohm

C: 50 Ohm

D: 100 Ohm

AG422: Dargestellt ist ein HF-Übertrager (Balun). An den Anschlüssen a und b wird ein Faltdipol mit 200 Ohm Impedanz angeschlossen. Welche Impedanz misst man zwischen den Anschlüssen a und m?

A: 100 Ohm

B: 0 Ohm

C: 50 Ohm

D: 200 Ohm

Einschränkungen der Mantelwellensperre

Spannungsbalun funktioniert nur, wenn die angeschlossene Antenne tatsächlich symmetrisch ist
Asymmetrische Belastung kann Mantelwellen begünstigen
Kontaktlose Einkopplung über die elektromagnetischen Nahfelder bleibt möglich
Eine zusätzliche Mantelwellensperre mit räumlichem Abstand kann unterstützend wirken

AG428: Die Darstellung zeigt die bei Ankopplung eines Koaxialkabels an eine Antenne auftretenden Ströme. Wie kann man den als $I_3$ bezeichneten, unerwünschten Mantelstrom reduzieren?

A: Einfügen eines Oberwellenfilters oder bei unsymmetrischen Störeinflüssen auch eines Spannungs-Baluns

B: Auftrennen des Koax-Schirms vom Arm 2 der dargestellten Antenne (direkt an oder kurz vor der Antenne)

C: Einfügen einer Gleichtaktdrossel oder bei symmetrischen Antennen auch eines Spannungs-Baluns

D: Herstellung einer direkten Verbindung zwischen dem Arm 1 der Antenne mit einer guten HF-Erde

AG429: Wodurch können Mantelwellen im Falle einer koax-gespeisten symmetrischen Antenne auftreten, obwohl ein Spannungs-Balun verwendet wird?

A: Ungleichmäßige Belastung der Antenne durch Störeinflüsse der Umgebung (z. B. Bäume oder Gebäude) sowie Einkopplung in den Koax-Schirm

B: Fehlanpassung durch Impedanztransformation des Baluns (z. B. 4:1-Spartransformator) sowie Stehwellen in der Zuleitung

C: Erhitzung des Ringkerns durch unzureichende Abschirmung (z. B. Kunststoffgehäuse) des Baluns sowie Stehwellen in der Zuleitung

D: Dämpfung der Abstrahlung durch als Oberwellenfilter wirkenden Balun (z. B. 1:1-Transformator) sowie Einkopplung in den Koax-Schirm

Umwegleitung

Umwegleitung zur Unterdrückung von Mantelwellen

$\lambda/2$-Umwegleitung als weitere Möglichkeit zur Unterdrückung von Mantelwellen

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

A: Parallelschalten eines am freien Ende offenen $\lambda$/4 langen Leitungsstücks (Stub) am Speisepunkt der Antenne.

B: Symmetrierglieder wie Umwegleitung oder Balun.

C: Parallelschalten eines am freien Ende kurzgeschlossenen $\lambda$/2 langen Leitungsstücks (Stub) am Speisepunkt der Antenne.

D: die Einfügung von Sperrkreisen (Traps) in den Dipol.

Funktionsweise der $\lambda/2$-Umwegleitung

Symmetrische Antenne: Beide Anschlusspunkte benötigen HF-Spannung (betragsgleich, $\qty{180}{\degree}$ phasenverschoben)
Mit der $\lambda/2$-Umwegleitung wird einer der Anschlusspunkte (z. B. beim Faltdipol) über eine $\qty{180}{\degree}$-Phasenverschiebung an den Innenleiter angeschlossen
Der Schirm des Koaxialkabels liegt auf Erdpotential – dadurch entstehen keine Mantelwellen
Impedanz beachten: Die Antenne muss das Vierfache der Impedanz des Koaxialkabels aufweisen, da jeder Anschlusspunkt nur den halben Widerstand zeigt

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. — Abbildung NEAS-19.56.1: Umwegeleitung

Für die beiden folgenden Fragen zur Umwegleitung 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?

A: Sie zeigt einen $\lambda$/2-Dipol mit symmetrierender $\lambda$/2-Umwegleitung. Durch die Anordnung wird der Fußpunktwiderstand der symmetrischen Antenne von 120 Ohm an ein unsymmetrisches 60 Ohm-Antennenkabel angepasst.

B: Sie zeigt einen symmetrischen 60 Ohm-Schleifendipol mit einem koaxialen Leitungskreis, der als Sperrfilter zur Unterdrückung von unerwünschten Aussendungen eingesetzt ist.

C: Sie zeigt einen symmetrischen 60 Ohm-Schleifendipol mit Koaxialkabel-Balun. Durch die Anordnung wird die symmetrische Antenne an ein unsymmetrisches 60 Ohm-Antennenkabel angepasst.

D: Sie zeigt einen $\lambda$/2-Faltdipol mit $\lambda$/2-Umwegleitung. Durch die Anordnung wird der Fußpunktwiderstand der symmetrischen Antenne von 240 Ohm an ein unsymmetrisches 60 Ohm-Antennenkabel angepasst.

AG424: Zur Anpassung von Antennen werden häufig Umwegleitungen verwendet. Wie arbeitet die folgende Schaltung?

A: Der $\lambda$/2-Dipol hat eine Impedanz von 60 Ohm. Durch die $\lambda$/2-Umwegleitung erfolgt eine Widerstandstransformation von 1:2 mit Phasendrehung um 180 °. An der Seite der Antennenleitung erfolgt eine phasenrichtige Parallelschaltung von 2 mal 120 Ohm gegen Erde, womit eine Ausgangsimpedanz von 60 Ohm erreicht wird.

B: Der $\lambda$/2-Faltdipol hat an jedem seiner Anschlüsse eine Impedanz von 120 Ohm gegen Erde. Durch die $\lambda$/2-Umwegleitung erfolgt eine 1:1-Widerstandstransformation mit Phasendrehung um 180 °. An der Seite der Antennenleitung erfolgt eine phasenrichtige Parallelschaltung von 2 mal 120 Ohm gegen Erde, womit eine Ausgangsimpedanz von 60 Ohm erreicht wird.

C: Der $\lambda$/2-Faltdipol hat eine Impedanz von 240 Ohm. Durch die $\lambda$/2-Umwegleitung erfolgt eine Widerstandstransformation von 4:1 mit Phasendrehung um 360 °, womit an der Seite der Antennenleitung eine Ausgangsimpedanz von 60 Ohm erreicht wird.

D: Der $\lambda$/2-Dipol hat eine Impedanz von 240 Ohm. Durch die $\lambda$/2-Umwegleitung erfolgt eine Widerstandstransformation von 4:1 mit Phasendrehung um 360 °, womit an der Seite der Antennenleitung eine Ausgangsimpedanz von 60 Ohm erreicht wird.