SuperminarenandClaude Sonnet 5.5
f7fa8cfbc1
- Sections and slides rewritten in Swedish; German law and institutions replaced by Swedish/CEPT/ITU equivalents (PTS, SSA, PTSFS 2025:1, SSMFS 2008:18), unverified statements marked "% TODO VERIFY" - New toc: INSTEG, HAREC, UPPGRADERING; section idents are Swedish (see ident-map.tsv) - Exam-question tags, BNetzA question pool, solutions and the German SWL course removed - Static pages, snippets, applets, READMEs and image alt-texts translated - TikZ labels translated; SVG drawings regenerated (drawing 689 still fails to build upstream: it references a missing photo) - Changed from the original: not endorsed by DARC e.V., SSA or PTS Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <noreply@anthropic.com>
44 lines
3.6 KiB
Markdown
44 lines
3.6 KiB
Markdown
När vi ansluter antenner vill vi uppnå att endast antennen strålar ut respektive tar emot signaler, men inte själva matarledningen, som kan vara dragen inne i huset. Här lämpar sig skärmade ledningar, t.ex. koaxialkabel, eftersom de i idealfallet själva varken strålar ut eller tar upp elektromagnetiska vågor, utan leder signalen genom kabeln skärmad från omvärlden (alltså t.ex. husets elinstallation).
|
|
|
|
<indepth>
|
|
För att skärmningen hos en koaxialkabel ska fylla sin avsedda funktion måste ett *villkor* vara uppfyllt: Strömmen i innerledaren måste vara exakt motsatt strömmen i ytterledaren och båda strömmarna måste ha samma belopp. I så fall uppstår ett fält endast mellan de två ledarna, och kabelns omgivning påverkas inte. Ytterledaren har då ingen högfrekvent spänning mot jord.
|
|
|
|
Omvänt betyder detta också: Om ytterledaren har en högfrekvent spänning mot jord är strömmarna i inner- och ytterledaren inte symmetriska och koaxialkabeln strålar.
|
|
|
|
Strömmarna i koaxialkabeln bör alltså vara symmetriska (samma belopp men motsatt tecken, dvs. motsatt riktning) och spänningarna mot jord bör vara *osymmetriska* (endast innerledaren för spänning mot jord).
|
|
</indepth>
|
|
|
|
---
|
|
|
|
Ansluter man dock en symmetrisk antenn, t.ex. en halvvågsdipol, till en koaxialkabel kan det ändå hända att koaxkabeln strålar trots skärmningen! Det beror på att högfrekventa strömmar kan flyta på utsidan av den metalliska ytterledaren, åtföljda av ett elektromagnetiskt fält runt den yttre isoleringen (se figur [ref:e_mantelwellen]). Denna effekt kallar vi *mantelvågor*. De kan både störa andra apparater i huset vid sändning och ge mottagningsstörningar, eftersom koaxialkabeln i viss mån blir en del av antennen och därmed störningar i huset lättare kan tas upp av radion. De extra mantelströmmarna ”saknas” då på det ena av de två dipolbenen, vilket dessutom deformerar strålningsdiagrammet.
|
|
|
|
Figur [ref:e_mantelwellen] visar hur en del av strömmen, som egentligen skulle flyta in i dipolbenet, flyter tillbaka på koaxskärmen.
|
|
|
|
<margin>
|
|
[picture:633:e_mantelwellen:Mantelvågor]
|
|
</margin>
|
|
|
|
Mantelströmmar flyter faktiskt till stor del på ytterledarens yta. Det hänger ihop med den så kallade *skinneffekten* (ytskiktseffekten), som gör att högfrekventa strömmar till stor del flyter på ytan av metalliska ledare. I det avseendet kan man se en koaxialkabel även som ett treledarsystem:
|
|
|
|
1. Innerledarens utsida
|
|
2. Ytterledarens insida
|
|
3. Ytterledarens utsida
|
|
|
|
Strömmen på innerledarens utsida och strömmen på ytterledarens insida har alltid samma belopp och är motriktade ($I_1$). Strömmen på ytterledarens utsida ($I_3$) utgör mantelströmmen.
|
|
|
|
---
|
|
|
|
Mantelvågor kan till exempel förhindras genom att man använder en så kallad *symmetreringstransformator*, en balun, för att förbinda koaxialkabel och antenn.
|
|
|
|
<indepth>
|
|
Ordet *balun* är sammansatt av de engelska orden ”balanced” och ”unbalanced”, eftersom en symmetrisk sida (t.ex. en symmetrisk antenn) ska förbindas med en osymmetrisk sida (koaxialkabeln, där i idealfallet endast innerledaren har en spänning mot jord).
|
|
</indepth>
|
|
|
|
---
|
|
|
|
En annan konstruktion för en balun är att linda koaxialkabeln runt en ferritkärna. Detta utgör en så kallad *strömkompenserad drossel* och kallas också *mantelvågsspärr*. För motfassignaler har den låg impedans, eftersom ingen nämnvärd växelverkan med ferritmaterialet sker när strömmen i innerledaren är motsatt strömmen i ytterledaren. För mantelvågor verkar dock uppbyggnaden som en (förlustbehäftad) spole.
|
|
|
|
<margin>
|
|
[photo:325:e_mantelwellendrossel:Mantelvågsspärr]
|
|
</margin>
|