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 <[email protected]>
4.3 KiB
I idealfallet är strömmarna genom en koaxialkabels inner- och ytterledare exakt lika stora och motriktade. Deras summa är alltså noll och man talar då om en ren motfassignal (differentialsignal). Just då uppstår inga mantelvågor.
Är signalens summa däremot skild från noll finns en så kallad likfassignal (common mode). Likfasdelen av en ström i koaxialkabeln flyter alltid på ytterledarens utsida och är därmed en mantelström med tillhörande mantelvåg runt koaxialkabeln.
Att en koaxialkabel lindad runt en ferritkärna lämpar sig för att dämpa mantelvågor har vi redan lärt oss. Detta är en form av så kallad strömkompenserad drossel.
En drossel är en spole som ska blockera högfrekventa strömmar. Den strömkompenserade drosseln är en konstruktion av drosselspole där två separata lindningar lindas på samma magnetkärna. Den strömkompenserade drosseln kopplas så att motfassignaler, dvs. signaler där strömmen i den ena lindningen är exakt motsatt strömmen i den andra och i övrigt lika stor, inte inducerar något magnetfält i kärnan. Den strömkompenserade drosseln släpper alltså igenom motfassignaler ohindrat. Likfasandelar, alltså t.ex. strömmar som bara flyter på ytterledaren och därmed bara i en lindning, blockeras av induktansen.
[picture:633:e_mantelwellen:Mantelvågor]Ett alternativ till den strömkompenserade drosseln är en HF-isolationstransformator. Eftersom primär- och sekundärlindningen inte är förbundna med varandra måste en ström som flyter in i isolationstransformatorn vid en pol (åtminstone approximativt) flyta ut lika stor vid den andra polen. En likfasandel är därmed utesluten.
Eftersom en kapacitans uppstår mellan varven i isolationstransformatorns spole och spolen också bildar en kapacitans mot den andra spolen, dämpar inte heller en isolationstransformator likfasandelen i en signal fullständigt.Om en koaxialkabel är fri från HF-likfassignaler har ytterledaren ingen högfrekvent spänning mot jord. Det beror på att det vid en motfassignal, alltså motsatta strömmar i inner- och ytterledaren, bildas ett elektriskt fält enbart mellan inner- och ytterledaren. Sett utifrån tar de två strömmarnas verkan ut varandra, eftersom deras summa är noll. Förekomsten av mantelvågor hänger alltså direkt ihop med förekomsten av HF-spänningar på ytterledaren.
Just sådana spänningar på ytterledaren uppstår t.ex. när vi ansluter en symmetrisk antenn till kabeln, eftersom varje dipolben vid matningspunkten har en spänning mot jord. Förbinder vi benen var och en med en ledare i koaxialkabeln kommer även ytterledaren att ha en spänning mot jord.
Väl jordade antenner, t.ex. en groundplane-antenn med många välavstämda eller nedgrävda radialer, har däremot en spänning nära noll mot jord vid radialernas matningspunkt. Dåligt jordade groundplane-antenner kan däremot vara känsliga för mantelvågor.
Ytterligare ett sätt som mantelvågor kan uppstå på är genom kontaktlös inkoppling i koaxskärmen. Drar man till exempel en matarkabel parallellt med ett dipolben uppstår en koppling via antennens elektromagnetiska närfält.
För helt symmetriska antenner kan en så kallad spänningsbalun användas för att symmetrera strömmarna i koaxkabeln. En populär konstruktion är en autotransformator, där koaxialkabeln ansluts i mitten och i änden av en spole, och antennen förbinds med spolens båda ändar.
% TODO: Bild spänningsbalun / autotransformator
Med den här konstruktionen får man, förutom den önskade symmetreringen, också en fördubbling av spänningen (ü = 2) och en motsvarande halvering av strömmen, vilket motsvarar en 1:4-impedanstransformation, dvs. till en koaxialkabel på \qty{50}{\ohm} ska en antenn med en matningsresistans på helst \qty{200}{\ohm} anslutas.
Denna konstruktion lämpar sig dock för att dämpa mantelvågor endast om den anslutna antennen verkligen uppför sig symmetriskt och inte belastas osymmetriskt av omgivningspåverkan.
Gemensamt för alla komponenter som används för att dämpa mantelvågor är att en ”kontaktlös” inkoppling via antennernas elektromagnetiska närfält ändå kan ske direkt på koaxskärmen, alltså efter mantelvågsspärren. Här kan t.ex. ytterligare en mantelvågsspärr på visst avstånd från antennen hjälpa.