Im einfachsten Fall soll Symmetrie und Impedanz von der Signalquelle bis zum Eingang einfach reell und gleich sein. Also an einen koaxialen Ausgang mit reellen 50Ω kommt ein koaxiales Kabel mit 50Ω Wellenwiderstand und das wird dann an einen koaxialen Eingang von reellen 50Ω angeschlossen. Oder an den symmetrischen Ausgang mit reellen 240Ω kommt eine „Hühnerleiter“ mit reellen 240Ω und daran ein Faltdipol mit 240Ω. Wenn das immer so ginge wäre die Welt ganz einfach.
Welche Fälle müssen wir nun unterscheiden?
- Die Symmetrie passt nicht. Das ist z.B. der Fall, wenn wir einen Dipol mit einem Koaxialkabel speisen wollen.
- Wenn der Dipol auch noch ein Faltdipol ist, liegt auch noch die Impedanz daneben.
- Wenn der Dipol nicht sauber auf unserer Sendefrequenz resonant ist, ist die Impedanz auch nicht reell.
Diese Dinge werden gern miteinander vermischt, obwohl sie wenig miteinander zu tun haben. Wir können sie unterscheiden über die Effekte, die entstehen, wenn es mal nicht passt:
- Eine unangepasste Symmetrie führt auf Koaxialkabeln zu sogenannten „Mantelwellen“. Das heißt, der Schirm ist nicht sauber auf Masse-Potenzial, sondern führt HF und strahlt diese auch ab. Sendeleistung geht nutzlos verloren und führt überall entlang des Kabels zu Störungen. Umgekehrt wird auch der Empfang durch Störquellen entlang des Kabels beeinträchtigt. Außerdem wird eine Antenne, die so angeschlossen ist, nicht die gewünschten Abstrahleigenschaften haben; sie wird „schielen“.
- Eine fehlerhafte Impedanz macht sich im SWR bemerkbar. An jeder Stelle, an der die Impedanz nicht passt, entsteht eine sogenannte Reflexion. Ein Teil der Leistung läuft wieder zurück, ggf. sogar mehrfach. Diese stehenden Wellen führen auch zu Überhöhungen der Spannung im Kabel und können im Extremfall zu Überschlägen führen.
- Der Blindanteil trägt ebenfalls zur komplexen Impedanz bei und verschlechtert das SWR. Falls ein VNA zur Verfügung steht, erkennt man diese Fehlanpassung in der Ortskurve, die dann nicht horizontal in der Mitte verläuft.
Was können wir nun dagegen tun?
- Gegen Mantelwellen scheint logischerweise eine Mantelwellensperre zu helfen, wie sie im Fachhandel und Bauanleitungen angeboten wird. Im einfachsten Fall ist das einfach ein Klappferrit, der um das Kabel gelegt wird. Aber das ist nur eine Notlösung. Besser ist, die Symmetrie mit sogenannten Symmetriergliedern, wie z.B. Baluns, herzustellen. Oder man benutzt gleich passende Kabel; also z.B. eine „Hühnerleiter“ um den Dipol zu speisen.
- Gegen Abweichungen in der Impedanz hilft eine Transformation. Ein Tuner bringt die Impedanz auf den richtigen Wert, sodass das SWR besser wird. Auch ein Balun kann zur Anpassung der Impedanz benutzt werden. Aber auch das ist hier nicht die optimale Lösung. Besser ist zu prüfen, ob die Impedanz der Antenne nicht angepasst werden kann. Z.B. bei einer Vertikalantenne durch eine geometrische Änderung der Radiale.
- Auch bei abweichender Resonanz kann ein Antennentuner helfen. Und auch hier gibt es die eigentlich bessere Lösung: Entweder passt man die Resonanz der Antenne an, z.B. durch Verändern der Länge. Oder aber man nutzt die Antenne auf der Frequenz, auf der sie resonant ist; natürlich, nur wenn das erlaubt ist.
In der Praxis des Funkamateurs wird man die „richtigen“ Anpassungen ein Mal so gut einrichten, wie es eben geht und dann im Funkbetrieb mit dem Antennentuner die Feinabstimmung machen. Für die richtige Anpassung gibt es viele praktische Beispiele auf den Seiten von Wolfgang Wippermann, DG0SA (sk). Den Tuner dabei nicht zu überfordern, hat auch einen ganz praktischen Grund: Der Tuner hat keinen beliebig großen Abstimmbereich. Es ist also sinnvoll, das Gesamtsystem zu optimieren, bevor der Tuner zum Zug kommt.
Moderne Transceiver haben oft Tuner bereits eingebaut. Aber es ist zu beachten, dass typischerweise der Ausgang des Transceiver und das Kabel gut zusammenpassen und die Fehler in der Anpassung an der Antenne passieren. Es ist besser die Fehler dort zu korrigieren, wo sie passieren. Ein abgesetzter Tuner an der Antenne ist also die bessere Lösung.
