Flachbandleitung
Eine Zweidrahtleitung, auch Flachbandleitung, englisch twin lead, oder selten Paralleldraht- sowie Zwillingsleitung genannt, ist eine im Leitungswellenwiderstand definierte, zweipolige elektrische Leitung, welche im Bereich der Hochfrequenztechnik zur symmetrischen Übertragung von hochfrequenten Signalen verwendet wird. Übliche Anwendung dieser Leitungen ist die elektrische Anbindung von symmetrischen Antennen im Frequenzbereich von einigen kHz bis zu einigen 100 MHz.
Je nach konkreter Ausführungsform sind für diese Leitungsform verschiedene weitere Begriffe üblich.[1] Ist die Zweidrahtleitung als offene Zweidrahtleitung mit Abstandshaltern ausgeführt, wird sie umgangssprachlich und unter Funkamateuren auch als „Hühnerleiter“ bezeichnet und unter dieser Bezeichnung über den Fachhandel vertrieben.[2][3] Die halboffene Bandleitung, englisch window line, ist durch regelmäßige angeordnete Öffnungen im Isolationsmaterial zwischen den beiden Leitern gekennzeichnet.[1]
Aufbau
Die beiden elektrischen Leiter befinden sich bei dieser Leitung in einem charakteristischen Abstand zueinander, welcher unter anderem den Leitungswellenwiderstand der Leitung bestimmt, und werden durch Abstandshalter bzw. eine Kunststoffummantelung entlang der Leitung auf diesem charakteristischen Abstand gehalten. Die Zweidrahtleitung stellt eine von mehreren Bauformen der sogenannten Lecher-Leitung dar.
Im Gegensatz zu den im Bereich der Datenübertragung verwendeten symmetrischen Kabeln sind die Abstände zwischen den Leitern in engeren Toleranzen ausgeführt, es liegt keine Verdrillung vor, und zur Erzielung eines hohen Leitungswellenwiderstandes sind die Leiter in einem größeren räumlichen Abstand angeordnet.
Anwendung
Flachbandleitungen wurden Mitte des 20. Jahrhunderts bei Röhrenempfängern und den ersten Fernsehempfängern zur Verbindung des Empfangsgerätes mit der Antenne verwendet, da damit die symmetrische Empfangsantenne ohne Impedanzanpassung verbunden werden kann und die Dämpfung des Empfangssignals geringer als bei den heute üblichen Koaxialkabeln ist. Der Nachteil der Flachbandleitung ist, da die HF-Energie im Bereich zwischen den beiden Leitern übertragen wird, eine höhere Störempfindlichkeit und nur eine kleine Schirmdämpfung – mehrere räumlich knapp parallel geführte Flachbandleitungen weisen starke und meist unerwünschte Kopplungen auf. Bei der Kabelführung einer Zweidrahtleitung ist beispielsweise darauf zu achten, dass sich keine metallischen Gegenstände neben der Zweidrahtleitung befinden.
Die Umsetzung der Antennensignale an die später an Empfangsgeräten üblich gewordenen Koaxialkabel und deren koaxiale Steckverbinder erfolgt mittels sogenannter Baluns.
Weitere Anwendungen liegen im Bereich von Amateurfunkstationen zum Anschluss von symmetrischen Antennen. Dabei kann die Zweidrahtleitung auch nur aus zwei Leitern, welche in regelmäßigen Abständen durch Abstandshalter fixiert sind, ausgeführt sein. Das primäre Dielektrikum stellt dann die Luft zwischen den Leitern dar.
Flachbandleitungen können unter anderem an folgende Antennen direkt angeschlossen werden:
- Dipolantennen, insbesondere λ/2-Dipole mit symmetrischer Einspeisung wie dem Faltdipol
- Yagi-Uda-Antenne
- Schmetterlingsantenne
- Rhombusantenne
Parameter
Der Leitungswellenwiderstand einer Flachbandleitung, wie in nebenstehender Skizze, beträgt:
- Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle Z = \frac{120\,\Omega}{\sqrt{\varepsilon_\mathrm{r}}}\cdot\operatorname{arcosh}\left(\frac{a}{d}\right) = \frac{120\,\Omega}{\sqrt{\varepsilon_\mathrm{r}}}\cdot\operatorname{ln}\left(\frac{a}{d}+\sqrt{\left(\frac{a}{d}\right)^2-1}\right)}
mit der relativen Permittivität Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \varepsilon_\mathrm{r}} , welche eine Stoffkonstante des verwendeten Isolationsmaterials zwischen den Leitern darstellt, und 120 Ω als durch die Kreiszahl dividierter Wellenwiderstand des Vakuums.
Übliche Leitungswellenwiderstände von Zweidrahtleitungen betragen 600 Ω, 450 Ω, 300 Ω und 75 Ω. Insbesondere die Flachbandleitung mit 300 Ω war bei frühen Radio- und den ersten Fernsehempfängern ein üblicher Wert, welcher bei neueren Empfangsgeräten mit koaxialem Antennenanschluss durch einen Balun mit Impedanzanpassung von Faktor 4 auf die bei Koaxialkabeln üblichen 75 Ω umgesetzt werden kann. Für die größeren Leistungen von Sendeanlagen wird der Leitungswellenwiderstand bei 185 Ω gewählt, da dort die Verluste geringer sind.
Bei gegebenem Isolationsmaterial ergeben sich bei der Zweidrahtleitung folgende optimale Leitungswellenwiderstände:
- Kleinste Dämpfung bei a/d ≈ 2,276 mit Z = 175,6 Ω
- Größte Spannungsfestigkeit bei a/d ≈ 2,932 mit Z = 208,6 Ω
- Größte Leistungsübertragung bei a/d ≈ 2,146 mit Z = 167,7 Ω
Siehe auch
Literatur
- Otto Zinke, Heinrich Brunswig: Hochfrequenztechnik 1. 5. Auflage. Springer, 1995, ISBN 978-3-540-58070-6.
Einzelnachweise
- ↑ a b Karl Rothammel, Alois Krischke: Rothammels Antennenbuch. 13. Auflage. DARC Verlag, 2014, ISBN 978-3-88692-065-5, Kapitel 5.5: Zweidrahtleitungen.
- ↑ Der Hühnerleiter-Dipol. Abgerufen am 28. April 2018.
- ↑ Produkt zum Aufbau solcher Leitungen: Hühnerleiter-Spreizer. Abgerufen am 29. April 2018.
