Zweidrahtleitung oder Koax: die Speiseleitung wählen

Ein Draht für viele Bänder

Ein mittengespeister Draht, den du ohne Abgleich auf mehreren Bändern betreibst, oft Doublet genannt, hat am Speisepunkt auf jedem Band eine andere Impedanz. In einer 12db-Simulation mit NEC-2 hat ein 31 m langer Draht in 15 m Höhe über mittlerem Boden auf 80 m rund $34 - j400$ Ω, auf 20 m rund $100 - j50$ Ω und auf 10 m knapp 3 kΩ. Für echte Aufbauten mit Haus und Bäumen werden für solche Modellwerte Abweichungen von etwa 20 % genannt^[2], an der Größenordnung ändert das nichts.

Bezogen auf 50 Ω liegt das SWR dieses Drahts auf sieben von acht Bändern zwischen rund 15 und über 100 (12db-Rechnung). Anpassen muss ein Tuner im Shack (Lektion 4). Die Leitung trägt die Fehlanpassung auf ihrer ganzen Länge. Wie viel sie dabei verliert, hängt von der Leitung ab.

Die Zweidrahtleitung

Eine Zweidrahtleitung besteht aus zwei parallelen Leitern in festem Abstand. Im symmetrischen Betrieb fließen in beiden an jeder Stelle gleich große, entgegengesetzte Ströme, deren Felder sich in einiger Entfernung weitgehend aufheben. Die Leitung strahlt deshalb kaum.

Verbreitet ist die Fensterleitung: zwei Leiter in einem Kunststoffsteg mit ausgestanzten Fenstern^[7], verkauft als 450-Ω-Leitung. An einer solchen Leitung wurden 347 bis 374 Ω gemessen^[3]. Offene Leitungen halten zwei Drähte mit Spreizern auf Abstand.

Warum sie weniger verliert

Angepasst dämpft eine Fensterleitung viel weniger als Koax, trocken ermittelt bei 22 MHz 0,300 dB je 100 ft, rund 1 dB je 100 m^[3]. RG-213 dämpft dort fast dreimal so viel (12db-Rechnung, logarithmisch interpoliert aus 0,55 und 1,3 dB je 100 ft bei 10 und 50 MHz^[4]). Ein Grund: Bei gleicher Leistung fließt bei höherem Wellenwiderstand weniger Strom, $I = \sqrt{P/Z_0}$. Bei 100 W sind es an 50 Ω rund 1,4 A, an 450 Ω rund 0,47 A, und die Leiterverluste wachsen mit dem Quadrat des Stroms.

Bei Fehlanpassung kommt ein Zusatzverlust dazu (Modul 1, Lektion 5). Der angepasste Tuner schickt die rücklaufende Welle wieder zur Antenne, gleich ob an ihm Koax oder Zweidrahtleitung hängt (Lektion 2), und auf jedem Weg durch die Leitung wird ein Teil davon zu Wärme. Dämpft die Leitung wenig, ist der Gesamtverlust ungefähr ihre Dämpfung bei Anpassung mal $(s^2+1)/(2s)$, mit $s$ als SWR am Antennenende, bezogen auf ihren Wellenwiderstand. Bei SWR 10 ist der Faktor rund 5, eine Leitung mit 0,2 dB verliert dann knapp 1 dB (12db-Rechnung mit dem Leitungsmodell^[5]). Der Zusatzverlust wächst also mit der Dämpfung bei Anpassung und mit dem SWR. Bei größerer Dämpfung und hohem SWR liegt die Näherung zu hoch (30 m RG-213, SWR 15, 24,9 MHz: 6,5 statt 4,0 dB, 12db-Rechnung), viele dB sind es trotzdem.

Die Grafik rechnet für den 31-m-Draht mit den Impedanzen der 12db-Simulation und je 30 m Leitung. Auf sieben Bändern verliert das Koax rund 4 bis 10 dB, die Fensterleitung auf allen acht rund 0,6 bis 1,3 dB. Auf 20 m, wo der Draht etwa 100 Ω hat, liegen beide unter 1 dB. Zwei Dinge wirken zusammen. Erstens hängt das SWR vom Wellenwiderstand der Leitung ab: Bezogen auf 450 Ω liegt es an diesem Draht zwischen 3,4 und 23, auf sieben Bändern deutlich unter dem SWR bezogen auf 50 Ω. Klein ist es trotzdem nicht, auch die Fensterleitung trägt eine kräftige stehende Welle. Zweitens ist ihre Dämpfung bei Anpassung klein. Mit ihrer Dämpfung, aber dem SWR des Koax kämen auf 10 m rund 5,3 statt 1,1 dB heraus (12db-Rechnung). Mit den gemessenen rund 365 Ω gerechnet, verliert die Fensterleitung höchstens 1,6 dB.

Die Messwerte gelten für trockene Leitung, frei gespannt und am tiefsten Punkt rund 60 cm über dem Boden^[3]. Mit Regenwasser besprüht verlor sie wenig mehr, aber ihr Verkürzungsfaktor sank um rund 2 %, du stimmst den Tuner dann voraussichtlich nach. Ein geschlossener Wasserfilm (mit Spülmittel) trieb den Verlust auf 18 m über 4 dB, nach einer halben Stunde Trocknen lag er wieder beim Trockenwert. Auf trockenem Pflaster verlor sie drei- bis fünfmal so viel wie frei gespannt^[3].

Symmetrisch führen

Das Feld der Leitung reicht über die Leiter hinaus, bis zu einigen Leiterabständen^[1].

Liegt Metall einem Leiter deutlich näher als dem anderen, heben sich die Ströme, die die beiden Leiter darin anregen, nicht mehr auf^[7]. Die Ströme auf der Leitung werden ungleich, der Unterschied strahlt ab wie eine Antenne, und diese Leistung fehlt dem Draht. Dazu kann HF in Telefon, Tastung oder Funkgerät gelangen. Für die Führung folgt daraus^[1]:

• gerade und frei führen, mit einigen Leiterabständen Luft zu allem
• nicht an Regenrinne, Fallrohr, Fensterrahmen aus Aluminium, Hausleitungen oder Lüftungskanälen entlang
• nicht dicht an Bäumen oder Pfosten entlang, ihre Leitfähigkeit schwankt mit der Feuchte
• nicht am Boden oder unter dem Haus verlegen, auch in einem Kunststoffrohr steigen dort die Verluste
• mit nichtleitenden Abstandhaltern an Wand, Baum oder Pfosten, Richtungswechsel sanft, nicht aufrollen oder zurückfalten
• durch die Wand auf kurzem Weg, etwa durch ein kurzes Kunststoffrohr

Koax ist hier bequemer: Es ist geschirmt, Metall in der Nähe stört es kaum^[7], es darf an der Hauswand entlanglaufen.

Der Übergang zum Tuner

Hat dein Tuner eine Koaxbuchse und keinen symmetrischen Ausgang, braucht der Übergang einen Balun, der die Ströme beider Leiter gleich hält. Empfohlen wird dafür ein 1:1-Strombalun, weil die meisten 4:1-Baluns Spannungsbaluns sind und keine gleichen Ströme erzwingen^[6] (Lektion 3). Dazu senkt ein 4:1-Balun die Impedanz am Tuner, und in einer Rechnung für einen 80-m-Dipol an 450-Ω-Leitung verlor ein Tuner mit T-Glied auf 80 und 40 m mit 1:1 bei den meisten Leitungslängen weniger als mit 4:1^[6].

Der Balun muss die auf manchen Bändern hohe Spannung zwischen den Leitern aushalten. An der stehenden Welle ändert er nichts, anpassen muss weiterhin der Tuner.

Was am Tuner ankommt, hängt stark von der Leitungslänge ab (Modul 1, Lektion 5).

Wann Koax die bessere Wahl ist

Hat die Antenne auf deinen Bändern eine Impedanz nahe 50 Ω, etwa ein abgeglichener Halbwellendipol, ist das SWR auf dem Koax klein und sein Zusatzverlust gering. Dann ist Koax mit Strombalun am Speisepunkt einfacher (Modul 2, Lektion 3). Die Zweidrahtleitung lohnt sich, wo die Impedanz je Band stark wechselt^[1] und die Leitung ein hohes SWR tragen muss und du sie frei und symmetrisch führen kannst.