Das SWR ist die meistgemessene Zahl im Amateurfunk - und die am häufigsten überinterpretierte. Sie sagt sehr genau etwas darüber aus, wie gut die Last am Messpunkt zur Speiseleitung passt. Über die Qualität einer Antenne sagt sie dagegen weniger, als die meisten glauben.
Schnellzugriff
Was ist das SWR?
Kurz gesagt: Das Stehwellenverhältnis beschreibt, wie stark eine Last - meist eine Antenne - vom Wellenwiderstand der Speiseleitung abweicht. Passt alles zusammen, beträgt es 1:1. Je größer der Wert, desto größer der Anteil der Welle, der an der Last zurückgeworfen wird.
Der Weg dahin ist anschaulich:
- Der Sender schickt eine hinlaufende Welle auf die Leitung.
- An einer Fehlanpassung wird ein Teil davon reflektiert und läuft zurück.
- Beide Wellen überlagern sich auf der Leitung.
- Dabei entstehen ortsfeste Spannungsmaxima und Spannungsminima - die stehende Welle.
- Ihr Verhältnis ist das SWR.
$\displaystyle SWR = \frac{U_{max}}{U_{min}} = \frac{U_v + U_r}{U_v - U_r}$
Der DARC rechnet das mit einem einfachen Beispiel vor: Bei einer hinlaufenden Spannung von 1 V und einer rücklaufenden von 0,5 V ergibt sich $\frac{1{,}5}{0{,}5} = 3$.
SWR, VSWR, SWV - was ist der Unterschied?
In der Amateurfunkpraxis meinen alle drei dasselbe - die offizielle Formelsammlung der Bundesnetzagentur führt sie in einer einzigen Überschrift:
- SWR - Standing Wave Ratio, allgemein das Verhältnis der Extremwerte einer stehenden Welle
- VSWR - Voltage Standing Wave Ratio, legt sich ausdrücklich auf das Spannungsverhältnis fest
- SWV - die deutsche Abkürzung für Stehwellenverhältnis
Ganz deckungsgleich sind die Begriffe streng genommen nicht: "SWR" allein lässt offen, ob Spannung, Strom oder Leistung gemeint ist, "VSWR" nicht. Auf den üblichen verlustarmen Leitungen läuft beides auf denselben Zahlenwert hinaus, weshalb die Unterscheidung im Alltag keine Rolle spielt.
Die Formeln
Das SWR hängt fest mit dem Reflexionsfaktor zusammen:
$\displaystyle |\Gamma| = \frac{SWR - 1}{SWR + 1}$
📐 SWR aus dem Reflexionsfaktor
$\displaystyle SWR = \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|}$
📐 Reflexionsfaktor aus den Impedanzen
$\displaystyle \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0}$
📐 Reflektierte Leistung
$\displaystyle P_{refl} = |\Gamma|^2 \cdot P_{vor}$
📐 Rückflussdämpfung
$\displaystyle RL = -20 \cdot \log_{10} |\Gamma|$
Bei einer rein ohmschen Last geht es noch einfacher. Die BNetzA-Formelsammlung schreibt: Das SWR ist das Verhältnis des größeren zum kleineren der beiden Werte aus Lastwiderstand und Wellenwiderstand.
An einem 50-Ohm-System ergeben deshalb 25 Ohm und 100 Ohm dasselbe SWR von 2. Ein SWR-Wert allein sagt also nicht, ob die Last zu hoch- oder zu niederohmig ist.
Die Wertetabelle
Alle Werte folgen unmittelbar aus den Formeln oben:
| SWR | Reflexionsfaktor | Reflektierte Leistung | Rückflussdämpfung | Fehlanpassungsverlust | Einordnung |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,0 | 0 | 0 % | ∞ | 0 dB | vollständige Anpassung |
| 1,2 | 0,091 | 0,8 % | 20,8 dB | 0,04 dB | ausgezeichnet |
| 1,5 | 0,200 | 4,0 % | 14,0 dB | 0,18 dB | sehr gut |
| 2,0 | 0,333 | 11,1 % | 9,5 dB | 0,51 dB | meist unproblematisch |
| 2,5 | 0,429 | 18,4 % | 7,4 dB | 0,88 dB | spürbare Fehlanpassung |
| 3,0 | 0,500 | 25,0 % | 6,0 dB | 1,25 dB | deutliche Fehlanpassung |
| 5,0 | 0,667 | 44,4 % | 3,5 dB | 2,55 dB | starke Fehlanpassung |
| 10 | 0,818 | 66,9 % | 1,7 dB | 4,81 dB | sehr starke Fehlanpassung |
| ∞ | 1 | 100 % | 0 dB | ∞ | Kurzschluss oder Leerlauf |
Der Fehlanpassungsverlust in der letzten Spalte ist der Anteil, der bei einer verlustlosen Leitung ohne Rückreflexion an der Quelle nicht in die Last käme: $RL_{Fehl} = -10 \cdot \log_{10}(1 - |\Gamma|^2)$. Er beschreibt einen idealisierten Fall und ist deshalb nicht der tatsächliche Verlust: In einer realen Anlage kommt die Dämpfung der Leitung hinzu, die die Welle auf ihrem Hin- und Rückweg mehrfach durchläuft - der Gesamtverlust kann dadurch auch größer ausfallen. Wie viel es wirklich kostet, steht weiter unten unter reflektierte Leistung.
Sechs Fragen aus dem Fragenkatalog
Fragetext und Abbildung stammen aus dem offiziellen Fragenkatalog der Bundesnetzagentur, aus allen drei Klassen. Die Reihenfolge der Antworten wird bei jedem Aufruf neu gemischt und weicht deshalb vom Katalog ab. Nichts wird gespeichert, du kannst beliebig oft probieren.
NG302 Worauf deutet die dargestellte Anzeige des SWR-Meters hin?
- Eine schlecht angepasste Antenne
- Eine gut angepasste Antenne
- Eine zu hohe Sendeleistung
- Eine zu geringe Sendeleistung
EG402 Sie messen ein Stehwellenverhältnis (SWR) von 3. Wieviel Prozent der vorlaufenden Leistung werden reflektiert?
- 25 %
- 33 %
- 50 %
- 75 %
AI403 Zur Überprüfung eines Stehwellenmessgerätes wird dessen Ausgang mit einem HF-geeigneten 150 Ohm-Lastwiderstand abgeschlossen. Welches Stehwellenverhältnis muss das Messgerät anzeigen, wenn die Impedanz von Messgerät und Sender 50 Ohm beträgt?
- 3
- 2,5
- 3,33
- 2
EI404 An welcher Stelle muss ein SWR-Meter eingeschleift werden, um möglichst genaue Aussagen über die Antenne machen zu können? Das SWR-Meter muss eingeschleift werden zwischen ...
- Antennenkabel und Antenne.
- Senderausgang und Antennenkabel.
- Zwischen Anpassgerät und Antennenkabel.
- Senderausgang und Antennenanpassgerät.
NG208 Das koaxiale 50 Ohm-Antennenkabel der 2 m-Amateurfunkstation wird mit einem gleichwertigen Koaxialkabel verlängert. Die Messung des SWR ergibt nach der Verlängerung einen besseren Wert. Was schließen Sie daraus? Durch die Verlängerung wird...
- die Dämpfung erhöht und das reflektierte Signal verringert.
- die Dämpfung verringert und das reflektierte Signal verstärkt.
- die Dämpfung erhöht und das reflektierte Signal verstärkt
- die Dämpfung verringert und das reflektierte Signal verringert.
AI401 Ein Stehwellenmessgerät misst und vergleicht bei einer HF-Leitung im Sendebetrieb ...
- die Ausgangsspannungen zweier in die Leitung eingeschleifter Richtkoppler, die in gegensätzlicher Richtung betrieben werden.
- mittels der eingebauten Richtkoppler die vorhandenen Impedanzen in Vor- und Rückrichtung der Leitung.
- den Phasenwinkel zwischen vorlaufender und rücklaufender Leistung am eingebauten Abschlusswiderstand der Richtkoppler.
- die Maximalleistung $P_{\textrm{max}}$ am Richtkoppler und die Minimalspannung $U_{\textrm{min}}$ auf der Leitung.
Diese Fragen stammen aus dem offiziellen Fragenkatalog der Bundesnetzagentur (Klassen N, E und A). Im Lernbereich übst du sie mit Fortschrittsspeicherung und persönlicher Auswertung.
Was das SWR aussagt - und was nicht
- Grad der Anpassung am Messpunkt
- Betrag des Reflexionsfaktors
- Verhältnis von Spannungsmaximum zu Spannungsminimum auf der Leitung
- Anteil der Leistung, der an der Referenzebene zurückgeworfen wird
- Wirkungsgrad der Antenne
- Antennengewinn
- Richtdiagramm und Abstrahlwinkel
- Ursache einer Fehlanpassung
- ob die Antenne zu lang oder zu kurz ist
- ob Mantelwellen auf dem Kabel fließen
Der Wirkungsgrad einer Antenne hängt nicht am SWR, sondern am Verhältnis von Strahlungswiderstand zu Verlustwiderstand. W8JI schreibt die Formel so:
$\displaystyle \eta = \frac{R_{Strahlung}}{R_{Strahlung} + R_{Verlust}}$
Und umgekehrt: Ein resonanter Halbwellendipol im Freiraum hat rund 73 Ohm - an einer 50-Ohm-Leitung also von vornherein kein SWR von 1:1, obwohl an der Antenne nichts falsch ist. Eine Ganzwellenschleife liegt je nach Form und Höhe darüber, eine endgespeiste Halbwelle ohne Übertrager sogar bei einigen Kiloohm. Ob diese Antennen gut strahlen, entscheidet sich an ihren Verlusten, ihrer Aufbauhöhe und ihrer Umgebung - nicht an der Zahl auf dem SWR-Meter.
Resonanz ist nicht Anpassung
Die beiden Begriffe werden ständig verwechselt, meinen aber Verschiedenes:
| Resonanz | Anpassung | |
|---|---|---|
| Bedingung | $X = 0$ | $Z_L = Z_0$ |
| Heißt | die Impedanz hat keinen Blindanteil | die Impedanz entspricht dem Wellenwiderstand |
| Im 50-Ohm-System | $Z = R + j0$, R beliebig | $Z = 50 + j0$ |
Beide Zustände können getrennt voneinander auftreten. Ein Speisepunkt mit 5 Ohm und einer mit 500 Ohm sind beide resonant - an 50 Ohm ergeben beide ein SWR von 10:1. Umgekehrt kann ein Anpassnetzwerk an einer völlig unresonanten Antenne am Sender ein SWR von 1:1 herstellen.
Praktische Folge: Bei einem einfachen Monoband-Dipol fallen Resonanz und SWR-Minimum nahe genug zusammen, dass man die Antenne am SWR-Verlauf trimmen kann. Sobald ein Übertrager, ein Trap oder eine Anpassschaltung im Spiel ist, gilt das nicht mehr - der Fragenkatalog empfiehlt für die Resonanzfrequenz eines Traps deshalb ausdrücklich einen Netzwerkanalysator statt einer SWR-Messbrücke.
Reflektierte Leistung ist nicht automatisch verlorene Leistung
Das ist der Punkt, an dem die meisten Erklärungen zu kurz greifen. Die reflektierte Welle bleibt am Sender nicht stehen. Der ARRL-Aufsatz "Understanding SWR by Example" beschreibt es so: Sie wird am Senderausgang erneut reflektiert und läuft zusammen mit der hinlaufenden Welle wieder Richtung Antenne.
Wichtig ist, was daraus folgt und was nicht: In einer verlustlosen Leitung geht im Kabel keine Leistung verloren, egal wie hoch das SWR ist. Wie viel die Last am Ende aufnimmt und wie viel davon tatsächlich abgestrahlt wird, entscheidet sich aber woanders - an der Quellimpedanz, am Ausgangsnetzwerk des Senders und am Wirkungsgrad der Antenne. Eine Antenne kann aufgenommene Leistung schließlich auch in Wärme umsetzen.
Zu ungenau. Richtig ist: An der Referenzebene werden 11 Prozent der vorlaufenden Leistung reflektiert. Was davon tatsächlich verloren geht, entscheidet die Dämpfung der Leitung - und wie viel am Ende abgestrahlt wird, zusätzlich der Wirkungsgrad der Antenne.
Was die Fehlanpassung wirklich kostet, ist deshalb keine Eigenschaft des SWR-Werts, sondern des ganzen Systems. Das Rechenbeispiel des ARRL Antenna Book für ein RG-58 bei 21 MHz mit 1,46 dB Eigendämpfung:
| SWR an der Antenne | Gesamtdämpfung der Leitung | Zusatzverlust gegenüber angepasst |
|---|---|---|
| 1:1 | 1,46 dB | 0 dB |
| 2:1 | 1,72 dB | 0,26 dB |
| 3:1 | 2,12 dB | 0,66 dB |
| 5:1 | 2,90 dB | 1,44 dB |
Bei einem kurzen, verlustarmen Kabel kostet selbst ein SWR von 3:1 also weniger als ein dB. Auf einem langen, dämpfungsreichen Kabel sieht dieselbe Fehlanpassung völlig anders aus - dazu gleich mehr.
Wie man das SWR misst
Das SWR-Meter
Ein SWR-Meter enthält einen Richtkoppler beziehungsweise eine Messbrücke. Beide trennen die hinlaufende von der rücklaufenden Welle und vergleichen ihre Beträge - daraus rechnet das Gerät das SWR. Es fährt also nicht die Spannung entlang der Leitung ab, obwohl das SWR genau darüber definiert ist.
Wie die Trennung technisch gelingt, ist je nach Bauform verschieden. Die im Amateurfunk verbreitete Bruene-Schaltung entnimmt der Leitung an einer Stelle eine Spannungs- und eine Stromprobe; deren Summe entspricht der hinlaufenden, die Differenz der rücklaufenden Welle. Andere Richtkoppler koppeln die beiden Wellen dagegen über eine parallel geführte Leitung elektromagnetisch aus, ganz ohne getrennte Strom- und Spannungsprobe. Der Fragenkatalog beschreibt für Klasse A diese zweite Bauform: zwei gegensinnig betriebene Richtkoppler, deren Ausgangsspannungen verglichen werden.
Praktischer Ablauf bei einem Gerät mit Kalibrierregler:
- SWR-Meter zwischen Sender und Antennenleitung einschleifen, Anschlüsse TX und ANT beachten
- Geeignete Frequenz wählen und die Leistung niedrig einstellen
- Auf FWD beziehungsweise CAL schalten
- Kurz tasten und den Zeiger auf die Kalibriermarke bringen
- Auf REF beziehungsweise SWR umschalten und ablesen
- An mehreren Stellen des Bandes wiederholen - das SWR ist frequenzabhängig
Kreuzzeigergeräte brauchen diesen Kalibrierschritt nicht; dort schneiden sich die beiden Nadeln am SWR-Wert.
Richtschärfe - die unterschätzte Fehlerquelle
Wie gut ein Richtkoppler die beiden Wellen trennt, beschreibt seine Richtschärfe (Directivity) in dB. Ist sie zu gering, schlägt ein Teil des vorlaufenden Signals in den Rückwärtszweig durch, und das Messgerät zeigt bei einer eigentlich gut angepassten Last ein zu hohes SWR an.
| Richtschärfe | Fehler bei der vorlaufenden Leistung | Fehler bei der rücklaufenden Leistung |
|---|---|---|
| 25 dB | rund 2 % | rund 50 % |
| 40 dB | rund 0,4 % | rund 10 % |
Die Zahlen gelten für ein SWR von 1,5. Sie erklären, warum zwei Messgeräte an derselben Antenne verschiedene Werte anzeigen können - und warum bei gut angepassten Lasten überhaupt eine Untergrenze für das sinnvoll Messbare existiert. Als Faustregel gilt eine Richtschärfe von mindestens 40 dB als Voraussetzung für hinreichende Messgenauigkeit; einfache Amateurgeräte liegen eher im Bereich von 20 bis 30 dB.
Antennenanalysator und VNA
Ein Antennenanalysator oder vektorieller Netzwerkanalysator liefert deutlich mehr als eine Zahl:
- Impedanz nach Wirk- und Blindanteil ($R + jX$)
- Reflexionsphase
- den Verlauf über die Frequenz statt eines Einzelwerts
- Darstellung im Smith-Diagramm
- und das alles ohne Sendebetrieb
Ein VNA misst immer relativ zu dem Punkt, an dem er kalibriert wurde. Wer am Geräteanschluss kalibriert und danach ein langes Kabel anschließt, misst die Eingangsimpedanz des gesamten Gebildes aus Kabel und Antenne an dieser Ebene - das Kabel transformiert die Antennenimpedanz und bringt eigene Verluste mit. Beides addiert sich nicht einfach, es rechnet sich um. Abhilfe: die Kalibrierstandards am fernen Kabelende anschließen, also dort kalibrieren, wo später die Antenne sitzt - oder die Port-Extension-Funktion nutzen, die die elektrische Länge des Kabels herausrechnet.
Das ist auch der Grund, warum VNA und Funkgerät unterschiedliche Werte anzeigen können: unterschiedlicher Messort, unterschiedliche Kalibrierung, unterschiedliche Richtschärfe.
Wo wird gemessen?
Diese Frage ist wichtiger als die Genauigkeit des Messgeräts. Der Fragenkatalog macht sie sogar zu zwei getrennten Prüfungsfragen - einmal für die Sicht des Senders, einmal für die Sicht der Antenne.
| Messort | Beantwortet die Frage |
|---|---|
| Am Senderausgang | Welche Last sieht der Sender? Das ist die Sicht, die für Schutzschaltungen und Leistungsabgabe zählt. |
| Am Antennenspeisepunkt | Wie gut passt die Antenne zur Speiseleitung? Das ist die Sicht, die etwas über die Antenne aussagt. |
Warum das Kabel das SWR schönt
Auf einer idealen, verlustlosen Leitung bleibt der Betrag des Reflexionsfaktors konstant; die Impedanz wird entlang der Leitung nur transformiert. Das SWR wäre überall gleich.
Reale Kabel dämpfen aber. Und zwar zweimal: einmal die hinlaufende Welle auf dem Weg zur Antenne und noch einmal die reflektierte auf dem Rückweg. Am Sender kommt deshalb eine schwächere Rückwelle an, als tatsächlich reflektiert wurde - die Anzeige wird besser, das Problem bleibt.
Wie dramatisch das werden kann, zeigt das ARRL-Beispiel: Ein am Sender gemessenes SWR von 2:1 kann bei einem Kabel mit 4,5 dB Eigendämpfung einem SWR von 20:1 am Speisepunkt entsprechen. Der Zusatzverlust liegt dann bei rund 7 dB - weniger als ein Zehntel der Senderleistung erreicht die Antenne.
Wenn sich das SWR mit der Kabellänge ändert
Auf einer idealen, verlustlosen Leitung wäre das SWR von der Länge unabhängig. Reale Kabel dämpfen aber, und schon deshalb verändert zusätzliche Länge den am Sender gemessenen Wert - ganz ohne Fehler in der Anlage. Genau das ist der Effekt aus dem vorigen Abschnitt.
Bleibt die Änderung damit nicht erklärbar - etwa weil sie sprunghaft auftritt, beim Bewegen des Kabels wiederkehrt oder viel größer ausfällt, als die Dämpfung hergibt - lohnt der Blick auf diese Ursachen:
- Mantelwellen. Der Gleichtaktpfad außen auf dem Kabelschirm ist stark von Länge, Verlegung und Erdung abhängig. W8JI hat an einer Groundplane mit vier Radials genau das dokumentiert - deutliche SWR-Änderungen bei geänderter Speiseleitungslänge, zusammen mit verzerrtem Strahlungsdiagramm. Abhilfe: eine Mantelwellensperre.
- Kabelverluste - der Effekt aus dem vorigen Abschnitt.
- Verschobene Referenzebene bei VNA-Messungen ohne passende Kalibrierung.
- Schlechte Steckverbindungen, die sich beim Bewegen des Kabels anders verhalten.
Warum ein SWR hoch ist
| Ursache | Typisches Symptom |
|---|---|
| Falsche Resonanzlage | Das SWR-Minimum liegt neben dem gewünschten Bandbereich, der Verlauf über die Frequenz ist aber sauber geformt |
| Speisepunktimpedanz passt nicht | Über das ganze Band gleichmäßig erhöhtes SWR, obwohl die Antenne resonant ist |
| Fehlendes Gegengewicht | Bei Vertikalantennen und endgespeisten Drähten: hohe, durch Kürzen nicht behebbare Fehlanpassung |
| Umgebung | Werte am Boden weichen stark von denen am endgültigen Montageort ab; Dachrinne, Metallmast, Fahrzeugkarosserie und Bewuchs verstimmen die Antenne |
| Nässe | SWR verschlechtert sich bei Regen und erholt sich beim Abtrocknen - nasse Isolatoren, veränderte Bodenleitfähigkeit, dielektrische Belastung |
| Wasser im Kabel | Verschlechterung bleibt auch nach dem Abtrocknen, wird über Wochen schleichend schlimmer |
| Korrodierte oder lose Stecker | Sprunghafte Änderungen, oft beim Bewegen des Kabels reproduzierbar |
| Kabelbruch | Extremwerte bis Anschlag |
| Defekter Übertrager oder Balun | Auffälligkeiten nur auf einzelnen Bändern |
| Messfehler | Zu geringe Richtschärfe, falsche Betriebsart, falscher Messort, unkalibrierter VNA |
Eine Antenne am SWR abstimmen
Für den einfachen Monoband-Dipol ist die Regel gut belegt und einfach:
Die Antenne ist zu lang. Kürzen - und zwar beide Hälften gleichmäßig.
Die Antenne ist zu kurz. Verlängern - ebenfalls beidseitig.
Bewährtes Vorgehen: die Antenne von vornherein einige Prozent zu lang bauen, am endgültigen Montageort aufhängen, den SWR-Verlauf über das ganze Band messen und dann in kleinen Schritten kürzen. Nach jeder Änderung neu messen.
Was ein Antennentuner wirklich tut
Ein Antennentuner transformiert die Impedanz, die an seinem Eingang ankommt, auf einen Wert nahe 50 Ohm. Der Sender sieht dann eine saubere Last.
- Der Sender arbeitet auf eine angepasste Last und regelt nicht zurück
- Mehrbandbetrieb an einer einzigen Antenne wird möglich
- Am Speisepunkt eingebaut, entlastet er auch die Speiseleitung
- Er ändert die Antenne selbst nicht
- Er verbessert den Wirkungsgrad der Antenne nicht
- Im Shack aufgestellt beseitigt er die Fehlanpassung am Speisepunkt nicht - die Stehwelle auf dem Kabel bleibt samt ihrer Zusatzdämpfung
Entscheidend ist also der Einbauort:
- Tuner im Shack: Der Sender sieht eine saubere Last, die Speiseleitung dahinter führt aber weiterhin eine Stehwelle - mit allen Zusatzverlusten aus der Tabelle oben.
- Tuner am Speisepunkt: Hier transformiert er die Antennenimpedanz direkt auf den Wellenwiderstand der Leitung. Die Fehlanpassung an dieser Schnittstelle ist damit beseitigt, und die gesamte Leitung arbeitet angepasst. Die Antenne selbst bleibt trotzdem, was sie ist - ihr Wirkungsgrad ändert sich nicht.
Ab wann ist ein SWR wirklich ein Problem?
Einen allgemeingültigen Grenzwert gibt es nicht - und die Gerätehandbücher belegen das eindrucksvoll:
| Gerät | Angabe im Handbuch |
|---|---|
| Icom IC-7200 | reduziert die Leistung, wenn das SWR höher als etwa 2,0:1 ist; empfohlen wird 1,5:1 oder besser |
| Kenwood TS-2000 | die Schutzschaltung spricht bei einem SWR über 2,5:1 an |
| Yaesu FT-991A | dokumentiert keine automatische Leistungsreduzierung anhand eines SWR-Schwellwerts, sondern nur eine HI-SWR-Warnung; der eingebaute Tuner speichert Abstimmungen unter 2:1 und arbeitet bis 3:1 |
Drei Geräte, drei verschiedene Befunde. Was zulässig ist, hängt außerdem ab von:
- Kabellänge und Kabeldämpfung - der mit Abstand wichtigste Faktor, siehe die Tabelle oben
- Frequenz - dieselbe Fehlanpassung kostet auf 70 cm deutlich mehr als auf 80 m
- Leistung - je näher an der Belastungsgrenze der Endstufe, desto kritischer
- Betriebsart - Dauerstrichverfahren belasten die Endstufe stärker als SSB mit seinen Sprechpausen
Bei Halbleiterendstufen hängt die Belastung übrigens nicht nur vom Betrag des SWR ab, sondern auch von der Phase der Fehlanpassung: Bestimmte Phasenlagen treiben Spannungs- oder Stromhub am Transistor über die Grenzwerte, andere nicht. Deshalb spezifizieren Halbleiterhersteller die Belastbarkeit ihrer HF-Transistoren ausdrücklich "bei allen Phasenwinkeln" und bauen Schutzschaltungen ein, die bei zu hoher Rücklaufleistung die Ansteuerung zurückregeln.
Sieben Sätze, die so nicht stimmen
| Behauptung | Richtig ist |
|---|---|
| "SWR ist das Verhältnis von vorlaufender zu reflektierter Leistung" | Das SWR ist ein Spannungsverhältnis. Über die Leistungen führt der Weg nur mit Wurzeln: $SWR = \frac{1+\sqrt{P_r/P_v}}{1-\sqrt{P_r/P_v}}$. |
| "SWR 1:1 bedeutet maximalen Wirkungsgrad" | Ein Abschlusswiderstand hat SWR 1:1 und strahlt nichts ab. Der Wirkungsgrad hängt am Verhältnis von Strahlungs- zu Verlustwiderstand. |
| "Resonanz ist immer das SWR-Minimum" | Nur, wenn der Wirkwiderstand bei Resonanz auch nahe am Wellenwiderstand liegt. 5 Ohm und 500 Ohm sind ebenfalls resonant. |
| "Ein Antennentuner stimmt die Antenne ab" | Er transformiert die Impedanz an seinem Eingang. Die Antenne bleibt, wie sie ist - es sei denn, der Tuner sitzt am Speisepunkt. |
| "Das Kabel verbessert das SWR" | Es dämpft die reflektierte Welle auf dem Rückweg und lässt die Anzeige besser aussehen. Am Speisepunkt ändert sich nichts. |
| "Reflektierte Leistung verbrennt die Endstufe" | Zu pauschal. Die Belastung hängt von Betrag und Phase der Fehlanpassung ab und davon, wie das Ausgangsnetzwerk darauf reagiert. |
| "SWR 1:1 heißt, die Antenne hat 50 Ohm" | Nur, wenn direkt an der Antenne gemessen wird. Eine Leitung transformiert, und ein Tuner dazwischen macht die Aussage vollends wertlos. |
Typische Werte nach Antennentyp
| Antenne | Speisepunktimpedanz | SWR an 50 Ohm |
|---|---|---|
| Halbwellendipol, Freiraum | ca. 73 Ω | ca. 1,5:1 |
| Halbwellendipol, übliche Aufbauhöhen | je nach Höhe grob 50 bis 90 Ω | meist zwischen 1:1 und 1,8:1 |
| Viertelwellen-Groundplane, waagerechte Radials | rund 36 Ω | ca. 1,4:1 |
| Viertelwellen-Groundplane, abgewinkelte Radials | bei etwa 45 Grad in der Nähe von 50 Ω | nahe 1:1 |
| Gefalteter Dipol | ca. 240 bis 300 Ω | ca. 5:1 bis 6:1 |
| Ganzwellenschleife | Größenordnung 100 Ω und darüber, stark form- und höhenabhängig | etwa 2:1 aufwärts |
| Endgespeiste Halbwelle ohne Übertrager | einige kΩ | weit über 40:1 |
Vom Messwert zum Verständnis
Reflexion, Anpassung, Resonanz, Leitungstransformation: Am SWR hängt fast das gesamte Kapitel Antennen und Leitungen der Amateurfunkprüfung. Wer es einmal wirklich verstanden hat, kann seine eigene Station beurteilen statt nur eine Zahl abzulesen.
Prüfungsvorbereitung startenHäufige Fragen zum SWR
Was bedeutet SWR?
SWR steht für Standing Wave Ratio, auf Deutsch Stehwellenverhältnis. Es beschreibt die Fehlanpassung zwischen einer Speiseleitung und ihrer Last, meist einer Antenne. Bei perfekter Anpassung beträgt es 1:1. In der Amateurfunkpraxis werden die Abkürzungen VSWR und SWV gleichbedeutend verwendet; VSWR legt sich dabei ausdrücklich auf das Spannungsverhältnis fest, während SWR offenlässt, welche Größe gemeint ist.
Ist ein SWR von 1,5 gut?
Ja. Bei einem SWR von 1,5 beträgt der Reflexionsfaktor 0,2, es werden rund vier Prozent der vorlaufenden Leistung reflektiert, und der Fehlanpassungsverlust liegt bei 0,18 Dezibel. Das ist praktisch nicht wahrnehmbar und für nahezu jede Amateurfunkanwendung eine sehr gute Anpassung.
Wie viel Leistung wird bei SWR 2 reflektiert?
Rund elf Prozent der vorlaufenden Leistung, gemessen an der Stelle der Fehlanpassung. Das ist aber nicht gleichbedeutend mit elf Prozent Verlust: Die reflektierte Welle kann am Ausgangsnetzwerk des Senders erneut reflektiert werden und wieder zur Antenne laufen. Was tatsächlich verloren geht, hängt von der Dämpfung der Leitung ab, wie viel die Last aufnimmt zusätzlich vom Zusammenspiel aus Quelle, Leitung und Antenne.
Ab welchem SWR wird es kritisch?
Einen allgemeingültigen Grenzwert gibt es nicht. Die Handbücher sind sich uneinig: Icom nennt für den IC-7200 rund 2,0:1 als Schwelle für die Leistungsreduzierung, Kenwood für den TS-2000 2,5:1, und Yaesu dokumentiert für den FT-991A überhaupt keine SWR-abhängige Reduzierung. Entscheidend sind zusätzlich Kabellänge, Kabeldämpfung, Frequenz, Leistung und Betriebsart.
Kann eine gute Antenne ein schlechtes SWR haben?
Ja. Eine effiziente Antenne kann eine Impedanz besitzen, die nicht zu einer 50-Ohm-Leitung passt. Ein resonanter Halbwellendipol im Freiraum hat rund 73 Ohm, eine Ganzwellenschleife je nach Form deutlich mehr, eine endgespeiste Halbwelle ohne Übertrager einige Kiloohm. Keine dieser Antennen ist deswegen schlecht - wie gut sie strahlen, hängt von Verlusten, Aufbauhöhe und Umgebung ab, nicht vom Anpassungsgrad.
Kann eine schlechte Antenne ein SWR von 1:1 haben?
Ja. Verlustwiderstände nehmen Leistung auf und setzen sie in Wärme um, ohne dass etwas abgestrahlt wird. Das Extrembeispiel ist der Abschlusswiderstand: perfekte Anpassung, praktisch keine Abstrahlung. Der Wirkungsgrad hängt am Verhältnis von Strahlungswiderstand zu Verlustwiderstand, nicht am SWR.
Wo sollte man das SWR messen?
Das hängt von der Frage ab. Für die Belastung des Senders misst man direkt am Senderausgang. Für eine Aussage über die Antenne muss das Messgerät zwischen Antennenkabel und Antenne sitzen, oder die Kalibrierebene eines Netzwerkanalysators muss dorthin verschoben werden. Ein SWR-Wert gilt immer nur für den Ort, an dem er gemessen wurde.
Warum wird das SWR besser, wenn ich das Kabel verlängere?
Weil das längere Kabel mehr dämpft - und zwar die hinlaufende Welle auf dem Hinweg und die reflektierte auf dem Rückweg. Am Sender kommt dadurch eine schwächere Rückwelle an, die Anzeige sieht besser aus. An der Antenne hat sich nichts verbessert. Ein am Sender gemessenes SWR von 2:1 kann bei einem dämpfungsreichen Kabel einem SWR von 20:1 am Speisepunkt entsprechen.
Was ist der Unterschied zwischen Resonanz und Anpassung?
Resonanz bedeutet, dass die Impedanz keinen Blindanteil hat. Anpassung bedeutet, dass die Impedanz dem Wellenwiderstand der Leitung entspricht. Ein Speisepunkt mit 5 Ohm und einer mit 500 Ohm sind beide resonant, ergeben an 50 Ohm aber jeweils ein Stehwellenverhältnis von 10:1.
Senkt ein Antennentuner das SWR?
Er senkt das SWR, das der Sender an seinem Eingang sieht. Sitzt der Tuner im Shack, führt die Leitung zur Antenne weiterhin eine Stehwelle mit den zugehörigen Zusatzverlusten. Nur ein Tuner direkt am Speisepunkt sorgt dafür, dass auch die Speiseleitung angepasst arbeitet.
Warum verändert sich das SWR bei Regen?
Feuchtigkeit verändert die elektrische Länge der Antenne, belastet sie dielektrisch zusätzlich und erhöht die Verluste. Auch nasse Isolatoren und eine veränderte Bodenleitfähigkeit verschieben die Messwerte. Erholt sich das SWR nach dem Abtrocknen nicht, steckt meist Wasser im Kabel oder in einem Steckverbinder.
Warum zeigt der Netzwerkanalysator ein anderes SWR als das Funkgerät?
Meist wegen des Messorts und der Kalibrierebene. Ein Netzwerkanalysator misst relativ zu dem Punkt, an dem er kalibriert wurde; hängt danach noch ein Kabel dazwischen, misst er die transformierte Impedanz. Hinzu kommen Unterschiede in der Richtschärfe: Ein einfaches eingebautes SWR-Meter zeigt bei gut angepassten Lasten leicht zu hohe Werte.
Quellen:Bundesnetzagentur: Formelsammlung zur Amateurfunkprüfung (Abschnitt Reflexion) · DARC-Online-Lehrgang Technik Klasse A, Kapitel 10 (Leitungen und Anpassung) · DARC-Online-Lehrgang Technik Klasse E, Kapitel 17 (Messtechnik) · ARRL, Darrin Walraven K5DVW: Understanding SWR by Example (QST 11/2006) · W8JI: Radiation resistance and antenna efficiency · W8JI: Common mode current (SWR-Änderung mit der Speiseleitungslänge) · Icom: Bedienungsanleitung IC-7200 (SWR-Schwelle) · Kenwood: Bedienungsanleitung TS-2000 (Schutzschaltung) · Direktivität von Richtkopplern · NanoVNA: Kalibrierung und Referenzebene. Angaben zu Impedanzen, Dämpfungen und Schwellwerten sind Größenordnungen und gelten für die jeweils genannten Bedingungen. Prüfungsfragen und Antworten stammen wörtlich aus dem Fragenkatalog der Bundesnetzagentur.