Die Antenne strahlt ab, das Koaxkabel bringt die Leistung dorthin. Wichtig sind die Antennenformen, der Antennengewinn, das Stehwellenverhältnis (SWR) und die Kabeldämpfung – und daraus die abgestrahlte Leistung (ERP bzw. EIRP), die für Klasse N auf 10 W begrenzt ist.
Das lernst du: Antennen · Übertragungsleitungen · Anpassung, Transformation, Symmetrierung und Mantelwellen · Strahlungsleistung (EIRP und ERP)
Der Lernstoff
Speiseleitung und Stehwellenverhältnis
Eine Speiseleitung hat einen Wellenwiderstand — eine Zahl, die sich aus ihrem Aufbau ergibt und nicht aus ihrer Länge. Bei Koaxialkabeln sind 50, 60 und 75 Ω üblich; 50 Ω ist der Standard der Funkgeräte, 75 Ω der der Fernsehtechnik. Passt die Antenne zu dieser Zahl, nimmt sie die ganze hingeschickte Leistung auf. Passt sie nicht, läuft ein Teil der Leistung zurück, überlagert sich mit der hinlaufenden Welle zu einem stehenden Muster — daher der Name — und das Verhältnis der beiden misst man als SWR. Wichtig ist zu wissen, welcher Wert gut ist: 1 ist das Beste, denn 1 heißt „nichts läuft zurück“. Größere Zahlen sind schlechter, und unendlich heißt Totalreflexion. Eine 0 kann es gar nicht geben. Kabel sind nicht verlustfrei, und die Verluste steigen mit der Länge UND mit der Frequenz — auf 70 cm frisst dasselbe Kabel mehr als auf 2 m, und auf UKW macht ein langes, dünnes Kabel mehr Verlust als der Gewinn der Antenne einbringt. Daraus folgt die schönste Falle der Prüfung: verlängert man das Kabel, wird das gemessene SWR BESSER. Nicht weil die Antenne besser passt — an der hat sich nichts geändert — sondern weil das längere Kabel die rücklaufende Welle stärker dämpft, bevor sie das Messgerät erreicht. Dämpfung erhöht, reflektiertes Signal verringert: das Messgerät lügt nicht, es sieht nur weniger. Wer so ein Anpassgerät bauen wollte, hätte ein Heizgerät gebaut. Bei den Steckern gilt die Regel, dass ein Steckverbinder selbst eine kleine Leitung ist: nur Bauformen mit durchgehend gleichem Wellenwiderstand taugen für hohe Frequenzen, und das sind N und SMA. BNC geht mäßig, Cinch ist Niederfrequenztechnik und hat im Hochfrequenzweg nichts zu suchen. In der Klasse E kommt eine Einsicht dazu, die häufig falsch erinnert wird: der Wellenwiderstand einer Leitung hängt NICHT davon ab, was am Ende angeschlossen ist. Er ergibt sich allein aus dem Aufbau — Durchmesser der Leiter, Abstand, Dielektrikum — und ist im Hochfrequenzbereich etwa konstant. Ein 50-Ohm-Kabel bleibt ein 50-Ohm-Kabel, auch wenn eine unpassende Antenne daran hängt; was sich ändert, ist nur das SWR. Der zweite neue Gedanke ist die Symmetrie: unsymmetrisch heißt eine Leitung, wenn ihre beiden Leiter verschieden geformt sind, und das trifft auf jedes Koaxialkabel zu. Die symmetrische Paralleldrahtleitung hat dafür zwei echte Vorteile — weniger Dämpfung und eine höhere Spannungsfestigkeit — und einen Nachteil, der sie in der Praxis verdrängt hat: sie strahlt, wenn sie nicht sauber verlegt ist. Deshalb nimmt man innerhalb der Station hochwertiges Koaxialkabel. Und ein praktischer Punkt, der genau dort zuschlägt, wo man es gut meint: Netzkabel und HF-Speiseleitungen ordentlich zusammen in einen Kabelkanal zu legen bringt HF ins Versorgungsnetz — parallel geführte Leiter koppeln.
Wellenwiderstand Koax
50, 60 und 75 Ohm
Hängt vom Aufbau ab, nicht von der Länge.
50 Ohm
Standard im Funk
75 Ohm ist Fernsehtechnik.
300 und 600 Ohm
symmetrische Leitungen
Bandleitung und Hühnerleiter — kein Koaxialkabel.
SWR 1
beste Anpassung
Nichts läuft zurück.
SWR größer als 1
schlechter
Ein Teil der Leistung läuft zurück.
SWR unendlich
Totalreflexion
Ein SWR von 0 gibt es nicht.
Fehlanpassung, Kabelschaden
Reflexionen, SWR steigt
Nicht die Antenne wird überlastet, sondern die Endstufe gefährdet.
Kabelverluste
steigen mit Länge und Frequenz
Auf 70 cm mehr als auf 2 m.
Kabel verlängert
SWR sieht besser aus
Dämpfung erhöht, Rücklauf verringert — die Antenne ist unverändert.
Stecker über 300 MHz
N und SMA
BNC nur mäßig, Cinch gar nicht.
Dipol zu tief resonant
beide Enden kürzen
Kürzer heißt höhere Frequenz.
Dipol zu hoch resonant
beide Enden verlängern
Länger heißt tiefere Frequenz.
Sendeleistung
ändert die Resonanz nicht
Resonanz hängt an der Länge, nicht an der Leistung.
Wellenwiderstand
unabhängig vom Leitungsabschluss
Im HF-Bereich etwa konstant — er kommt aus dem Aufbau, nicht aus dem, was hinten dranhängt.
Für HF in der Station
hochwertiges Koaxialkabel
Gegen unerwünschte Abstrahlungen.
N-Stecker
50 Ohm bis in den GHz-Bereich
Und die höchste Spannungsfestigkeit für große Leistungen.
Unsymmetrische Leitung
die beiden Leiter sind verschieden geformt
Zum Beispiel Koaxialkabel.
Paralleldrahtleitung
weniger Dämpfung, hohe Spannungsfestigkeit
Der Vorteil gegenüber Koax.
Netz- und HF-Kabel im Kanal
Einkopplung ins Versorgungsnetz
Ordnung sieht gut aus und schafft ein Störproblem.
Merken: SWR 1 ist das Ziel, größer ist schlechter, 0 gibt es nicht. Kabelverlust wächst mit Länge und Frequenz — und genau deshalb sieht ein längeres Kabel das SWR besser aus, ohne dass die Antenne besser wäre. Länge und Frequenz sind gegenläufig: zu tief resonant heißt kürzen, zu hoch resonant heißt verlängern. Neu in der Klasse E: der Wellenwiderstand kommt aus dem Aufbau, nicht vom Abschluss. Koax ist unsymmetrisch, die Paralleldrahtleitung symmetrisch und verlustärmer. Der N-Stecker hält 50 Ω bis in den GHz-Bereich. Und Netz- und HF-Kabel gehören nicht in denselben Kanal.
Eine Antenne ist ein Stück Draht, das mit der Wellenlänge zusammenpassen muss — und daraus ergeben sich zwei Grundbauarten. Die eine ist in sich vollständig: ein Halbwellendipol, der frei in der Luft hängt und keine Erde braucht (nach Hertz benannt). Die andere ist nur eine HALBE Antenne, ein Viertelwellenstrahler, und die fehlende Hälfte übernimmt die Erde oder ein Blech oder ein Bündel Drähte darunter — das ist die Marconi-Antenne, gegen Erde erregt. Am Auto ist das Dach dieses Gegengewicht, bei einer Groundplane sind es die schräg abgespreizten Radials. Radials sind also Gegengewicht, nicht Strahler: sie sind weder Reflektor noch Direktor, denn diese beiden Begriffe gehören zur Yagi-Antenne, wo zusätzliche Stäbe die Strahlung in eine RICHTUNG lenken. Damit ist auch die zweite Frage entschieden, die praktisch wichtigere: rundum oder gerichtet? Eine Richtantenne sammelt Energie in eine Richtung und ist deshalb im Weitverkehr überlegen — aber sie ist blind für alles andere. Wer mit vielen Stationen im Umkreis sprechen will oder möglichst viele Relais in der Umgebung erreichen will, braucht das Gegenteil: einen Rundstrahler, und der gehört möglichst hoch, also aufs Hausdach. Auf UKW entscheidet nämlich vor allem die Höhe über die Reichweite; eine Antenne auf dem Dachboden strahlt gegen Dachziegel und Balken. Ferritantennen schließlich sind Empfangsantennen für lange Wellen, sie haben auf 2 m nichts zu suchen. Und die Langdrahtantenne ist der Grenzfall der Wellenlänge: auf Kurzwelle ist ein langer Draht praktisch, auf UKW wäre er viele Wellenlängen lang und würde völlig unkontrolliert strahlen — deshalb benutzen Funkamateure sie in der Regel nur auf Kurzwelle. Die Klasse E erweitert die Formenlehre um zwei Gedanken. Erstens die geschlossene Schleife: eine Delta-Loop ist ein Dreieck aus drei gleich langen Drahtstücken, und ein Faltdipol ist ein zum Ring geschlossener Dipol — deshalb braucht er eine GANZE Wellenlänge Draht, obwohl er so lang ist wie ein Halbwellendipol. Eine Sendeschleife hat im Nahfeld überwiegend ein magnetisches Feld, im Unterschied zum Draht. Zweitens der Gewinn durch Länge und Fläche: ein 5/8-Lambda-Strahler bündelt flacher als ein Viertelwellenstrahler und hat deshalb mehr Gewinn, was ihn für den Mobilbetrieb auf VHF und UHF beliebt macht. Und im Mikrowellenbereich bündelt man mit einem Parabolspiegel, in dessen Brennpunkt eine Erregerantenne sitzt — der Spiegel muss dafür mindestens fünf Wellenlängen Durchmesser haben, sonst ist er gegenüber der Welle zu klein, um sie zu formen. Beim Rechnen ist die Reihenfolge wichtig: erst die Wellenlänge bestimmen, dann den Bruchteil nehmen. Für 28,5 MHz sind das 300 geteilt durch 28,5 gleich 10,5 m, und fünf Achtel davon sind 6,58 m.
Hertz-Antenne
Halbwellendipol, frei
Braucht kein Gegengewicht.
Marconi-Antenne
λ/4 gegen Erde erregt
Die fehlende Hälfte übernimmt Erde oder Blech.
Groundplane
λ/4 mit Radials
Die Radials sind das Gegengewicht.
Radials
elektrische Gegengewichte
Nicht Reflektoren, nicht Direktoren.
Reflektor und Direktor
gehören zur Yagi
Sie bündeln in eine Richtung.
Rundstrahler
in alle Richtungen
Für Runden im Umkreis und für viele Relais.
Richtantenne
in eine Richtung
Weit, aber blind nach den Seiten.
Bester Platz auf UKW
hoch, freistehend
Rundstrahler auf dem Hausdach; nicht der Dachboden. Die Dachmitte gilt für das Fahrzeugdach.
Langdraht
in der Regel nur auf Kurzwelle
Auf UKW viele Wellenlängen lang und unkontrolliert.
Ferritantenne
Empfang langer Wellen
Für 2 m ungeeignet.
Delta-Loop
Schleife aus drei gleich langen Stücken
Ein Dreieck.
Faltdipol
Drahtlänge eine ganze Wellenlänge
Zum Ring geschlossener Dipol — die Länge ist doppelt so groß wie beim einfachen.
Drahtantenne auf KW
darf beliebig lang sein
Angepasst wird dann mit einem Anpassgerät.
Magnetische Antenne
starkes Magnetfeld im Nahfeld
Eine Sendeschleife.
Gebräuchlich auf KW
Langdraht, Yagi-Uda, Dipol, Windom, Delta-Loop
Gut für das 80-m-Band
Dipol, Delta-Loop, W-3-D-Z-Z
Buchstabiert: Whiskey drei Delta Zulu Zulu.
5/8-λ statt λ/4
mehr Gewinn
Deshalb für Mobilbetrieb auf VHF und UHF beliebter.
5/8 λ auf 28,5 MHz
6,58 m
Erst λ rechnen (10,5 m), dann fünf Achtel davon.
Parabolspiegel
Spiegelkörper mit Erregerantenne
Der Feed sitzt im Brennpunkt. Für den Mikrowellenbereich.
Spiegeldurchmesser
mindestens fünf Wellenlängen
Sonst bündelt er nicht mehr sinnvoll.
Richtantenne und Nachbar
so hoch und weit weg wie möglich
Abstand hilft mehr als jedes Filter.
Merken: Hertz ist die ganze Antenne, Marconi die halbe gegen Erde — und die Radials einer Groundplane sind ihr Gegengewicht, nicht ihre Strahler. Reflektor und Direktor gehören zur Yagi. Für Runden und für viele Relais nimmt man einen Rundstrahler, und zwar so hoch wie möglich. Den Langdraht gibt es in der Regel nur auf Kurzwelle. Neu in der Klasse E: Delta-Loop ist ein Dreieck, der Faltdipol braucht eine GANZE Wellenlänge Draht, 5/8 Lambda hat mehr Gewinn als Lambda-Viertel, und ein Parabolspiegel braucht mindestens fünf Wellenlängen Durchmesser. Beim Rechnen erst λ, dann den Bruchteil.
Leistung ist im Amateurfunk nicht eine Zahl, sondern drei verschiedene Fragen, und jede hat ihren eigenen Messpunkt. PEP fragt: was verlässt den Sender? Gemessen am Senderausgang, die Antenne bleibt außer Betracht. ERP und EIRP fragen: was kommt in der Hauptstrahlrichtung heraus? Dafür braucht man einen Vergleichsmaßstab, und es gibt zwei davon — den Halbwellendipol (ERP) und den isotropen Kugelstrahler (EIRP). Das I in EIRP ist das I von isotrop, und weil der Dipol gegenüber dem Kugelstrahler selbst schon 2,15 dB gewinnt, ist EIRP immer der größere Wert. Daraus folgt, warum der Gesetzgeber je nach Band verschieden begrenzt. Auf Kurzwelle begrenzt er die Senderleistung (PEP), weil die Antennen dort selten großen Gewinn haben. Bei der Klasse N und bei Relaisfunkstellen begrenzt er die gestrahlte Leistung, weil dort eine Richtantenne den Unterschied ausmacht — fünf Watt an einer Antenne mit Gewinn können die Grenze von 10 W EIRP schon überschreiten. Wer das versteht, muss die Tabelle nicht raten: die Frage nach der Einheit verrät schon, worauf es ankommt. In der Klasse E werden die Begriffe genauer gefasst, und der Unterschied liegt allein im ZEITFENSTER, über das gemittelt wird. PEP mittelt über eine einzige Periode der Hochfrequenzschwingung — also über einen winzigen Augenblick — und zwar genau an der höchsten Spitze der Modulationshüllkurve, gemessen an einem reellen Abschlusswiderstand. Es ist damit die größte Leistung, die im Betrieb überhaupt vorkommt. Die mittlere Leistung mittelt dagegen über ein Zeitintervall, das im Verhältnis zur Periode der TIEFSTEN Modulationsfrequenz ausreichend lang ist — sie glättet also über die ganze Sprache hinweg und ist bei SSB viel kleiner als PEP. Beide Werte beschreiben dasselbe Signal; wer sie verwechselt, verwechselt nicht die Messstelle, sondern die Mittelungsdauer. Und Achtung bei den Grenzwerten der AFuV: nur wo eine Grenze in Watt PEP angegeben ist — Klasse A und Klasse E —, ist der Spitzenwert gemeint. Für die Klasse N und für Relaisfunkstellen steht die Grenze dagegen als GESTRAHLTE Leistung da, in EIRP oder ERP. Die Einheit verrät also, welche Frage gestellt ist: PEP fragt nach dem Sender, EIRP und ERP fragen nach dem, was herauskommt.
PEP
Spitzenleistung
Spitze der Hüllkurve, am Senderausgang gemessen. Die Antenne zählt nicht mit.
ERP
Bezug: Halbwellendipol
Effektive Strahlungsleistung. Kein I im Namen, also nicht isotrop.
EIRP
Bezug: isotroper Strahler
Das I steht für isotrop — der Kugelstrahler ist der Maßstab.
Klasse N
10 W
EIRP auf 2 m und 70 cm, ERP auf 10 m. Gestrahlt, nicht gesendet: der Antennengewinn zählt mit.
Klasse E
100 W PEP
So auf Kurzwelle. Auf 2 m und 70 cm nur 75 W, über 1300 MHz nur 5 W.
Klasse A
750 W PEP
Zwei Ausnahmen: 150 W im 30-m-Band, 75 W über 1300 MHz.
Relais
50 W ERP
Oberhalb 30 MHz. Die einzige Stelle im Katalog, an der 50 W ERP als Grenzwert steht.
PEP genau
über EINE HF-Periode gemittelt
Und zwar an der höchsten Spitze der Modulationshüllkurve, an einen reellen Abschlusswiderstand.
Mittlere Leistung
über ein langes Zeitintervall gemittelt
Lang gegenüber der Periode der TIEFSTEN Modulationsfrequenz.
Der Unterschied
welches Fenster gemittelt wird
PEP ein sehr kurzes am Maximum, die mittlere Leistung ein langes über alles.
Merken: Das I in EIRP ist das I von isotrop; ERP hat kein I und bezieht sich auf den Halbwellendipol. Weil der Dipol gegenüber dem Kugelstrahler schon 2,15 dB gewinnt, ist EIRP immer der größere Wert: EIRP = ERP mal 1,64. Die Zahlen von unten nach oben: N zehn, E hundert, A siebenhundertfünfzig. In der Klasse E zählt die Mittelungsdauer: PEP über EINE HF-Periode am Hüllkurvenmaximum, die mittlere Leistung über ein Fenster, das lang ist gegenüber der tiefsten Modulationsfrequenz. Und die Einheit des Grenzwerts sagt, was gemeint ist: PEP bei den Klassen A und E, gestrahlte Leistung (EIRP oder ERP) bei der Klasse N und bei Relais.
NG101Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?ab Klasse N
Transistor
Erde
Antenne
Diode
Lösung und Erklärung zeigen
Richtig ist C: Antenne
Kniff: Das Zeichen hat nur einen Anschluss, und der sitzt unten. Alles, was nur einen Anschluss hat, ist kein Bauteil im Stromkreis, sondern ein Übergang nach außen: hier das Dreieck nach oben geöffnet, also die Antenne — die Stelle, an der die Leitung endet und die Energie als Welle in den Raum geht. Die offene Fläche oben soll genau das andeuten. Verwechslungsgefahr besteht mit der Diode, die ebenfalls ein Dreieck enthält. Der Unterschied: das Diodendreieck liegt zwischen zwei Anschlüssen in einer durchgehenden Leitung und hat an der Spitze einen Querstrich. Hier fehlt beides.
Warum die anderen nicht stimmen:
Transistor – Ein Transistor hat drei Anschlüsse, denn mit dem einen steuert er den Strom zwischen den beiden anderen. Sein Zeichen zeigt einen senkrechten Balken mit zwei schräg abgehenden Leitungen, eine davon mit Pfeil, meist in einem Kreis. Das Bild hat einen einzigen Anschluss, keinen Pfeil und keinen Kreis.
Erde – Das Erdungszeichen hat zwar auch nur einen Anschluss, sieht aber anders aus: ein senkrechter Strich, unter dem drei waagerechte Striche liegen, die nach unten immer kürzer werden. Hier gibt es kein Bündel waagerechter Striche, sondern ein Dreieck, und es sitzt oben am Ende der Leitung, nicht unten.
Diode – Das Diodenzeichen ist ein Dreieck mit einem Querstrich an der Spitze, und es liegt zwischen zwei Anschlüssen in einer durchgehenden Leitung — der Strom soll ja hindurchfließen. Im Bild gibt es keinen Querstrich und nur einen Anschluss; die Leitung endet an dem Dreieck.
Jetzt üben
Jeder Abschnitt einzeln – im Trainer als Lernrunde oder hier mit allen Lösungswegen.
