Übertragungsleitungen
Übertragungsleitungen - Der Weg zur Antenne
Übertragungsleitungen verbinden deinen Sender mit der Antenne. Ihre Eigenschaften bestimmen, wie viel Leistung tatsächlich an der Antenne ankommt.
- Der Wellenwiderstand ist wie der Rohrdurchmesser - er muss zu Pumpe und Sprinkler passen
- Die Kabeldämpfung entspricht undichten Stellen - je länger das Rohr, desto mehr geht verloren
- Bei Fehlanpassung (falscher Rohrdurchmesser) schwappt Wasser zurück zur Pumpe
Frage AG301: Warum geschirmte Leitungen?
Frage AG301 fragt: Warum sollte die Speiseleitung bei hohen Sendeleistungen innerhalb von Gebäuden geschirmt sein?
Warum ist das richtig? Eine ungeschirmte Leitung wirkt selbst wie eine Antenne und strahlt elektromagnetische Felder ab. Das kann Fernseher, Computer und andere Elektronik im Haus stören. Ein Koaxialkabel verhindert das durch sein Schirmgeflecht.
Frage AG302: Dielektrikum-Materialien
Frage AG302 fragt nach den Materialien für das Dielektrikum (Isolierung) von Koaxialkabeln.
Warum diese Materialien?
| Material | Eigenschaften | Verkürzungsfaktor |
|---|---|---|
| PTFE (Teflon) | Hochwertig, temperaturbeständig, teuer | ca. 0,70 |
| Voll-PE | Günstig, solide, höhere Dämpfung | ca. 0,66 |
| PE-Schaum | Geringe Dämpfung (enthält viel Luft) | ca. 0,82 |
Frage AG303: Die drei HF-Parameter
Frage AG303 fragt: Welche Parameter beschreiben die HF-Eigenschaften eines Koaxialkabels?
Die Impedanz der Leitung - im Amateurfunk meist 50 Ω.
Der Verlust pro Länge in dB/100m. Steigt mit der Frequenz!
Verhältnis Ausbreitungsgeschwindigkeit zu Lichtgeschwindigkeit (z.B. 0,66).
Frage AG304: Anpassung
Frage AG304 fragt: Wann ist eine Übertragungsleitung angepasst?
Warum ist Anpassung wichtig? Bei Fehlanpassung entstehen Reflexionen - ein Teil der Sendeleistung läuft zurück und kann den Sender beschädigen.
Fragen AG305-AG307: Wellenwiderstand berechnen
Diese Fragen verlangen Berechnungen des Wellenwiderstands für verschiedene Leitungstypen.
Koaxialkabel (Fragen AG306, AG307)
- $D$ = Innendurchmesser des Außenleiters (Schirmung)
- $d$ = Außendurchmesser des Innenleiters
- $\varepsilon_r$ = relative Dielektrizitätskonstante (Luft ≈ 1, PE ≈ 2,3)
$Z = \frac{60\,\Omega}{\sqrt{1}} \cdot \ln\left(\frac{5}{1}\right) = 60 \cdot 1{,}61 \approx \mathbf{97\,\Omega}$
$Z = \frac{60\,\Omega}{\sqrt{2{,}3}} \cdot \ln\left(\frac{4{,}4}{0{,}7}\right) = 39{,}5 \cdot 1{,}84 \approx \mathbf{75\,\Omega}$
Paralleldrahtleitung (Frage AG305)
- $a$ = Abstand der Leitermitten
- $d$ = Drahtdurchmesser
$Z = 120\,\Omega \cdot \ln\left(\frac{2 \cdot 200}{2}\right) = 120 \cdot \ln(200) = 120 \cdot 5{,}30 \approx \mathbf{635\,\Omega}$
Fragen AG308-AG310: Kabelwahl mit Dämpfungsdiagramm
Diese Fragen erfordern die Nutzung des Kabeldämpfungsdiagramms aus der Formelsammlung.
| Frage | Anwendung | Empfohlenes Kabel |
|---|---|---|
| AG308 | 60 m Speiseleitung, 1,8 MHz | PE-Schaumkabel mit 10,3 mm Durchmesser |
| AG309 | 20 m Speiseleitung, 435 MHz | PE-Schaumkabel mit 12,7 mm Durchmesser |
| AG310 | Kurze Verbindung, 5,7 GHz | PE-Schaumkabel mit 12,7 mm Durchmesser |
Frage AG311: Leitungstypen im Vergleich
Frage AG311 fragt: Welche Leitung hat bei gleichem Querschnitt die geringste Dämpfung?
Warum? Je mehr Luft (statt Kunststoff) zwischen den Leitern, desto geringer die dielektrischen Verluste. Schmale Stege = weniger Kunststoff = weniger Dämpfung.
Frage AG312: Symmetrische Zweidrahtleitung
Frage AG312 fragt nach dem Verhalten einer symmetrischen Zweidrahtleitung ohne Gleichtaktanteil.
Was bedeutet das? Wenn im einen Leiter +5V anliegen, sind es im anderen -5V. Die Ströme fließen in entgegengesetzter Richtung - dadurch heben sich die Felder auf und die Leitung strahlt nicht.
Fragen AG313-AG317: Verkürzungsfaktor
Der Verkürzungsfaktor $v_k$ gibt an, wie stark die Welle im Kabel langsamer ist als im Vakuum.
| Frage | Dielektrikum | Verkürzungsfaktor |
|---|---|---|
| AG313 | Luft (Paralleldrahtleitung) | ungefähr 1 |
| AG315 | Voll-Polyethylen | 0,66 |
Frage AG314 fragt: Wie ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit in einem Koaxialkabel?
Kabellänge berechnen (Fragen AG316, AG317)
$\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3 \cdot 10^8}{145 \cdot 10^6} = 2{,}07\,\text{m}$
$l_{mech} = 0{,}66 \cdot 2{,}07\,\text{m} = \mathbf{1{,}37\,\text{m}}$
$l_{mech} = 0{,}66 \cdot \frac{2{,}07\,\text{m}}{4} = 0{,}66 \cdot 0{,}52\,\text{m} = \mathbf{34{,}2\,\text{cm}}$
Fragen AG318-AG319: Der Skin-Effekt
Frage AG318 fragt nach dem Namen des Effekts, bei dem sich der Strom zur Leiteroberfläche verlagert.
Frage AG319 fragt nach den Folgen bei steigender Frequenz:
Warum passiert das? Elektromagnetische Felder hoher Frequenz können nicht tief in metallische Leiter eindringen - sie induzieren Gegenströme. Der Strom fließt daher nur noch in einer dünnen Schicht an der Oberfläche.
Frage AG320: Die Lecherleitung
Frage AG320 fragt: Wovon hängt die Resonanzfrequenz einer Lecherleitung ab?
Warum nicht von anderen Faktoren? Die Resonanzfrequenz hängt davon ab, wann die Leitung elektrisch $\lambda/4$ oder ein Vielfaches davon lang ist. Der Wellenwiderstand, SWR oder ein Balun beeinflussen die Resonanzfrequenz nicht.
Zusammenfassung für die Prüfung
| Frage | Thema | Richtige Antwort |
|---|---|---|
| AG301 | Geschirmte Leitung | Störwahrscheinlichkeit minimieren |
| AG302 | Dielektrikum | PTFE, Voll-PE, PE-Schaum |
| AG303 | HF-Parameter | Wellenwiderstand, Dämpfung, Verkürzungsfaktor |
| AG304 | Anpassung | Abschluss = Wellenwiderstand |
| AG305 | Z Paralleldraht | ca. 635 Ω |
| AG306 | Z Koax luftisoliert | ca. 97 Ω |
| AG307 | Z Koax PE-isoliert | ca. 75 Ω |
| AG308 | Kabelwahl 1,8 MHz | PE-Schaum 10,3 mm |
| AG309 | Kabelwahl 435 MHz | PE-Schaum 12,7 mm |
| AG310 | Kabelwahl 5,7 GHz | PE-Schaum 12,7 mm |
| AG311 | Geringste Dämpfung | Zweidrahtleitung mit Luft |
| AG312 | Symmetrische Leitung | Gleich groß, gegenphasig |
| AG313 | Verkürzungsfaktor Luft | ungefähr 1 |
| AG314 | Ausbreitung im Koax | Geringer als Freiraum |
| AG315 | Verkürzungsfaktor PE | 0,66 |
| AG316 | Kabellänge λ | 1,37 m |
| AG317 | Kabellänge λ/4 | 34,2 cm |
| AG318 | Skin-Effekt Name | Skin-Effekt |
| AG319 | Skin-Effekt Folge | Querschnitt sinkt, Widerstand steigt |
| AG320 | Lecherleitung | Abhängig von Leitungslänge |
Wissenskontrolle
0 / 20 Fragen richtigUm bei hohen Sendeleistungen auf den Kurzwellenbändern die Störwahrscheinlichkeit auf ein Mindestmaß zu begrenzen, sollte die für die Sendeantenne verwendete Speiseleitung innerhalb von Gebäuden ...