QRV auf dem 12-m-Band

Wie hier und hier schon ange­kün­digt, habe ich nun eine Dipol­an­ten­ne nach dem Lehr­buch auf­ge­baut. Die Abmes­sun­gen des Bal­kons erlaub­ten lei­der nur eine Spann­wei­te von zwei mal 2,67 m, also ins­ge­samt 5,34 m, zuzüg­lich der Ein­kopp­lung zwi­schen den bei­den Dipolhälften.

Wie die Simu­la­ti­ons­er­geb­nis­se zei­gen, ist 4nec2 der Mei­nung, daß der Dipol bei 27,1 MHz reso­nant sei. Nach­fol­gend das zuge­hö­ri­ge Smith-Chart:

Simu­lier­tes Smith-Dia­gramm des Dipols

Von die­ser Aus­gangs­la­ge woll­te ich eigent­lich durch suk­zes­si­ves Kür­zen das 10-m-Band errei­chen. 4nec2 geht von idea­len Bedin­gun­gen und einer frei auf­ge­häng­ten Anten­ne in 8 m Höhe aus. Tat­säch­lich hängt der Dipol aber 3 m über dem Bal­kon und ist auf der einen Sei­te sehr nah an der Dach­rin­ne, auf der ande­ren Sei­te sehr nah am geer­de­ten Anten­nen­mast, also weit weg von den Emp­feh­lun­gen aus dem Lehr­buch. Daher ver­wun­dert es nicht, daß die gemes­se­ne Impe­danz ganz anders aussieht:

Gemes­se­ne Impe­danz des rea­len 5,34 m lan­gen Dipols

Daß der Impe­danz­ver­lauf gegen­über der Simu­la­ti­on um den Mit­tel­punkt des Smith-Charts nach unten gedreht ist, soll­te hier nicht irri­tie­ren: zwi­schen der Ein­spei­sung und dem Dipol hängt die­ser Balun. Er trans­for­miert die Impe­danz bereits signi­fi­kant. Inter­es­san­ter ist die Reso­nanz­fre­quenz, die zufäl­li­ger­wei­se um die 25 MHz liegt, also im 12-m-Band. Das liegt etwa 2 MHz unter der simu­lier­ten Reso­nanz­fre­quenz und kommt uner­war­tet. Ursa­che ist sicher­lich die nicht idea­le Umge­bung, in der der Dipol auf­ge­hängt ist. Damit kann man doch mal ver­su­chen, auf 12 m QRV zu werden.

Aber zunächst will ich mal den Effekt der bei­den Ver­län­ge­rungs­spu­len aus­te­sten. Sie waren ja dazu gedacht, die etwas zu kur­ze Anten­ne elek­trisch zu ver­län­gern und gleich­zei­tig die Impe­danz von unge­fähr 70 Ω auf unge­fähr 50 Ω zu trans­for­mie­ren. Die­se Ver­län­ge­rungs­spu­len kön­nen mit zwei Schie­be­schal­tern zu Meß­zwecken kurz­ge­schlos­sen bzw. geöff­net und somit in Serie zu den bei­den Dipol­hälf­ten geschal­tet wer­den. Da die Reso­nanz mit ein­ge­schal­te­ten Ver­län­ge­rungs­spu­len die oben benutz­ten unte­re Fre­quenz von 22 MHz unter­schrei­tet, ver­wen­det die nach­fol­gen­de Mes­sung den wei­ten Fre­quenz­be­reich von 0 MHz bis 100 MHz.

Gemes­se­ne Impe­danz des Dipols mit Verlängerungsspulen

Die Ver­län­ge­rungs­spu­len zie­hen die Reso­nanz des Dipols also auf etwa 22 MHz her­un­ter, wobei das 15-m-Band auch gera­de noch inner­halb des SWR=3 Krei­ses liegt und damit vom ein­ge­bau­ten Anten­nen­tu­ner noch erfasst wird. Mit ein­ge­schal­te­ten Spu­len kann der Dipol also auch auf 15 m ver­wen­det werden.

Das nach­fol­gen­de Foto zeigt den Anten­nen­kopp­ler in einer klei­nen Auf­putz­do­se mit den nach bei­den Sei­ten abge­hen­den Antennendrähten.

Antennenkoppler
Anten­nen­kopp­ler für den Dipol

Die SO239-Buch­se hat auf der Innen­sei­te eine schraub­ba­re SMA Buch­se, so daß der Balun löt­frei zu lösen ist. Auf der Lei­ter­plat­te sieht man die bei­den Ver­län­ge­rungs­spu­len und die Schie­be­schal­ter. Sie haben eini­ge Ver­su­che mit 100 Watt Aus­gangs­lei­stung sowohl im geöff­ne­ten wie auch im geschlos­se­nen Zustand aus­ge­hal­ten. Jetzt blei­ben sie erst­mal drin, bis ich ent­schie­den habe, ob es ein 12‑m oder ein 15-m-Dipol wer­den soll. Im Moment arbei­tet er auf 12‑m, weil ich für 15‑m eine Alter­na­ti­ve habe.

Balun nach Reisert

Über Balu­ne ist ver­mut­lich so ziem­lich alles gesagt wor­den. Eine sehr schö­ne Abhand­lung gibt es von DL4ZAO im Netz, den Balun-Work­shop. Nach mei­nen Erfah­run­gen mit schon bei 100 Watt Bela­stung heiß­lau­fen­den Ring­ker­nen stell­te sich mir nun die Fra­ge, wie muß ich denn den Balun in der Pra­xis dimen­sio­nie­ren, damit er funk­tio­niert und nicht zu warm wird. Muß ich einen dicken Ring­kern mit Eco­flex-10 Kabel bewickeln oder darf es auch etwas klei­ne­res sein? Muß ich ihn mit hoch­wer­ti­gem Kabel bewickeln oder tut es (für die 100 Watt mei­nes IC-7300) auch preis­wer­tes RG174-Kabel?

Im oben genann­ten Work­shop wird der Strom-Balun als Man­tel­wel­len­sper­re emp­foh­len. Er hat den rie­sen­gro­ßen Vor­teil, daß die Ener­gie durch die Wick­lung fließt, also nicht durch den Kern. Dadurch ent­fal­len die Magne­ti­sie­rungs­ver­lu­ste und der Kern kann nicht in die Sät­ti­gung gera­ten. Der Nach­teil ist, daß er nicht trans­for­miert, die Ein­gangs­im­pe­danz ist also gleich der Aus­gangs­im­pe­danz. Wird eine Impe­danz­trans­for­ma­ti­on benö­tigt, kann man einen „Tra­fo“ dahin­ter­schal­ten und erhält einen Hybrid­ba­lun. Da die Ener­gie über die Wick­lung über­tra­gen wird, muß die­se Wick­lung den­sel­ben Wel­len­wi­der­stand auf­wei­sen, wie Ein- und Aus­gang, damit Refle­xio­nen ver­mie­den werden.

Eine ele­gan­te Art, den Ring­kern zu bewickeln, ist die Metho­de nach Rei­sert. Man bewickelt den Kern der­art mit einem Koax­ka­bel, daß man nach der hal­ben Win­dungs­zahl einen Sprung zur ande­ren Sei­te macht, ohne den Wickel­sinn zu ändern. Damit kom­men Ein- und Aus­gang auf gegen­über­lie­gen­de Sei­ten des Kerns zu lie­gen, was mecha­nisch meist von Vor­teil ist.

Wie schlägt sich nun ein sol­cher Balun, der mit RG174-Koax­ka­bel auf einem rela­tiv klei­nen FT140-77 Ring­kern auf­ge­wickelt ist. Das kann man rela­tiv schnell aus­pro­bie­ren. Hier ein Foto des Prototypen:

Balun
Balun aus 2 x 7 Win­dun­gen RG174 auf einem FT140-77 Ring­kern. Zu Test­zwecken sind SMA-Buch­sen angelötet.

Nach­fol­gend nun die Durch­gangs­dämp­fung die­ses Baluns, gemes­sen mit dem DG8SAQ-Netzwerkanalysator:

S21-Meßwerte
Die S21-Mes­sung. Ver­ti­ka­le Ska­lie­rung: 0.2 dB/Linie.

Das sieht nun gar­nicht so schlecht aus, wie befürch­tet. Die Dämp­fung bei 30 MHz ist 0.13 dB, wobei der Meß­feh­ler ver­mut­lich nicht ganz gering ist. Bei 100 Watt über­tra­ge­ner Lei­stung wür­den so etwa 3 W in dem Balun ver­bra­ten, bei nied­ri­ge­ren Fre­quen­zen weniger.

Mit SMA-UHF Adap­tern kann man die­sen Pro­to­ty­pen auch mal in die Anten­nen­lei­tung einschleifen.

Balun
Der­sel­be Balun mit UHF-Adap­tern zum Test am Funkgerät

Bei 100 Watt Sen­de­lei­stung wird der Balun auch nach eini­gen Minu­ten kaum fühl­bar wärmer.

Auch wenn die Wir­kung als Man­tel­wel­len­sper­re nun nicht gete­stet wur­de, ist das Ergeb­nis die­ses kur­zen Tests, daß das dün­ne RG174 auf dem klei­nen FT140-77 pro­blem­los mit 100 Watt betrie­ben wer­den kann.