Erkenntnisse aus Untersuchungen und Messungen mit und an den Mantelstromfiltern

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Ein Rohrkern und ein Ringkern (beide mit hohem AL-Wert) in Serie, bewickelt mit RG174A/U für Betrieb nur mit kleinerer Sendeleistung bis allerhöchstens <100W, da die gedämpften Mantelströme Wärme in Wicklung und Kern erzeugen und das Dielektrikum aus PE leicht schmilzt, was zu einem Kurzschluss führen kann. Man sollte für Leistungen ab etwa 100W besser zur Sicherheit das dünne RG316/U-Teflonkabel, mit etwa gleichem Durchmessers, verwenden. Die Messergebnisse sind durchaus zufriedenstellend, die geforderte Mindestdämpfung von 20dB wird beim RG174A/U erst bei knapp 53MHz unterschritten.

Das bessere RG316 mit Teflon-Dielektrikum und geringerer Kabeldämpfung sowie besserer Abschirmung, liefert je nach Frequenz eine um bis zu etwa 7dB bessere Mantelstrom-Dämpfung. Das RG316 ist für eine Dauerleistung auf KW/28MHz von bis zu ca.750 Watt spezifiziert.

Blick ins Innere (Version mit RG316) Das Mantelwellenfilter muss am senderseitigen Ende des Koaxialkabels eingesetzt werden!

(Leistungsbeschränkung des RG316 auf KW: frequenzabhängig, siehe im Link 11 / Datenblatt-Angaben zu RG316 )

Oft liest man dass durch schlecht angepasste Antennen Mantelwellenströme auf dem speisenden Koaxialkabel entstehen, dem hingegen selten liest man dass Mantelwellen auch bei bestem VSWR durch induktive Einkopplung längs des Koaxialkabels entstehen (besonders wenn der H-Feldvektor senkrecht zum Leitungsverlauf des Koaxkabels steht). Es existieren also 2 Ursachen für die Entstehung von Mantelwellen, die allgemein beide berücksichtigt werden müssen. Durch die Gamma-Match-Einspeisung oder Koppelschleife an einer Loop-Antenne erübrigt sich antennenseitig ein Balun oder eine Mantelwellensperre, dafür ist aber umso wichtiger ist die senderseitige Mantelwellensperre! Ein Dipol sollte stets mittels Balun eingespeist werden. Da ein gut funktionierender Balun mit eben guter Symmetrierung direkt an der Antenne, dort Mantelstrom erst garnicht entstehen läßt, wird oft behauptet, das wäre eine Mantelstromsperre.

So sieht die optimale Ankopplung einer Dipolantenne an den Transceiver aus. BEACHTE: Man muss gefahrlos die Antennenzuleitung vom Funkgerät trennen (J3 zu J4) können !         (ohne einen Elektroschock durch eventuell anstehende statische Aufladung der Antenne)

OM Ludger Schlotmann DF1BT hat u.a. eine 32seitige PDF-Dokumentatiom über Mantelwellen und Baluns veröffentlicht, welche ich dem interessierten Leser zum Studium empfehlen möchte. Link: http://www.baeckerei-heitmann.de/DF1BT/A4_Dokumentation_Mantelwellen_von_DF1BT.pdf

Eine neue Variante, ebenfalls mit RG316 und 4 Rohrkernen aus 3 verschiedenen Typen, etwa 25cm lang, mit Einsatzschwerpunkt auf den oberen Bändern, hoch bis >70MHz ist in Arbeit. Kaskadiert man diese Neuentwicklung mit einem Standard-Typ, so ergibt sich von 1,8 bis 70MHz eine Sperrdämpfung von deutlich >30dB.

<Messkurve1 ohne Blech ansehen

Durch Einfügen von 4 abgewinkelten Weißblechen werden die 5cm langen Rohrkerne gegen HF-Einstrahlung zusätzlich geschützt. Damit ist die Messkurve noch etwas verbessert. Messkurve2 mit Blechen ansehen

Download eines word-Dokuments das die Messung im Detail beschreibt und Hinweise dazu gibt:klick

Alle meine Mantelwellenfilter sind nur indoor einsetzbar, was kein Problem darstellt, weil sie immer in Sendernähe installiert werden müssen. Ich kann sie interessierten OMs in den Ausführungen mit RG174A/U oder dem teureren Teflonkabel RG316 und bald auch die Neuentwicklung liefern, bitte anfragen.

Eine Mantelstromsperre fügt einen hohen HF-Widerstand in den Mantel-Aussenleiter der Antennen-Speiseleitung ein, in der Praxis können Werte für [Z]=>1000 Ohm erreicht werden. Somit kann eigentlich kaum noch ein Mantelstrom fließen. Eine Rechnung: angenommener Erdwiderstand der Stationserde sei 3 Ohm, damit dämpft ein HF-Widerstand von 1000 Ohm um 50,5dB. Formel: 20*LOG(3/1003)

Eine weitere Beobachtung am Rande bemerkt:

Ohne Mantelwellensperre zeigt ein Wattmeter in der Sendeleitung (YAESU YS-60) aufgrund von Mantelwellen die falsche Ausgangsleistung an, nämlich etwa doppelt so viel!

Ein Newcomer fragt "wozu ist ein Mantelwellenfiter/Sperre gut?" Ich antworte "wenn du beim Senden am TX-Chassis eine gewischt bekommt, wenn du mit den Lippen das Mikrofon berührst und es bitzelt, wenn dir QSO-Partner sagen du hast eine schlechte/verzerrte Modulation, wenn dir dein Wattmeter Hausnummern / viel zu hohe Werte vorgaukelt, spätestens dann solltest du dir ein Mantelwellenfilter bauen oder zulegen und unmittelbar am Sender ins Koaxkabel einfügen".

Oft stelle ich als Zuhörer von Gesprächen fest, dass der Unterschied zwischen Mantelstromfiltern und Baluns den OMs nicht richtig klar ist.

Ein Balun speist eine symmetrische Antenne und speist in jeden Schenkel der Antenne einen gleich großen, aber gegenphasigen Strom ein. Durch die symmetrische Einspeisung ergeben sich keine Differenzströme, die ja nur über das Speisekabel abfließen könnten. Das wären dann Mantelströme. Da die Antenne ein HF-Feld erzeugt, kann dieses Feld im weiteren Verlauf des Speisekabels in Richtung TX im Mantel einen Strom induzieren, der auch nur zum TX hin seinen Weg zur Masse sucht. Sitzt also direkt beim TX ein Mantelstromfilter ausreichender Mantelstromdämpfung, dann wird verhindert, dass durch diesen Mantelstrom sich das TX-Chassis "heiß" anfühlt, ein Wattmeter falsche Leistungen anzeigt und die Modulation sich komisch verzerrt anhört. Jetzt Verstanden ?

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Messungen mit 30Watt (Vorlauf) und 0Watt (Retour) haben im Abstand von 8,70m zur Loopantenne in der Anordnung mit dem grünen Haken, nahe am seinerzeit noch betriebenen VDSL-Router Speedport W 723V (den Flur entlang/Sichtverbindung) eine elektrische Feldstärke von 3,3 bis 3,5V/m erbracht. NARDA Breitband Field Meter NBM-550. Die Internetverbindung ist dabei stabil geblieben !

Drehe ich die Loopantenne um 90 Grad, bei sonst gleicher Konstellation, werden ebenfalls 3,4V/m nahe am Router gemessen, aber VDSL steigt aus. Reduziert man die Leistung auf unter 10Watt, sind die VDSL-Probleme auch in dieser ungünstigen Anordnung zumeist weg. Da die anfangs unternommenen Abschirmversuche am Router mittels eines Weissblechmantels, erfolglos waren, ist jetzt der störende Einfluss von Mantelwellen auf der symmetrischen DSL-Leitung bestätigt. Sie dämpft man mit Gleichtaktfiltern und zusätzlich selektiv mit Notchfiltern.

Alle Feldstärke-Messungen in der Wohnung haben allerdings immer das Problem, dass eigentlich keine homogenen Feldverhältnisse vorliegen.

Mit einem anderen Messgerät, dem PWRM1 von OM Ulf Schneider/DL3KS, sowie einer Magnetfeldsonde HFS1, ermittle ich am gleichen Messpunkt, bei 50Watt Sendeleistung, eine magnetische Feldstärke von 12mA/m. Würden an diesem Messpunkt homogene Feldverhältnisse vorliegen, so hätte ich eigentlich 4,7V/m statt der 3,4V/m (bei 30Watt) messen müssen.

Bei Fragen, oder wenn ein Link versagt, bitte mir eine Email senden. Ich nutze keine "social medias", kein facebook, bin auch nicht auf YouTube, kein WhatsApp und nichts dergleichen!

Mangelnde Symmetrie und "Mantelwellen" auf der DSL-Leitung : Abhilfen dazu

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