Angeregt durch die Notwendigkeit an der Amateurfunk-Station DK1NO einige Ununs an den Beverage-Antennen zu ersetzen wurden einige Aufbauten getätigt und Untersuchungen daran vorgenommen.
Der Artikel geht nicht auf die Problematik der Mantelwellen auf dem Speisekabel einer Beverage-Antenne ein. Möglicherweise ist ein BalUn zur Speisung besser geeignet.
Der Artikel befasst sich mit einem UnUn für eine Transformation reeller Impedanzen, wie diese bei einer aperiodischen Antenne (Beverage) vorkommen. Ob so ein UnUn für eine endgespeiste resonante Antenne geeignet ist, bleibt offen!
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| Bild 1: Ruthroff 1:9 Unun mit 10 trifilaren Windungen auf einem Amidon Ringkern (FT114-61) mit 450 Ω Widerstand zur Messung | Bild 2: Ruthroff 1:9 Unun mit 16 trifilaren Windungen auf einem Amidon Ringkern (FT114-61) mit 450 Ω Widerstand zur Messung |
Aufgebaut wurde ein 1:9 Unun nach Schema Ruthroff. Mit diesem Leitungstransformator ist eine Anpassung von 50 Ω an 450 Ω mit einem konstanten Transformationsverhältnis von 1:9 über einen Frequenzbereich von 1,5 MHz bis 30 MHz zu realisieren. Die Gestaltung einer 150 Ω Leitung auf dem Ringkern und die ausreichende Induktivität bei gleichzeitig kurzer Leitungslänge bestimmen die Grenzen des Einsatzbereiches.
Auf den Seiten zur T2FD mit 1:16 BalUn finden Sie noch mehr zu dem Thema UnUn nach Ruthroff und wie baue ich einen BalUn.
Um einen optimalen Frequenzverlauf zu erreichen, sollte der Wellenwiderstand der Leitungen auf dem Ringkern im geometrischen Mittel zwischen Eingangs- und Ausgangimpedanz liegen.
Zlopt = √(Z1*Z2) = √(50*450) = 150 Ω
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Wellenwiderstand einer Zweidrahtleitung mit Dielektrikum ZL = 120 Ω / √εr * Ln⟨ s/d + √( [s/d]² - 1 ) ⟩ |
| Geometrie der symmetrischen Zweidrahtleitung |
Weiterhin muss der induktive Längswiderstand der aufgewickelten Leitung groß im Vergleich zum Wellenwiderstand auch bei der untersten Nutzfrequenz sein.
Die Induktivität berechnet sich wie folgt:
L = w² * Al ;der Al-Wert wird vom Ringkernhersteller angegeben.
Daraus ergibt sich die induktive Reaktanz:
Xl = 2 * π * f * L
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| Schema des Ruthroff 1:9 Ununs | Trifilare Bewicklung des Ferritkerns |
| Windungen | s | d | εr | Zl | Xl bei 1,8 MHz | Xl bei 3,6 MHz | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nr. 1 | 10 | 1,2 mm | 0,65 mm | 4 | 74 Ω | 90 Ω | 180 Ω |
| Nr. 2 | 16 | 0,55 mm | 0,5 mm | 1 | 53 Ω | 230 Ω | 460 Ω |
Tabelle 1: Geometrische Abmessungen und Werte
| Frequenz | 1: 450 Ω transformiert auf | 1: Dämpfung | 2: 450 Ω transformiert auf | 2: Dämpfung |
|---|---|---|---|---|
| 1,8 MHz | 42 + j6 | 0,1 dB | 49 + j1 | <0,1 dB |
| 3,5 MHz | 47 + j1 | <0,1 dB | 50 + j0 | <0,1 dB |
| 7 MHz | 47 + j0 | <0,1 dB | 49 + j0 | <0,1 dB |
| 10 MHz | 47 + j0 | <0,1 dB | 46 + j0 | <0,1 dB |
| 14 MHz MHz | 46 + j0 | 0,1 dB | 43 + j0 | 0,1 dB |
| 21 MHz MHz | 43 + j0 | 0,2 dB | 36 + j0 | 0,2 dB |
| 29 MHz | 39 + j0 | 0,3 dB | 29 + j0 | 0,3 dB |
Tabelle 2: Ergebnis einer einfachen Messung mit einem MFJ-269
Bild 3+4: Messung (S11) mit einem Rohde & Schwarz Netzwerkanalysator ZVRE
 Bild 5: Messergebnis (S11) Unun nach Bild 1 |
 Bild 6: Messergebnis (S11) Unun nach Bild 2 |
Bild 7+8: Messung (S21 "back-to-back") mit einem Rohde & Schwarz Netzwerkanalysator ZVRE
Bild 9: Kalibrierung (S21)
Bild 10+11: Messung (S11 "back-to-back" mit Dummyload) mit einem Rohde & Schwarz Netzwerkanalysator ZVRE
 Bild 12: Messergebnis (S21 "back-to-back") mit einem Rohde & Schwarz Netzwerkanalysator ZVRE Die Dämpfungen sind für einen Unun allein zu halbieren. |
 Bild 13: Messergebnis (S11 "back-to-back" mit Dummyload) mit einem Rohde & Schwarz Netzwerkanalysator ZVRE Die gezeigte Abweichung der Transformation ist doppelt so ausgeprägt wie mit einem Unun allein |
Der Unun nach Bild 1 ist in einem Frequenzbereich von 3,5 MHz bis 21 MHz sehr gut und ist
bis zu einer Dauerleistung von 100 Watt bei Anpassung einsetzbar.
Der Unun nach Bild 2 ist für einen etwas tieferen Frequenzbereich von 1,8 MHz bis 14 MHz sehr geeignet
und ist ebenfalls bis zu einer Dauerleistung von 100 Watt einsetzbar.
Die Dämpfung des Unun nach Bild 2 ist im eingesetzten Frequenzbereich (1,8 MHz - 7 MHz) kleiner als 0,1 dB.
In beiden Fällen konnte der optimale Wellenwiderstand der Leitung nicht erreicht werden,
so dass die möglichen optimalen Eigenschaften im oberen Frequenzbereich nicht ganz erreicht
wurden.
Auch ist das Ferritmaterial für den unteren Frequenzbereich nicht optimal. Besser wäre ein FT114-43 da die erzielbare Induktivität bei kürzeren Leitungslängen (=Windungen) bewerkstelligt werden könnte.
Für den oberen Frequenzbereich empfiehlt es sich aber sowieso einen Leitungstransformator nach dem Schema Guanella einzusetzen. Da aber die Beverage-Antennen sowieso nur von 1,8 MHz bis 7 MHz eingesetzt werden, stellt dies keine Einschränkung dar.
Einen anderen BALUN-Transformator beschreibe ich hier.
Literatur zu diesen Themen:
Vektor-Netzwerk-Analysator (nach DG8SAQ).
Ausgezeichnete Messteschnische Untersuchungen sind heute für jeden Funkamateur möglich. Es muss kein Netzwerkanalysator von Rohde&Schwarz sein. Auf meiner Seite über den VNWA von DG8SAQ gibt's weitere Informationen.
