Was ist ein Antennen-Tuner
Beginnen wir mit einer häufigen Beschwerde: Die Bezeichnung „Antennen-Tuner“ ist falsch! Darin steckt ein Körnchen Wahrheit, denn die Antenne selbst wird nicht abgestimmt oder verändert. In der Tat ändert sich an der Antenne selbst nichts. Die Antenne weist eine bestimmte Impedanz bei einer bestimmten Frequenz auf. Der Antennentuner passt die Impedanz der Antenne an die erforderliche Impedanz des Transceivers an, die 50 Ohm beträgt. Sie könnten einen Antennentuner also besser als „Impedanzanpassungseinheit“ bezeichnen. Alle reden jetzt von Antennentunern, also tun wir das auch. Es wird viel über den Nutzen und die Effizienz von Antennentunern diskutiert. Das ist Grund genug, um hier ein wenig mehr ins Detail zu gehen.
Impedanz der Antenne
Die Impedanz einer Antenne kann je nach Frequenz stark variieren. In vielen Fällen ist die Antenne nur für eine bestimmte Frequenz bestimmt. Dennoch gibt es alle möglichen Faktoren, die die Impedanz der Antenne beeinflussen. Natürlich ist der Typ der Antenne wichtig, aber auch die Größe der Antenne, die Höhe, die Art des Bodens und störende Elemente in der Nähe der Antenne. Die erforderliche Impedanz für einen modernen Transceiver beträgt 50 Ohm. Die verwendeten Koaxialkabel sind ebenfalls auf 50 Ohm ausgelegt. Wenn Antenne und Koaxialkabel beide 50 Ohm haben, zeigt das SWR-Meter sauber 1:1 an.
Was aber, wenn die Antenne eine Impedanz von 100 Ohm aufweist? Da das Koaxialkabel für eine Impedanz von 50 Ohm ausgelegt ist, findet auch hier eine Impedanztransformation statt. Diese hängt von der Länge des Koaxialkabels ab. In diesem Artikel lassen wir dieses Phänomen vorerst beiseite. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, schauen Sie hier. Der Transceiver würde gerne 50 Ohm sehen, aber die Impedanz beträgt 100 Ohm, was nun? Oder noch etwas komplexer, es kommt noch eine induktive oder kapazitive Komponente zur Impedanz hinzu. In diesem Fall kommt der Antennen-Tuner ins Spiel.
Wann Sie einen Antennen-Tuner verwenden sollten
Das hängt stark von der jeweiligen Antennensituation ab. Lassen Sie uns ein paar Beispiele nennen:
Dipol-Antenne
Eine koaxgespeiste Dipolantenne mit einem BalUn im Speisepunkt benötigt in vielen Fällen keinen Antennentuner. Das liegt daran, dass die Antenne eine Impedanz von etwa 50 Ohm aufweist. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen Sie lediglich die Antennenlänge anpassen. Ein Antennentuner kann nützlich sein, um die Enden der Dipolantenne (d.h. tief oder hoch im Band) schön 1:1 einzustellen. Besonders auf 80 Metern ist es nicht möglich, den Dipol so breitbandig zu machen, dass das gesamte Band ein akzeptables SWR aufweist.
Verwenden Sie bei koaxgespeisten Dipolantennen nur einen Antennentuner für das Band, für das die Antenne bestimmt ist. Stimmen Sie also nicht eine koaxgespeiste Dipolantenne von 2×10 Metern für das 40-Meter-Band auf 20 Meter ab. Möglicherweise wird der Tuner es schaffen, aber die Effizienz wird dramatisch sein.
Multi-Band-Antennen
Mit Koaxialkabel gespeiste Multiband-Antennen wie die G5RV, ZS6BKW, Multiband EndFed, FD3, FD4 (Windom-Antenne) usw. neigen dazu, auf einigen Bändern eine perfekte Impedanz und auf anderen eine leicht abweichende zu haben. Dies hängt zum Beispiel von der Antennenhöhe, der Art des Bodens und von Hindernissen in der Nähe der Antenne ab. Ein Antennentuner kann dann helfen, die Antenne trotzdem auf allen vorgesehenen Bändern zu verwenden. Versuchen Sie nicht, Bänder abzustimmen, für die die Antenne nicht ausgelegt ist, da dies zu großen Verlusten im Koaxialkabel führt.
Vertikale Antennen
Vertikale Viertelwellenantennen, die mit einem Radialnetz auf den Boden gestellt werden, werden in manchen Fällen mit einer Spule verkürzt (denken Sie an ein Vetical für 80 Meter). Eine mit einer Spule elektrisch verkürzte Antenne hat eine begrenzte Bandbreite. Auch in dieser Situation kann der Tuner helfen. Verwenden Sie in diesem Fall einen Koaxialdampffilter am Einspeisepunkt, um zu verhindern, dass das Koaxialkabel ungewollt als Radial wirkt.
Langdraht-Antenne
Der Begriff „Langdrahtantenne“ bezieht sich oft auf eine beliebige Länge von Draht, der am Ende (oder am Anfang) eingespeist wird. In vielen Fällen wird ein 1:9 UnUn am Einspeisepunkt verwendet. Vom 1:9 UnUn geht es dann mit Koaxialkabel weiter zum Tuner. Dieses System kann in der Praxis gut funktionieren, ist aber alles andere als ideal. Das liegt daran, dass das Koaxialkabel wie ein Gegenkondensator wirkt und ungewollt mit abstrahlt. Ein Koaxialfilter und eine gewisse Gegenkapazität werden empfohlen.
Eine bessere Alternative zu diesem System ist ein Antennentuner, der direkt am Einspeisepunkt des Kabels angebracht wird. Auf diese Weise wird die Impedanz des Drahtes direkt am Tuner in 50 Ohm umgewandelt und es entstehen keine Verluste mehr im Koaxialkabel aufgrund einer großen Fehlanpassung. Die Länge des Drahtes bestimmt, welche Bänder bearbeitet werden können. Vermeiden Sie halbe Wellenlängen des Drahtes oder ein Vielfaches davon, dann ist die Impedanz sehr hoch und damit störend für den Tuner.
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Doublet-Antenne
Die Doublet-Antenne ist eine symmetrische offene Dipolantenne, die von einer symmetrischen Speiseleitung gespeist wird. Diese Antennen gibt es in allen Formen und Größen und sie sind weit verbreitet. Wenn dieses Antennensystem an einen symmetrischen Antennentuner angeschlossen wird, ist es möglich, auf fast jedem Band zu arbeiten. Natürlich hängt dies von der Länge der Antenne, der Länge der Speiseleitung und der Kapazität des Antennentuners ab. Es ist auch möglich, eine Doublet-Antenne in Kombination mit einem asymmetrischen Tuner zu verwenden. Mehr dazu unter….
Symmetrische Antennen und Speiseleitung
Die meisten automatischen Antennentuner sind asymmetrisch und daher für die Abstimmung von koaxgespeisten Antennen geeignet. Wie bereits erwähnt, bin ich kein Fan davon, koaxial gespeiste Antennen mit einem sehr schlechten SWR abzustimmen. Im Koaxialkabel treten dann große Verluste auf, und der BalUn, der möglicherweise am Speisepunkt der Antenne vorhanden ist, ist oft nicht geeignet, andere Impedanzen als etwa 50 Ohm zu verarbeiten.
Um die Verluste zu reduzieren, ist es besser, die Antenne und die Speiseleitung symmetrisch zu halten, d.h. mit Bandleitung oder offener Leitung zu speisen. Wie kann man also eine symmetrische Antenne und Speiseleitung in Kombination mit einem asymmetrischen (Koax-)Tuner verwenden?
Das Bild oben zeigt, wie ein asymmetrischer Tuner mit einem symmetrischen Antennen- und Speiseleitungssystem verwendet wird. Unmittelbar nach dem Antennentuner wird eine ATU-Drossel-BalUn platziert, die für unterschiedliche Impedanzen geeignet ist. Platzieren Sie hier also keinen Standard 1:1 BalUn, dieser Typ von BalUn ist für 50 Ohm ausgelegt und für diese Anwendung nicht geeignet. Diese ATU-Drossel BalUn zwingt die Ströme in der symmetrischen Zuleitung dazu, gleich zu sein. Infolgedessen strahlt die Zuleitung nicht mit. Halten Sie das Koaxialkabel zwischen dem Antennentuner und der ATU-Drossel BalUn so kurz wie möglich.
Auch zwischen dem Transceiver und dem Antennentuner wurden einige Maßnahmen ergriffen. Ein koaxialer Dampffilter wird in das Koaxialkabel eingebaut, damit der Antennentuner das ankommende Koaxialkabel (und alles, was daran angeschlossen ist) nicht als unbeabsichtigte Gegenkapazität nutzt. Das Koaxialkabel mehrmals durch einen Ferritkern zu wickeln ist eine weitere Lösung. Versehen Sie auch das Steuerkabel vom Transceiver und alle Gleichstromkabel mit dem notwendigen Ferritmaterial. Auch dies, um unbeabsichtigte Gegenkapazitäten zu verhindern.
Wie ein Stimmgerät funktioniert
Das Bild unten links zeigt ein Smith-Diagramm mit drei roten Kreisen. Die Kreise zeigen ein SWR von 1:2, 1:3 und 1:10 an. Je näher an der Mitte des Kreises, desto besser ist das SWR. Je weiter außen, desto schlechter ist das SWR. Wenn Sie einen VNA an die Antenne anschließen, können Sie auf dem Smith-Diagramm gut erkennen, wo sich der Resonanzpunkt befindet. Das Bild unten rechts zeigt eine Antennenimpedanz von 100 + 100j. Dies impliziert eine reelle Komponente von 100 Ohm und eine komplexe Komponente von 100 Ohm. Durch die Verwendung einer Spule und eines Kondensators im Antennentuner kann die Impedanz auf 50 Ohm transformiert werden.
Die Abbildung unten zeigt, wie der Schaltplan des Tuners aussieht. In der Praxis gilt: Je schlechter das SWR (mehr nach außen zur Smith-Kerze hin), desto größer sollten die Spule und der Kondensator im Tuner sein. Dies hängt auch von der Frequenz ab. Für das 160-Meter-Band werden schnell große Spulen und Kondensatoren verwendet. Es gibt ein schönes Simulationsprogramm, mit dem Sie damit experimentieren können: SimNEC
Manuelles oder automatisches Stimmgerät
Das hängt ganz von Ihren persönlichen Vorlieben ab. Ein automatisches Antennenabstimmgerät ist natürlich sehr einfach zu bedienen und lässt sich oft leicht vom Transceiver aus steuern. Während der Abstimmung gibt der Transceiver ein Signal mit begrenzter Leistung aus, während der automatische Tuner nach der besten Kombination aus Spule und Kondensator sucht. Ein automatischer Antennentuner kann nur mit begrenzter Leistung abstimmen, da der Tuner sonst beschädigt wird.
Ein manuelles Stimmgerät (Luftkondensator und Spule) kann beim Abstimmen oft eine Menge Strom vertragen. Es macht Spaß, manuelle Tuner zu bauen, aber wenn Sie ein „Bandhopper“ sind, werden Sie weiterlaufen. Leider sind Rollenspulen und große Luftkondensatoren heutzutage schwer zu finden und ziemlich teuer.
Internes oder externes Stimmgerät?
Ein interner Antennentuner im Transceiver ist manchmal ausreichend. Ein solcher Tuner ist für den Ausgleich relativ kleiner Fehlanpassungen gedacht. Ein externer Tuner wird schnell benötigt, wenn die Fehlanpassung etwa 1:3 (SWR) überschreitet. Wenn eine Endstufe (Verstärker) verwendet wird, ist der interne Tuner nutzlos, da der Tuner nach der Endstufe platziert ist.
Worauf muss ich achten?
- Der Tuner muss eine ausreichende Leistung erbringen können
- Hinweis: Die PEP-Leistung wird oft erwähnt. Beachten Sie auch Digimodes, FM, RTTY, FT8 usw.
- Stellen Sie sicher, dass Ihr automatischer Antennentuner vom Transceiver aus gesteuert werden kann.
- Wenn Sie eine Endstufe verwenden, stellen Sie sicher, dass das Stimmgerät beim Abstimmen automatisch die PTT-Leitung zum Verstärker unterbricht.
Unser Angebot:
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Max PEP vermogen | 120 Watt | 200 Watt | 120 Watt | 200 Watt | 120 Watt | 120 Watt | 1500 Watt | 120 Watt | 10 Watt |
| Max Continu vermogen | 30 Watt | 100 Watt | 30 Watt | 100 Watt | 30 Watt | 30 Watt | 800 Watt | 30 Watt | 10 Watt |
| Handmatig gebruik | ja | ja | ja | ||||||
| Yaesu aansturing | ja | ja | ja | ja | |||||
| Icom aansturing | ja | ja | ja | ja | ja | IC-705 | |||
| Kenwood aansturing | ja | ja | ja | ja | ja | ||||
| LED SWR aanduiding | ja | ja | |||||||
| Handmatig fine-tuning | ja | ja | |||||||
| Geschikt voor Eindtrap | ja | ||||||||
| Gevoed door accu | ja | ja | |||||||
| RF IN | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | BNC |
| RF OUT | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | SO-239 | Long-wire | BNC |
| Geschikt voor buiten | ja |