13cm Anpaßtöpfe in λ/4-Technik

Für das Experimentieren mit 13cm-Antennen benötige ich eine einfache Möglichkeit, 1, 2 oder 4 gleiche Antennen mit einem Fußpunktwiderstand von jeweils 50 Ohm an einen 50 Ohm Ausgang zu schalten.
Diese Experimente sollen mir bei der Optimierung des Uplinks im 13cm-Band für den Amateurfunk-Satelliten Es'hail-2 helfen.
Ich möchte mit einfachen Mitteln feststellen, wieviele Helixantennen bei gegebener Sender-Ausgangsleistung wirklich notwendig sind, um über Es'hail-2 sicheren Funkbetrieb durchführen zu können.
Geeignete Anpaßglieder für das 13cm-Band findet man mit großen N-Buchsen versehen im Handel. Diese sind in der Lage mehrere 100 Watt Sendeleistung zu übertragen. Für meine Experimente im Leistungsbereich von 10 Watt sind SMA-Buchsen ausreichend.
Besondere Beachtung beim mechanischen Aufbau meiner λ/4-Anpaßglieder habe ich auf die Einhaltung gleicher mechanischer Längen der Verbindungen gelegt, um Verluste durch unterschiedliche Phasenlaufzeiten zu vermeiden.
Die Gehäuse entstanden aus Messingblech mit 0,25 mm Wandstärke. Dieses Blech läßt sich noch problemlos mit Mutters Haushaltschere schneiden und das Abkanten in einem Mini-Schraubstock ist ein Kinderspiel. Ebenfalls geeignet ist das verzinnte Blech ehemaliger Konservendosen.
Die Skizzen für die Blech-Zuschnitte sind mit der Software Sprint-Layout von ABACOM erstellt worden.
Die Formeln zur Berechnung der λ/4-Anpaßtöpfe findet man im Antennenbuch von Karl Rothammel.
Bei der Frequenz f = 2400 MHz errechnet sich die Wellenlänge λ = c/f = 300000/2400 = 125 mm

  Zwei Antennen an 50 Ohm:

Zwei parallel geschaltete Antennen mit einem Fußpunktwiderstand von jeweils 50 Ohm ergeben als Ergebnis 25 Ohm am Zusammenschaltpunkt. Um diese wieder auf 50 Ohm zu transformieren benötigen wir einen λ/4 Transformator, dessen Impedanz Z sich nach der Formel

Z = √ (Z_A * Z_B) = √ (25 Ohm * 50 Ohm) = √ 1250 Ohm² = 35 Ohm

berechnet. Eine 37,5 Ohm Leitung erhält man durch die Parallelschaltung zweier 75 Ohm Leitungen. Die Abweichung von 2,5 Ohm zu den gewünschten 35 Ohm nehmen wir in Kauf.
Die Länge dieser Leitungen ist 1/4 * λ * Verkürzungsfaktor v. Ich hatte in der Bastelkiste noch etwas 75 Ohm Koaxialkabel SUCOFORM der Firma Huber+Suhner vom Typ 141-75. Der Verkürzungsfaktor dieses Kabels ist 0,71. Somit berechnet sich die mechanische Länge der Abschirmung zu

λ/4 * V = 125/4 * 0,71 = 22,2 mm.

Punkt 25 Ohm

Punkt 50 Ohm

Gesamtansicht

Skizze für die Blechteile des 13cm 2er-Topfes:

  Vier Antennen an 50 Ohm:

Vier parallel geschaltete Antennen mit einem Fußpunktwiderstand von jeweils 50 Ohm ergeben als Ergebnis 12,5 Ohm am Zusammenschaltpunkt. Die Impedanz Z des benötigten λ/4 Transformators berechnet sich wieder nach der Formel

Z = √ (Z_A * Z_B) = √ (12,5 Ohm * 50 Ohm) = √ 625 Ohm² = 25 Ohm

Eine 25 Ohm Leitung erhält man durch die Parallelschaltung zweier 50 Ohm Leitungen.
Auch hier ist die Länge dieser Leitungen 1/4 * λ * Verkürzungsfaktor v. In der Bastelkiste fand sich noch etwas 50 Ohm Koaxialkabel SUCOFORM vom Typ 141-50. Der Verkürzungsfaktor dieses Kabels ist ebenfalls 0,71. Die mechanische Länge der Abschirmung berechnet sich wieder zu

λ/4 * V = 125/4 * 0,71 = 22,2 mm.

Punkt 12,5 Ohm

Punkt 50 Ohm

Gesamtansicht

Skizze für die Blechteile des 13cm 4er-Topfes: