Anpassung, Transformation, Symmetrierung und Mantelwellen Klasse N
Abschnitt 3.7.3 · Antennen und Übertragungsleitungen · Technische Kenntnisse Klasse N. 5 Fragen, jede mit Erklärung.
Auf dieser Seite stehen alle 5 Prüfungsfragen zum Thema Anpassung, Transformation, Symmetrierung und Mantelwellen (Kapitel „Antennen und Übertragungsleitungen“). Überlege erst selbst und klappe dann die Lösung auf: Dort steht der Lösungsweg und bei jeder falschen Antwort, welcher Denkfehler dahintersteckt.
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.
NG301Bei welchem Stehwellenverhältnis (SWR) ist eine Antenne am besten an die Speiseleitung angepasst?ab Klasse N
∞
0
3
1
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Richtig ist D: 1
Kniff: Sortiere die vier Zahlen danach, was sie über die rücklaufende Welle sagen. Das SWR ist ein Verhältnis von Spannungsmaximum zu Spannungsminimum auf der Leitung und kann deshalb nie unter 1 fallen. Die kleinste Zahl der Liste ist also nicht die Antwort — die beste Anpassung ist der kleinste Wert, den es überhaupt gibt.
Warum die anderen nicht stimmen:
∞ – Unendlich ist der schlechteste denkbare Wert, nicht der beste: die Welle wird vollständig zurückgeworfen, das ist Totalreflexion.
0 – Hier wird angenommen, weniger sei immer besser. Ein SWR von 0 gibt es aber nicht, weil das Minimum der Spannung auf der Leitung nie größer sein kann als das Maximum.
3 – 3 ist ein wirklich vorkommender, aber schlechter Wert: ein merklicher Teil der Leistung läuft zurück. Alles über 1 ist bereits Fehlanpassung, und danach ist nicht gefragt.
NG302Worauf deutet die dargestellte Anzeige des SWR-Meters hin?ab Klasse N
Eine zu geringe Sendeleistung
Eine zu hohe Sendeleistung
Eine gut angepasste Antenne
Eine schlecht angepasste Antenne
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Richtig ist D: Eine schlecht angepasste Antenne
Kniff: SWR heißt Stehwellenverhältnis. Es vergleicht, wie viel der hingeschickten Leistung von der Antenne abgestrahlt wird und wie viel zum Sender zurückläuft. Der beste Wert ist 1: dann wird alles abgestrahlt. Je weiter der Balken nach rechts geht, desto schlechter; am rechten Ende steht Unendlich, und das bedeutet, dass alles zurückkommt — etwa bei einem Kurzschluss, einem Kabelbruch oder einer völlig unpassenden Antenne. Genau dort steht der Balken hier. Die Skala läuft also umgekehrt zur Gewohnheit: ein voller Balken ist nicht gut, sondern schlecht. Zur Sendeleistung sagt dieser Balken nichts; die steht auf der unteren Reihe des anderen Balkens und liegt bei etwa 10 von 20.
Warum die anderen nicht stimmen:
Eine zu geringe Sendeleistung – Die Sendeleistung steht nicht auf dem SWR-Balken, sondern auf der unteren Zahlenreihe des großen Balkens links; dort ist er zur Hälfte gefüllt, also bei etwa 10 von 20. Das SWR-Meter zeigt das Verhältnis von hin- und zurücklaufender Leistung und würde auch bei winziger Leistung denselben schlechten Wert anzeigen.
Eine zu hohe Sendeleistung – Auch dies wäre am linken Balken abzulesen, nicht am SWR-Balken, und er steht dort nur bei etwa der Hälfte. Ein hohes Stehwellenverhältnis entsteht nicht durch zu viel Leistung, sondern durch eine unpassende Antenne oder ein defektes Kabel. Allerdings wird es bei hoher Leistung gefährlich: die zurücklaufende Leistung kann die Endstufe zerstören.
Eine gut angepasste Antenne – Eine gut angepasste Antenne zeigt sich an einem SWR nahe 1, der Balken wäre also links fast leer. Hier ist er fast bis zum Unendlich-Zeichen am rechten Rand gefüllt — das ist der schlechteste mögliche Wert. Wer die Skala wie einen Lautstärkebalken liest und denkt „voll ist gut“, fällt genau hier herein.
NG303Fehlanpassungen oder Beschädigungen von HF-Übertragungsleitungen führen ...ab Klasse N
zu einer Überbeanspruchung der angeschlossenen Antenne.
zu Reflexionen des übertragenen HF-Signals und einem erhöhten SWR.
zu einem SWR von kleiner oder gleich 1.
zur Erzeugung unerwünschter Aussendungen, da innerhalb der erforderlichen Bandbreite keine Anpassung gegeben ist.
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Richtig ist B: zu Reflexionen des übertragenen HF-Signals und einem erhöhten SWR.
Kniff: Trenne, was unmittelbar an der Fehlstelle geschieht, von möglichen Spätfolgen woanders. An einem Sprung im Wellenwiderstand wird ein Teil der Welle zurückgeworfen; das ist der direkte Vorgang, und er zeigt sich am SWR. Zwei Antworten nennen stattdessen Folgen an anderer Stelle, eine dreht die Richtung des SWR um.
Warum die anderen nicht stimmen:
zu einer Überbeanspruchung der angeschlossenen Antenne. – Die zurücklaufende Leistung kommt nicht bei der Antenne an, sondern läuft zum Sender. Gefährdet ist deshalb die Endstufe; die Antwort vertauscht die beiden Enden der Leitung.
zu einem SWR von kleiner oder gleich 1. – Die Richtung ist verkehrt: kleiner oder gleich 1 wäre die beste überhaupt mögliche Anpassung, und unter 1 gibt es nichts. Fehlanpassung treibt das SWR nach oben.
zur Erzeugung unerwünschter Aussendungen, da innerhalb der erforderlichen Bandbreite keine Anpassung gegeben ist. – Hier wird Anpassung mit Signalreinheit verwechselt. Ein beschädigtes Kabel erzeugt keine neuen Frequenzen; unerwünschte Aussendungen entstehen im Sender, nicht an einer Stoßstelle in der Leitung.
NG304Ihre selbstgebaute Dipol-Antenne ist unterhalb der gewünschten Frequenz resonant. Welche Änderung können Sie vornehmen, um die Resonanz in den gewünschten Bereich zu bringen?ab Klasse N
Beide Enden gleichmäßig verlängern
Sendeleistung verringern
Sendeleistung erhöhen
Beide Enden gleichmäßig kürzen
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Richtig ist D: Beide Enden gleichmäßig kürzen
Kniff: Rechne über die Wellenlänge: resonant ist der Dipol auf der Frequenz, deren halbe Wellenlänge zu seiner Länge passt. Zu tief resonant heißt also, dass zu ihm eine zu große Wellenlänge gehört — für die Wunschfrequenz ist er zu lang. Höhere Frequenz bedeutet kürzere Wellenlänge, folglich muss Draht weg, an beiden Enden gleich viel, damit der Speisepunkt in der Mitte bleibt.
Warum die anderen nicht stimmen:
Beide Enden gleichmäßig verlängern – Verlängern vergrößert die passende Wellenlänge und schiebt die Resonanz noch weiter nach unten. Die Antenne wäre danach weiter von der gewünschten Frequenz entfernt als vorher.
Sendeleistung verringern – In die Rechnung Länge gegen Wellenlänge geht die Leistung nicht ein. Weniger Leistung macht nur das Signal kleiner, der Draht bleibt auf derselben Frequenz resonant.
Sendeleistung erhöhen – Auch mehr Leistung ändert an den Abmessungen nichts. Die Resonanz bleibt, wo sie war; es steigen nur Spannungen und Ströme auf Kabel und Antenne.
NG305Ihre selbstgebaute Dipol-Antenne ist oberhalb der gewünschten Frequenz resonant. Welche Änderung können Sie vornehmen, um die Resonanz in den gewünschten Bereich zu bringen?ab Klasse N
Sendeleistung verringern
Beide Enden gleichmäßig verlängern
Beide Enden gleichmäßig kürzen
Sendeleistung erhöhen
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Richtig ist B: Beide Enden gleichmäßig verlängern
Kniff: Dieselbe Rechnung, andere Richtung: zu hoch resonant heißt, dass zum Draht eine zu kleine Wellenlänge gehört — für die Wunschfrequenz ist er zu kurz. Willst du in der Frequenz herunter, brauchst du eine größere Wellenlänge und damit mehr Draht. Gib an beiden Enden gleich viel zu, sonst wandert der Speisepunkt aus der Mitte.
Warum die anderen nicht stimmen:
Sendeleistung verringern – Die Resonanz ergibt sich aus der Drahtlänge, und die bleibt beim Herunterdrehen der Leistung dieselbe. Der Resonanzpunkt liegt danach genauso falsch wie vorher.
Beide Enden gleichmäßig kürzen – Kürzen verkleinert die passende Wellenlänge und hebt die Resonanzfrequenz noch weiter an. Das ist die Maßnahme für den umgekehrten Fall, wenn die Antenne unterhalb der gewünschten Frequenz resonant ist.
Sendeleistung erhöhen – Mehr Leistung verschiebt keine Resonanz. Wer das annimmt, hält die Resonanz für eine Frage der Ansteuerung statt der Geometrie des Drahtes.
Fragen und Abbildungen: Prüfungsfragenkatalog der Bundesnetzagentur, 3. Auflage (gültig seit 24. Juni 2024), Datenlizenz Deutschland – Namensnennung – 2.0. Die Antworten sind gemischt. Erklärungen, Lösungswege und Begriffsblätter: Amateurfunk-Trainer.
