Diskussionen zum Verhalten von Antennen erreichen sehr rasch das Thema SWR. Nachfolgend meine Überlegungen zu diesem Thema und dem meiner Meinung nach sinnlosen Streben möglichst ein SWR von 1,0 zu erreichen.



Discussions around antennas quickly reaches the useage of the term SWR. I want to offer my considerations around that issue. How important is it to reach an SWR of 1.0


Was ist SWR - Stehwelle?

Der deutsche Begriff beschreibt das eventuell verwirrend, weil da nicht unbedingt etwas "steht". Es gibt das Verhältnis der Energie an die der Sender in das Antennenkonstrukt pumpt zu dem Teil der dort nicht abgestrahlt wird sondern wieder zurück zur Quelle zurück läuft. Eine Antenne ist nie perfekt. Es gibt im realen Leben immer irgendwo Verluste. Antennen strahlen Leistung ab, keine Antenne kann alles abstrahlen.

What is standing Wave Ratio

The SWR reports the amount of energy between the power which is sent to the antenna and the power which returns back to the sender, because it could not be sent off. An Antenna is never perfect. In real world noz all power can be transmitted off. There are losses everywhere, so not all power ist sent away.


Schreibweise

SWR ist eine natürliche Zahl. Sie drückt das Verhältnis der in die Antennenkonstruktion eingeleiteten Entergie gegenüber der zurücklaufenden Energie aus. In anderen Worten SWR (Stehwellenverhältnis) ist das Ergebnis einer Division. Somit sind die Angaben wie 1 : 1,5 oder ähnliches meiner Meinung nach völliger Unfug. Korrekt ist in diesem Fall das SWR ist 1,5.

Notation

The notation of SWR is a single natural number. It reports the relation of energy sent to the antenna system against the energy which runs back. In other words the SWR is the result of dividing the 2 values. So any claim a SWR is 1 : 1.5 is bullshit. SWR is the result so it can be only 1.5 in this case.


Wieviel SWR ist noch akzeptabel?

SWR von 1 wäre schön kann man nicht erreichen in der realen Welt. Auch bei einem hohen SWR wird Energie abgestrahlt werden, die Effizienz der Aussendung leidet. Damit leidet auch die Ausbreitung und mögliche Reichweite.
Weit besorgniserregender ist die Betrachtung was passiert mit der zurücklaufenden Energie? Diese Energie gelangt in den Sender macht dort irgend was und wird teilweise abermals nach einer Reflexion in die Antenne geschickt. Diese Energie kann aber auch den Sender beschädigen durch Wärmeentwicklung aber auch weil es durch Überlagerung zu hohen Spannungen führen kann die die Endstufe nicht verträgt. Deshalb sollte man sehr hohe Stehwellenverhältnisse vermeiden. Gut konstruierte Sender haben Schutzschaltungen die die Sendeleistung reduzieren um den Sender vor Beschädigung zu schützen.

How much SWR can be accepted

SWR of 1 would be nice but it is not possible to reach that goal in real world. Even a high SWR will transmit off some parts of energy. The efficiency of transmitting is bad, therefore the distance will be sort.
Much more important is the question what happens to the energy which returns from the antenna back to the transmitter? That energy does something, parts of it are again reflected and go back to the antenna. Most of the energy stays in the transmitter. It is converted to heat or it might cause high voltages. Both can damage components in the amplifier. Good designed transmitters have protective circuits which reduce the power if higher amount of energy comes back.

 
SWR % Verlust ERP Abstrahlung von
40W Senderleistung
1,00,0%100,0%40,00
1,10,2%99,8%39,9
1,20,8%99,2%39,7
1,31,7%98,3%39,3
1,42,8%97,2%38,9
1,54,0%96,0%38,4
1,65,3%94,7%37,9
1,76,7%93,3%37,3
1,88,2%91,8%36,7
1,99,6%90,4%36,1
2,011,1%88,9%35,6
2,111,2%87,4%35,0
2,214,1%85,9%34,4
2,315,5%84,5%33,8
2,417,0%83,0%33,2
2,518,4%81,6%32,7
2,619,8%80,2%32,1
2,721,1%78,9%31,6
2,822,4%77,6%31,0
2,923,7%76,3%30,5
3,025,0%75,0%30,0
4,036,0%64,0%25,6
5,044,4%55,6%22,2
6,051,0%49,0%19,6
7,056,3%43,8%17,5
8,060,5%39,5%15,8
9,064,0%36,0%14,4
10,066,9%33,1%13,2

SWR und Leistungen


Die obige Tabelle zeigt deutlich daß alleine aus der Sicht der abgestrahlten Energie ein SWR von 2 bis 3 noch nicht viel "kostet". Wenn man die Belastungd es Senderendstufe betrachtet sollte man dennoch trachten unter SWR von 2 zu bleiben. Ab Werten von SWR 1,5 sind weitere Optimierungen kaum mehr sinnvoll.
Die wichtigste Antennenregel lautet: "Strom strahlt" daher immer überlegen wie bringt man jene Stelle der Antenne die hohen Stromanteil hat in die Luft!

The table above shows clearly, from an transmitted energy point of view a SWR of 2 up to 3 is not really a big problem. Monitoring the conditions in the amplifier it's wise to restrict SWR to values below 2. SWR values below 1.5 won't bring much more, it's clearly useless.
The most important antenna rule is: "current transmits" so try to get the part with high current high up in air.



 

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published on: 2023 05 21