Indikator zur Überprüfung der Feeder-Symmetrie return
Lämpchenindikator
Projekt: Lämpchenindikator zur Überprüfung der Feeder-Symmetrie
Kontakt: DL2LTO
 
Einleitende Worte:
Besonders für symmetrische Speiseleitungen ist es sehr interessant zu sehen, ob und wie viel Strom in beiden Feederkabeln fließt. Dazu kann ein Indikator nach der Glühlämpchenmethode angewandt werden.
Der Indikator mit zwei Glühlampchen zeigt an, ob in beiden Feederleitungen der Antenne die Stromverteilung beim Senden gleich ist. Eine Antenne soll ja gut funktionieren. Nicht nur gut angepasst sein, sondern auch Leistung abstrahlen! Das ist besonders bei QRP sehr wichtig. Um das zu kontrollieren, sollten die Antennenströme gemessen werden.
Bei der hier realisierten Hühnerleiterspeisung reicht ein einfacher Stromwandler, der mir die Symmetrie auf der Feederleitung anzeigt. Dabei sollten zwei Größen betrachtet werden.
Zum einen der Antennenstrom. Und zwar bei einer definierten Frequenz und Leistung, das ist ganz wichtig. Weiterhin die Qualität der Symmetrierung.
Man braucht nicht unbedingt die Absolutwerte zu analysieren. Viel einfacher geht das mit der hier gezeigten Methode als relativer Antennenstromindikator.
Indikator in beide Feerleitungen eingeschleift ...
Mit einem symmetrischen Koppler,siehe Z-Match, kann sehr schön gezeigt werden, wie bei gleicher Leistung die Helligkeit der Lämpchen bei den unterschiedlichen Frequenzen bei der Abstimmung variiert. Die Helligkeit sollte auf beiden Feederzweigen immer gleich stark sein, dann ist die Symmetrie auf der Feederleitung gut.
Die Helligkeitsunterschiede sind wie folgt erklärbar.
Je nach Frequenz befindet sich am Ende der Feederleitung ein mehr oder weniger ausgeprägter Strombauch. Und nur ein Strombauch bringt die Lämpchen zum Leuchten. Je weiter man sich vom Strombauch entfernt, um so schwächer leuchten die Lämpchen.
Auch kann man den Stromwandler auf eine andere Stelle der Leitung positionieren und wird feststellen, dass sich die Helligkeit der Lämpchen bei der gleichen Frequenz und gleichen Leistung verändert.
Symmetrie ...
Symmetrie auf der Feederleitung:
Die Frequenz wird nicht verändert. Der Indikator wird an verschiedene Stellen nacheinander auf der Feederleitung eingeschleift. Wenn annähernd Symmetrie eingestellt wurde, sollten beide gegenüberliegende Glühlämpchen immer mit der gleichen Helligkeit zu sehen sein. Es hängt also immer von dem Meßpunkt ab, gleiche Frequenz vorausgesetzt.
Unsymmetrie ...
Unsymmetrie auf der Feederleitung:
Die Frequenz wird nicht verändert. Der Indikator wird an verschiedene Stellen nacheinander auf der Feederleitung eingeschleift. Die gegenüberliegenden Glühlämpchen leuchten mit unterschiedlicher Helligkeit. Das ist ein Zeichen der Unsysmmetrie und sollte uns veranlassen nach den möglichen Ursachen zu suchen.
Schaltungsskizze:
Schaltungsskizze
Auf den Ringkern sind sekundär ca. 10 Windungen aufzubringen. Der Feederleiter stellt eine Windung dar und geht direkt durch den Ringkern. Beachte, dass mehr Sekundärwindungen weniger Sekundärstrom erzeugen. Das Verhältnis 10:1 der Windungen ist ein guter Kompromiß. Für einen Primärstrom von 1A stellt die Leistung an 50 Ω ca. 1 W dar.
Ich habe eine Spannungsverdopplerschaltung mit zwei Germaniumdioden gewählt.Die Spannung über dem Widerstand wird durch die Spannungsverdopplerschaltung gleichgerichtet. Das ergibt eine 2,8 fache Spannung gegenüber der Eingangsspannung, abzüglich der Spannungsabfälle über die Dioden.
Als Anzeige dienen 2 gleiche Glühlämpchen, die man aus einer Menge auf Paarigkeit aussuchen sollte. Ist aber kein muss.
Die Anzeige ist nicht kalibriert und wird nur für eine Relativmessung angewendet. Das reicht ja auch.
Der optionale Vorwiderstand, hier gestrichelt gezeichnet; ist bei QRP eigentlich nicht notwendig. Bei 100 Watt können die Lämpchen aber schon mal sehr hell aufleuchten und durchbrennen. Richtwert 5 KΩ muss probiert werden.
Durch Abstimmung mit dem symmetrischen Koppler sollten beide Feederzweige möglichst gleichmäßig arbeiten, symmetrisch sein.
Layoutvorschlag:
Layoutvorschlag auf Millimeterpapier Layoutvorschlag auf Millimeterpapier
Fliegende Entwurfsskizze für das Ritzlayout auf Millimeterpapier.
geritzte Platine geritzte Platine
Und das ist das Ergebnis. Links die Indikatorplatine und rechts die sogenannte "Kurzschlussplatine". Dazu sage ich am Ende noch was.
Nimm Kupferlackdraht z.B. 0,5mm und wickle ca. 8 bis 10 Windungen auf einem FT 50-61 oder FT 84-61 Ringkern. An den beiden Enden der Windung wird nach Gleichrichtung die Spannung gemessen. Ein HF-Strom entlang des Drahtes, der durch die Mitte des Ringkerns führt, erzeugt eine HF-Spannung in der Windung des Ringkerns. Man prüft mit diesem einfachen Stromprüfer beide Feederseiten der Speiseleitung gleichzeitig. Der relative Strom der beiden Seiten wird kontrolliert. Diese Anordnung lässt keine absolute Strommessung zu, wie sie mit einem kalibrierten HF-Amperemeter möglich ist. Es ist jedoch ganz brauchbar, um die relative Stromstärke und die relative Stromsymmetrie eines Speiseleitungssystems zu kontrollieren. Dabei ist zu beachten, dass der Strom an einem einzelnen Punkt der Speiseleitung in Abhängigkeit von der Frequenz variiert. Das bedeutet, dass die abgelesenen Werte bei verschiedenen Frequenzen nicht miteinander vergleichbar sind!
Erinnert sei auch daran, die Eingangsleistung während des Tests klein zu halten.
Ein abschließendes Wort über die Speiseleitungssymmetrie bzw. Unsymmetrie:
Es ist richtig, dass Unsymmetrie des Stroms eine gewisse Abstrahlung der Speiseleitung verursacht, aber auch dies ist Strahlung. Ernsthaft ist, dass Unsymmetrie mit anderen unerwünschten Effekten verbunden ist. Ein Symptom dafür kann sein, dass ein Teil der Antenne als ein endgespeister Draht gegen Erde arbeitet. Der HF-Stromfluss verschwindet auch in ein verlustreiches Erdsystem, wo es nur heizt und wenig abstrahlt. Somit ist es sinnvoll, die Unsymmetrie zu minimieren.
Details vom Indikator:
Die Montage erfolgt auf einer einseitig mit Kupferfolie beschichteten Leiterplatine. Abmaße in dem speziellen Fall 50 x 50mm.
Wie bereits gesagt kommt es nur darauf an, Relativwerte angezeigt zu bekommen. Das Ablesen von Abolutwerten ist nicht erforderlich. Kann man natürlich machen. Dann muss die Anzeige durch ein Instrument ersetzt werden und eine Kalibrierung ist zu machen. Hier einanschauliches Beispiel dazu.
Glühlämpchenindikator
Ansicht auf Lötseite
Layoutseite. Gut zu erkennen die beiden Drahtbrücken, die bei höherer Leitung durch einen Vorwiderstand ersetzt werden müssen.
Kurzschlussplatine
Platine der Kurzschlussbrücke.
angeschlossener Glühlämpchenindikator
Für das richtige Funktionieren des ‚Zwei-Lämpchen-Indikators‘ ist der symmetrische Aufbau entscheidend.
Zur Messung mit dem ‚Zwei-Lämpchen-Indikator‘ muss die Ausgangsleistung des Senders soweit herunter geregelt werden, dass diese 2 Watt nicht übersteigt. Erst jetzt den Lämpchenindikator in die Feederleitung einschleifen. Die Sendeleistung wird nun langsam so weit erhöht, dass die Lämpchen mittelhell leuchten.
Die Anpaßmittel an der Antenne werden nun so lange verändert, bis beide Lämpchen etwa gleich hell aufleuchten.
Die Brauchbarkeitsgrenze des Lämpchenindikators bestimmt weitestgehend die Empfindlichkeit der beiden Lämpchen und der symmetrische Aufbau.
Einheit von Indikator- und Kurzschlussplatien
Kompletter Indikator im eingeschleiften Zustand.
Einheit von Indikator- und Kurzschlussplatien
Zur Meßanzeige wird der Indikator so in die Feederleitung eingschleift, dass beide Lämpchen zu sehen sind. Dazu ist die Feederleitung zu unterbrechen. Mit geringer Leistung wird nun abgstimmt und die Lämpchen sind zu beobachten.
Ist die Abstimmung OK und beide Lämpchen brennen gleich hell, ist der Indikator umzudrehen und die Feederleitung wieder über die rückseitige Kurzschlussbrücke zu verbinden.
Man kann auch nach erfolgreicher Abstimmung beide Feeder mit einer einfachen Kupplung verbinden. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass ich alles immer zusammen habe. Das Umstecken dauert nicht länger als 30 Sekunden.