Anwendungen Mantelstromfilter

Warum werden Mantelstromfilter verwendet? Mantelstromfilter sind vielseitig einsetzbar. Hier sind einige Beispiele: Für “EndFed”-Antennen, damit nicht das gesamte Koaxialkabel Teil der Antenne wird. Für “Groundplane”-Antennen, damit der Mantel des Koaxialkabels nicht als Radial verwendet wird. Zwischen Transceiver und Verstärker, um Masseschleifen zu vermeiden. Direkt am Speisepunkt einer Dipolantenne (hier oft als BalUn bezeichnet). Eine weitere Situation, in der es nützlich sein kann, ist das Betreten des Hauses (der Hütte). Da in vielen Fällen das Koaxialkabel den Speisepunkt nicht genau senkrecht zur Antenne verlässt, nimmt der Mantel des Koaxialkabels das Signal der Antenne direkt auf.

Der Hauptgrund für die Verwendung eines Mantelstromfilters besteht darin, dass der Mantel des Koaxialkabels nicht Teil der Antennenanlage wird und somit mit ihr strahlt. Dies führt zu allerlei unangenehmen Effekten, wie z.B.: Störungen, Interferenzen, gestörtes Strahlungsdiagramm der Antenne und unsicherer Empfang. Letzteres liegt daran, dass der Mantel des Koaxialkabels nicht nur beim Senden strahlt, sondern auch als Empfangsantenne fungiert. Gerade weil das Koaxialkabel oft eine beträchtliche Strecke innerhalb der Wohnung zurücklegt, in der Nähe von Störquellen (Stromnetz, SPS usw.), ist es sinnvoll, diese Störquellen zu beseitigen. Kurzum, Grund genug, einen Mantelstromfilter zu verwenden.

Die Wirkung eines Mantelstromfilters lässt sich kaum vorhersagen. Dies hängt in der Tat stark von den örtlichen Gegebenheiten ab. Berücksichtigen Sie: Antennentyp, Platzierung der Antenne, Art der Zuleitung, Platzierung der Zuleitung und insbesondere lokale Störquellen. Es gibt Hersteller, die im Vorfeld einen deutlichen Rückgang der Störungen versprechen, was aber nicht realistisch ist. Es gibt Fälle, in denen die Störung um zwei bis drei S-Punkte abnimmt, aber auch Fälle, in denen der Filter keine spürbare Wirkung hat.

Dipol-Antenne

Wenn ein guter BalUn (der eigentlich ein Mantelstromfilter ist) im Speisepunkt der Antenne verwendet wird, ist ein Mantelstromfilter in vielen Fällen unnötig. Wichtig ist dabei, dass das Koaxialkabel mindestens eine Viertelwellenlänge senkrecht zur Dipolantenne verlegt wird. Ist dies nicht der Fall, strahlt die Antenne trotzdem direkt in den Mantel des Koaxialkabels. In vielen Fällen lassen sich die örtlichen Gegebenheiten einfach nicht erfüllen. Wenn dies der Fall ist, verwenden Sie einen Mantelstromfilter, wenn Sie das Haus betreten, um diese unerwünschten Mantelströme fernzuhalten.

EndFed-Antenne

Im Falle der “End Fed”-Antenne wird das Koaxialkabel als Gegenkapazität verwendet. Da die EndFed-Antenne im Einspeisepunkt eine hohe Impedanz hat, sind die Anforderungen an die Gegenkapazität nicht so hoch, aber sie sind vorhanden. Wenn Sie mehr darüber lesen möchten, lesen Sie hier: Endgespeiste Antennen-ein kritischer Blick Es muss an sich kein Problem sein, wenn ein Teil des Koaxialkabels als Gegenkapazität verwendet wird, aber oft treten unangenehme Effekte auf. Berücksichtigen Sie Interferenzen, Nachhall, unruhigen Empfang, HF in der Hütte usw. Dieser gestörte Empfang wird vor allem dadurch verursacht, dass die Ummantelung des Koaxialkabels im Haus alle möglichen Störungen aufnehmen kann, zum Beispiel aus dem Stromnetz.

Wo platzieren Sie einen solchen Mantelstromfilter im Fall der EndFed-Antenne?

Von links nach rechts:

1: Kein Mantelstromfilter – Wenn Sie sich in einer störungsarmen Umgebung befinden und nicht mit hoher Leistung arbeiten, können Sie natürlich auch ohne Mantelstromfilter arbeiten. Wenn ich zum Beispiel auf dem Campingplatz mobil arbeite, verwende ich keinen Mantelstromfilter.

2: Mantelstromfilter direkt unter dem Einspeisepunkt – Dies ist eine unkluge Wahl. Da sich der Filter direkt unter dem Speisepunkt befindet, wird die Gegenkapazität tatsächlich entfernt, was zu einer schlechteren Leistung der Antenne führt. Da der Mantelstromfilter an einem Punkt platziert ist, an dem die Antenne eine hohe Impedanz aufweist, ist auch die Leistung des Filters wesentlich geringer. Beispiel: Es wird ein Mantelstromfilter mit einer Mantelstromimpedanz von 3000 Ohm eingesetzt. Außerdem beträgt die Impedanz des Mantelstroms an diesem Punkt ebenfalls 3000 Ohm. Dann findet eine Spannungsteilung statt, bei der noch etwa die Hälfte des Mantelstroms durchgelassen wird.

3: Mantelstromfilter in einiger Entfernung vom Einspeisepunkt – Dies ist eine gute Wahl. Da der Filter in einiger Entfernung vom Speisepunkt platziert ist, hat die Antenne noch ein Stück Koaxialkabel als Gegenkapazität. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die Impedanz des Antennenstroms jetzt geringer ist, was die Leistung des Filters verbessert. Nehmen Sie als Abstand vom Einspeisepunkt eine Länge zwischen 0,05 und 0,30 Wellenlängen.

4: Mantelstromfilter in Kombination mit einem Gegenkondensator – auch dies ist eine gute Wahl. Auch hier ist der Filter in einiger Entfernung vom Einspeisepunkt zu platzieren. Da der Mantelstrom eine Alternative hat (den Gegenkondensator), wird der Mantelstromfilter optimal funktionieren. Gegenkondensator Länge 0,05 – 0,30 Wellenlänge.

Vertikale Antenne

Eine vertikale Viertelwellenantenne benötigt auch mehrere Viertelwellenradiale. Wenn kein Mantelstromfilter installiert ist, wirkt die Außenseite des Koaxialkabels ebenfalls wie ein Radial. Das ist an sich kein Problem, aber wir wollen diese Gehäuseströme nicht im Haus haben. Auch in dieser Situation ist es also wünschenswert, einen Mantelstromfilter zu verwenden.

Verschiedene Mantelstromfilter

Es gibt drei verschiedene, häufig verwendete Mantelstromfilter. Zu einer Spule gewickeltes Koaxialkabel, um Ferrit gewickeltes Koaxialkabel und bifilare Wicklungen um Ferrit. Diese drei gängigen Mantelstromfilter werden nun einzeln besprochen. Die von G3TXQ durchgeführten Messungen werden hier verwendet. Ich möchte “Steve Hunt” herzlich für die Erlaubnis danken, dieses Material zu verwenden. http://www.karinya.net/g3txq/chokes/

Koaxialer Spulenfilter

Unten sehen Sie eine Übersicht über einige Luftspulen, die z. B. aus Koaxialkabel um PVC-Rohre gewickelt sind. Was sofort auffällt, ist die moderate Bandbreite. Daher ist es bei dieser Art von Filter sehr wichtig, den richtigen Durchmesser und die richtige Anzahl von Windungen zu wählen, da der Filter sonst nicht für die gewählte Frequenz funktioniert. Aufgrund der begrenzten Bandbreite ist diese Art von Filter für Multiband-Antennen ungeeignet. Außerdem bietet diese Art von Filter leider nur eine geringe reale Impedanz, sondern hauptsächlich eine induktive Impedanz. Der Rat lautet daher: Wählen Sie vorzugsweise nicht diese Art von Mantelstromfilter!

Fazit: Einfach herzustellen, sehr moderate Bandbreite, geringe reale Impedanz.

Koaxialer Ferritfilter

Im obigen Beispiel ist das Koaxialkabel um ein PVC-Rohr gewickelt (Luftspule). Jetzt ist es auch möglich, Koaxialkabel um einen Ferritkern zu wickeln. Die folgenden Tabellen von Steve Hunt (GX3TXQ) zeigen die Auswirkungen verschiedener Ferritkerne und der Anzahl der Wicklungen.

Gängige Ferritkerne werden im Folgenden behandelt. Wir beginnen mit dem am besten bekannten Typ -43. Dieses Ferritmaterial wird von mehreren Herstellern verkauft. Was sofort auffällt, ist die Bandbreite im Vergleich zu einer Luftspule aus Koax.

Nachstehend finden Sie eine Übersicht über das Ferritmaterial 31. Was sofort auffällt, ist, dass diese Geräte besser für die unteren Frequenzen geeignet sind, man denke nur an die 160-, 80-, 60- und 40-Meter-Bänder.

Der Typ 61 ist dagegen besser für höhere Frequenzen geeignet.

Der letztgenannte Typ 52 ist in Europa nicht so leicht erhältlich, weist aber schöne Merkmale auf

Schlussfolgerung:

Vorteile: relativ einfach herzustellen, für Multiband-Antennen geeignete Bandbreite, gute Mantelstromdämpfung, hohe reale Impedanz. Nachteil: Die Bandbreite deckt immer noch nicht das gesamte HF-Spektrum ab.

Bifilar gewickelter Ferritfilter

HF Kits entscheidet sich für den bifilaren Mantelstromfilter. Dieser Filtertyp weist eine optimale Dämpfung über ein breites Spektrum auf. Für den Wickeldraht ist PTFE-isolierter, versilberter Kupferdraht eine gute Wahl. Dieser Wickeldraht hat einen geringen Widerstand, ist hochtemperaturbeständig und hat einen Isolationswert von 600 Volt.

Die Impedanz von zwei parallelen Drähten mit Isolierung beträgt jedoch etwa 100 Ohm. Natürlich sollte der Mantelstromfilter die Impedanz der Speiseleitung und der Antenne nicht beeinträchtigen. Der Mantelstromfilter sollte also ebenfalls eine Impedanz von 50 Ohm aufweisen. Die folgende Abbildung zeigt, wie zwei Sätze von Bifilarwicklungen um denselben Ringkern parallel geschaltet werden. Tatsächlich ergeben zwei mal 100 Ohm parallel 50 Ohm. Dadurch wird die Impedanz des Mantelstromfilters wieder auf den richtigen Wert gebracht.

Nachfolgend finden Sie ein Diagramm zur Mantelstromdämpfung. Kernmaterial FT240-43. Über das gesamte HF-Spektrum (3 – 30 MHz) eine Dämpfung von mindestens 30 dB.

Schlussfolgerung

Vorteile: Perfekte Dämpfung, breites Spektrum, ideal für Multibandanwendungen. Benachteiligungen: Schwierigere Herstellung, relativ teurer Ringkern und Wickeldraht!

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