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Betriebstechnik: Bandpläne
Betriebstechnik: Bandpläne Matti Reiffenrath, DC1DMR Grafiken von Eckart Moltrecht, DJ4UF (www.dj4uf.de) Band Frequenzbereich 160 m 1,810 bis 2,000 MHz 80 m 3,500 bis 3,800 MHz 40 m 7,000 bis 7,200 MHz 30 m 10,100 bis 10,150 MHz 20 m 14,000 bis 14,350 MHz 17 m 18,068 bis 18,168 MHz 15 m 21,000 bis 21,450 MHz 12 m 24,890 bis 24,990 MHz 10 m 28,000 bis 29,700 MHz 6m 50,080 bis 51,000 MHz 2m 144 bis 146 MHz 70 cm 430 bis 440 MHz 23 cm 1240 bis 1300 MHz 13 cm 2320 bis 2450 MHz Kurzwelle UKW UHF BC112 Welchen Frequenzbereich umfasst das 40-m-Amateurfunkband in Deutschland? A 10100 - 10150 kHz B 3500 - 3800 kHz C 14000 - 14350 kHz D 7000 - 7200 kHz f=c/λ f [MHz] = 300 / λ [m] Prüfung Klasse A: BC218 In welchen Bereichen des 2-m- und 70-cm-Bandes arbeiten Amateurfunksatelliten? Im 2-m-Band auf 145,800-146,000 MHz, im 70-cm-Band auf 433,000-435,000 Mhz Im 2-m-Band auf 145,300-146,500 MHz, im 70-cm-Band auf 438,000-440,000 Mhz Im 2-m-Band auf 144,800-145,000 MHz, im 70-cm-Band auf 435,000-438,000 Mhz Im 2-m-Band auf 145,800-146,000 MHz, im 70-cm-Band auf 435,000-438,000 MHz Technik: Antennen & Leitungen Matti Reiffenrath, DC1DMR Grafiken von Eckart Moltrecht, DJ4UF (www.dj4uf.de) Themen für heute Antennen Typische Amateurfunkantennen Stromverteilung auf Dipolen Fußpunktwiderstand Polarisation Drahtantennen Richtdiagramme, Antennengewinn, Vor-/Rück-Verhältnis ERP und EIRP Afu-Antennen: KW Beam (Mehrband-Yagi) Groundplane Cubical Quad Verschiedenste Langdraht-Antennen Dipol, Windom, W3DZZ, G5RV, ... Afu-Antennen: UKW Groundplane Sperrtopf Yagi Big Wheel Hornstrahler Parabolspiegel Helix ... Dipole: Stromverteilung Modell: auseinander gezogener Schwingkreis Dipolmitte: ”Strombauch” und ”Spannungsknoten” → stromgespeist Dipolenden: ”Stromknoten” und ”Spannungsbauch” → spannungsgespeist Prüfung Klasse A: TH108 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? 28 Mhz 14 MHz 7 MHz 3,5 MHz Fußpunktwiderstand Stromspeisung: Z ist klein Groundplane: ca. 30-50 Ω λ\2-Dipol: ca. 60-75 Spannungsspeisung: Z ist groß Faltdipol: ca. 240-300 Ω Ausgangswiderstand Afu-Geräte: 50 Ω Anpassung notwendig (später mehr) Polarisation Definiert nach Ausrichtung des E-Felds bezogen auf Erdoberfläche Auf KW: Vertikal & Horizontal Auf UKW: Vertikal bei Relais und mobil Horizontal bei (DX-)Direktverbindungen Zirkular bei Satelliten-Verbindungen Bau von Drahtantennen Korrekturfaktor bei Längen (ca. 0,95) el. ”Verkürzung” durch Kondensator im Strahler el. ”Verlängerung” durch Spule im Strahler Traps Sperrkreis im Antennendraht Kapazitiv oberhalb Resonanzfrequenz Induktiv unterhalb Resonanzfrequenz Prüfung Klasse A: TH136 Das folgende Bild stellt einen Dreiband-Dipol für die Frequenzbänder 20, 15 und 10 Meter dar. Die mit B gekennzeichneten Schwingkreise sind abgestimmt auf: 10,1 MHz 29,0 MHz 14,2 Mhz 21,2 MHz Richtdiagramme Dipol Yagi Groundplane Öffnungswinkel oder Halbwertsbreite Winkel in dem die Feldstärke das 0,707-fache des Maximalwerts erreicht Prüfung Klasse A: TH213 Die Skizze zeigt das Horizontaldiagramm der relativen Feldstärke einer horizontalen Yagiantenne. Wie groß ist die Halbwertsbreite? Etwa 34° Etwa 55° Etwa 69° Etwa 27° Gewinn, Vor-/Rück-Verhältnis Gewinn: Strahlungsleistung in Hauptrichtung P V G Ref = gegenüber Referenzantenne Gegenüber Dipol: Angabe in ”dBd” PV g D =10⋅lg dBd PD EV g D =20⋅lg dBd ED Leistungen: Gegenüber Isotroper Strahler als Referenz: ”dBi” 0 dBd = 2,15 dBi Vor-/Rück-Verh.: PV VRV = PR Spannungen: P Ref ERP und EIRP ERP = effective / equivalent radiated power mit dem Gewinn über Dipol multiplizierte Sendeleistung g D P ERP =P S⋅G D =P S⋅10 10dB EIRP = effective / equivalent isotropically radiated power mit dem Gewinn über Kugelstrahler multiplizierte Sendeleistung g g 2.15dB P EIRP =P S⋅G I = P S⋅10 10dB =P S⋅10 10dB I D Prüfung Klasse E: TL205 Ein Sender mit 5 Watt Ausgangsleistung ist über eine Antennenleitung, die 2 dB Kabelverluste hat, an eine Antenne mit 5 dBd Gewinn angeschlossen. Welche EIRP wird von der Antenne maximal abgestrahlt? 6,1 Watt 10,0 Watt 16,4 Watt 32,8 Watt Themen für heute Leitungen Übliche Leitungs- und Steckertypen Wellenwiderstand Dämpfung / Verluste Anpassung Stehwellenverhältnis VSWR Symmetrierung Übliche Leitungstypen Paralleldrahtleitung (”Hühnerleiter”) Symmetrisch (I und U gegenüber Erde gleich groß und gegenphasig; Form symmetrisch) Vorteil: Geringe Verluste, Spannungsfestigkeit Nachteil: Nicht abgeschirmt, Stör-Aussendungen Koaxialkabel Asymmetrisch (Außen Masse, Innen HF-Signal) Vorteil: Abgeschirmt, wenig Störungen Nachteil: höhere Verluste Prüfung Klasse A: TH314 Welche Leitungen sollten für die HF-Verbindungen zwischen Einrichtungen in der Amateurfunkstelle verwendet werden, um unerwünschte Abstrahlungen zu vermeiden? Unabgestimmte Speiseleitungen Symmetrische Feederleitungen Hochwertige asymmetrische Koaxialkabel Hochwertige abgeschirmte Netzanschlusskabel Übliche Koax-Stecker UHF/PL-Norm N-Norm Für hohe Frequenzen und Leistungen geeignet BNC-Norm Kurzwelle, manchmal (leider) 2m-Band Je nach Qualität bis über 2 GHz geeignet, geringe Leistungen SMA-Norm Für hohe Frequenzen, aber geringe Leistung Wellenwiderstand Vereinfachtes Ersatzbild Paralleldrahtleitung (”Hühnerleiter”) L' ZW= C' 120Ω 2a Z 2Draht = ⋅ln d εr übliche Werte: 150 Ω - 600 Ω Koaxialkabel 60Ω D Z Koax = ⋅ln εr d übliche Werte: 50 Ω, 60 Ω und 75 Ω Beläge C' und L' Dämpfung / Verluste Grund: Leitungswiderstand und Dielektrikum Frequenzabhängig (exponentiell) Angabe in dB / 100m üblich Anpassung Optimal: Transceiver, Leitung und Antenne 50Ω Sonst: Stehende Wellen, rücklaufende Leistung Daher Anpassung mithilfe von: Kapazitäten und Induktivitäten (z.B. in einem ”Antennentuner”) Transformationsleitung (”Lecherleitung”) ... Stehwellenverhältnis VSWR Folge falscher Anpassung: rücklaufende Leistung, stehende Wellen auf Leitung Beurteilung über VSWR (auch: Welligkeit s) U max SWR= U min Ra Z SWR= für Ra ≤Z SWR= für Ra ≥Z Ra Z VSWR = 1 → optimale Anpassung VSWR = ∞ → komplette Reflektion Messung mit ”SWR-Meter” / ”Reflektometer” Prüfung Klasse A: TJ824 Ein Kabel mit einem Wellenwiderstand von 75 Ohm wird zur Speisung eines Faltdipols verwendet. Welche Welligkeit s kann man auf der Leitung erwarten? 0,3 ca. 1,5 bis 2 ca. 3,2 bis 4 5,7 Symmetrierung Notwendig, falls Antenne symmetrisch und Speisung unsymmetrisch oder umgekehrt Bei direktem Anschluss: Ausgleichsströme auf dem Koax-Kabelmantel (”Mantelwellen”) → Abstrahlung von Störungen KW: Ringkern-”Balun” UKW: λ/2 Umwegleitung Anpassung von unsym. Koaxkabel auf sym. Antenne Widerstandsanpassung mit Faktor 4 Prüfung Klasse A: TH416 Ein Dipol soll mit einem Koaxkabel gleicher Impedanz gespeist werden. Was ist dazu zum Beispiel notwendig? Das Parallelschalten eines am freien Ende kurzgeschlossenen λ/2-langen Leitungsstücks (Stub) am Speisepunkt der Antenne. Die Einfügung von Sperrkreisen (Traps) in den Dipol. Parallelschalten eines am freien Ende offenen λ/4-langen Leitungsstücks (Stub) am Speisepunkt der Antenne. Einbau eines Symmetriergliedes wie Umwegleitung oder Balun. Fragen? vy 55 beim Lernen!
