Mantelwellensperre

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Ursachen von Mantelwellen

Symmetrische Antennen sind selten absolut symmetrisch. Hauser, Bäume, oder Gelände verursachen eine Unsymmetrie  und somit unerwünschte Mantelwellen.

  • Mittels eines Symmetriergliedes ( BALUN, Mantelwellensperre ) können die störenden Mantelwellen unterdrückt werden.
  • Die Entstehung  von Mantelwellen wird in der nachstehenden Zeichnung erklärt!
  • Also Mantelwellen fliessen auf der Aussenseite des Koaxialkabels zurück zum Transceiver und  Erdpotential und verursachen HF – Störungen
  • Weil der Schirm des Koaxialkabels an Erde liegt, gelangen diese Mantelwellen via Transceiver und Netzgerät in die 230 V / 400 V  AC Hausinstallation.
  • Dadurch können TV, BCI und anderen  Störungen hervorgerufen  werden !
  • Mantelwellen können aber auch durch andere  Gründe entstehen, wenn der Koaxialkabelschirm der Zuleitung als Antenne wirkt.

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Entstehung  Mantelwellen

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Quelle: Zeichnung HB9LCD

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Mantelwellensperre

Kurze Repetition zum Koaxialkabelaufbau :

  • Der äußere Metallmantel des Koaxialkabels wirkt als Faraday – Käfig ( Erdpotential ) und sorgt für eine Abschirmung des signalführenden Innenleiters gegen äussere elektrische Störfelder.
  • Der Metallmantel des Koaxialkabels wird gleichzeitig als Rückleiter für das HF – Signal benutzt und sorgt dafür, dass die HF ohne Abstrahlung zur Antenne übertragen wird.
  • Die Eindringtiefe des HF – Signals beträgt ( Skin-Effektes )  ca.  0.02 mm in „Seele“ und „Innenteil des Metallmantels“
  • Auf dem Metallmantel ist also einerseits aussen
  • „Erdpotential“ und innen „HF – Rückstrom“
  • Mantelwellen breiten sich also auf der Außenseite des Koaxialkabelmantels aus und können mit einem BALUN oder aussen angebrachten Mantelwellensperre unterdrückt werden.

Die Drosselwirkung einer Mantelwellensperre besteht darin, dass man mittels induktivem  und ohmschen Widerstand den Stromfluss der Mantelwelle auf der Aussenseite des Koaxialkabels begrenzt.

Die Mantelwellensperre hat also keinen ( oder fast keinen ) Einfluss auf das Sendesignal.

Die Mantelwellensperre wird in den meisten Anwendungen beim Speisepunkt der Antenne eingebaut, da hier eine Asymmetrie, wie oben beschrieben, vorliegt.

In andern Fällen ist auch ein Einsatz einer Mantelwellensperre bei der Funkstation sinnvoll, um anderweitige HF – Beeinflussung wie QRN beseitigt werden konnten. ( Anwendung je nach Situation,  ausprobieren ! )

Wichtig ist, dass das Koaxialkabel nur auf der Stationsseite am zentralen Erdpunkt angeschlossen ist, da sonst die Mantelwellensperre überbrückt würde und nutzlos ist.

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Unsymmetrische Antennen

Der Einsatz einer Mantelwellensperre ist bei allen asymmetrischen Antennen am Speisepunkt sinnvoll wie :

  • Groundplanes
  • Windoms – Antennen
  • Langdrahtantennen
  • etc.
 

Mantelwellensperren , Typen :

  • Luftspule                               ( kann einfach selbst hergestellt werden )
  • Ferritspule                            ( Kann mit Ferritkern selbst hergestellt werden )
  • W2DU – „BALUN“                 ( kommerzielles Produkt, kaufen )
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W2DU „BALUN“

Auf dem Koaxialkabel sind Ferrithülsen auf einer Länge von ca. 30 cm aufgefädelt.

Der W2DU „BALUN“ hat nur eine Windung, darum sind einige „ausgesuchten“ Ferrithülsen notwendig, um eine gute Sperrwirkung zu erreichen.

Kommerzielles Produkt :

Im Gegensatz zu den Mantelwellensperren Typ „Luftspule“ und „Ferritkern“ ist der ohmschen Widerstandsanteil ( Rs ) relativ gross, was zu einer Wärmabgabe  ( bei grosser Leistung ! ) unter den aufgefädelten Ferrithülsen und wärmebeständigen Koaxialkabel aus Teflon führt.

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Quelle: Foto HB9LCD

Wetterfeste  Ausführung, eingeschrumpfte Ferrithülsen.

 

Spezifische Eigenschaften eines W2DU – „BALUN“

  • Diese von W2DU entwickelte Lösung besteht aus „geeigneten Ferrithülsen“, die auf einer Länge von 30 cm aufgefädelt sind.
  • Die Drossel besteht hier sozusagen aus einer Spule mit nur einer Windung.
  • Da eine Spule mit nur einer Windung eine sehr geringe Induktivität hat, müssen sehr viele Ferrithülsen hintereinandergeschaltet werden, um eine ausreichende Sperrwirkung zu erzielen.
  • Es kann auf ein Gehäuse verzichtet werden, da sich das Kabel mit Ferrithülsen elegant „einschrumpfen“ lässt !
  • Die verwendeten Ferrite wirken kaum mehr als Induktivitäten, sondern haben einen hohen „Realanteil“ in Form eines ohmschen Widerstands.
  • Daher werden die Mantelwellen zum Großteil in Wärme umgesetzt.
  • Aus diesem Grunde sind die Ferrithülsen auf wärmebeständigem RG142B/U aus Teflon aufgefädelt.
  • Nach meiner Meinung bevorzuge ich die Lösung einer Mantelwellensperre nach dem „W2DU Prinzip“

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Viel Spass beim Hobby

73, HB9LCD Ruedi