|
Der Antennenbau und die Antennentests waren für Radioamateure schon immer eines der reizvollsten und schönsten Experimentierfelder.
Von der Art der Antenne, von der Höhe des Einspeisepunktes über dem Erdboden sowie der elektrischen Leitfähigkeit des Bodens hängt es maßgeblich ab, unter welchem Höhenwinkel das Funksignal abgestrahlt wird.
Je nach dem, welche Antenne man benutzt, kann man die Reichweite der Funkstelle ganz gezielt beeinflussen.
Je nach Art der Antenne, der Frequenz, der Sendeart (cw, ssb, psk etc.) und der Tageszeit kann ich nahezu jeden beliebigen Punkt der Erde erreichen.
Outdoor
 ”Auf das niemand sie erkenne, tarnt er listig die Antenne !”
Für meine Outdoor-Aktivitäten auf Kurzwelle zuhause sowie auf längeren Reisen benutze ich gern meinen selbstgebauten Roll-Draht-Dipol (engl. reel dipole), einen Mono-Band-Dipol mit hervorragenden Eigenschaften.
Durch Abwickeln der Dipol-Äste auf die erforderliche Länge kann ich diese Draht-Antenne auf jeder beliebigen Frequenz zwischen 160 m und 6 m in Resonanz bringen.
Bemessungshilfe für einen Roll-Draht-Dipol mit diversen Verkürzungsfaktoren.
Der Verkürzungsfaktor ist stark von der individuellen Umgebung der Antenne abhängig und somit kaum vorherbestimmbar. Die Bemessungshilfe gibt nur grobe Richtwerte vor.
Ein großer Teil der in Richtung Erde abgestrahlten Energie wird gemäß dem Spiegelgesetz reflektiert und trägt zusätzlich zur Abstrahlung bei.
Die Leitfähigkeit des Bodens hat einen maßgeblichen Einfluß auf diese Reflektion. Während man an einem QTH mit hohem Grundwasserstand mit fast immer gute Ergebnisse erzielt, kann es sich bei schlechter Bodenleitfähigkeit durchaus lohnen sich über die Art der Verbesserung der Bodenleitfähigkeit Gedanken zu machen.
Bei Böden mit sehr schlechter Leitfähigkeit kann man die Erdfläche unter dem Dipol mit Kupfersulfatlösung einsprühen. Die gute Leitfähigkeit der Kupfersulfatlösung bringt dem Dipol eine Gewinnverbesserung infolge der hohen Reflektion am Boden von 1-3 dBd.
(Bitte die Umweltvorschriften beachten !)
Da man beim Roll-Draht-Dipol nicht schneiden muß, sind dem Probieren keine Grenzen gesetzt.
Der Roll-Draht-Dipol ist mechanisch einfach zu realisieren und die elektrischen Verhältnisse sind eindeutig und übersichtlich. An Portabelstandorten kann man leider nicht immer die erforderliche Aufbauhöhe von einer halben Wellenlänge über dem Erdboden erreichen.
Kapazitive Einflüsse, wie Metallzäune, Sträucher, Bäume, Gebäude etc. können den Fußpunktwiderstand des Dipols von 50 Ohm bei niedriger Aufbauhöhe abweichen lassen.
Hier helfen nur noch Maßnahmen am direkt am Einspeisepunkt selbst weiter, das heißt eine Widerstandstransformation auf Werte um 50 Ohm.
Vergrößerung durch Doppelklick. Click picture to enlarge.
Bei einer Antennenaufbauhöhe von etwa einer halben Wellenlänge über dem Erdboden kann man durch verschiedenlanges abwickeln der Dipoläste den Fußpunktwiderstand auch ohne Antennenanpaßgerät fast immer durch probieren auf ca. 50 Ohm bringen.
Für 160 m und 80 m muß man schon recht hohe Abspannpunkte in der freien Natur finden.
Der Fußpunktwiderstand kann hierbei bis auf 10 Ohm absinken. Bei diesen Bändern kann man den Fußpunktwiderstand etwas in Richtung 50 Ohm anheben, in dem man die Äste des Dipols etwas duchhängen läßt.
Die in der Regel geringen Aufbauhöhen im Feld erzeugen überwiegend Steilstrahlung, aber auch NVIS bietet durchaus interessante Anwendungsmöglichkeiten.
Für Bandwechsel incl. Abstimmung benötige ich nur wenige Minuten.
Der Dipol besteht aus TW-85, einem hochflexiblen, stark verkupferten Edelstahlseil mit 0,85 mm Durchmesser, mit einer Zugfestigkeit von etwa 90 kp, aufgerollt auf handels- üblichen Plastikspulen mit 70 mm Durchmesser.
Meine beiden Plastikspulen mit je 23 m Draht wiegen zusammen nur 230 g.
Als HF-Kabel verwende ich 18 m Aircell 5 mit ca. 750 g Gewicht.
Die Einspeisung erfolgt entweder über einen Balun BU-50 an einem 12,50 m langen Mastes aus Glasfiber oder balunfrei über eine Plexiglasanschlußleiste.
Als Endisolatoren benutze ich Makrolon-Isolatoren 65 x 15 x 8 mm von DX-Wire.
Die Abspannseile mit Karabinerhaken kommen aus ehemaligen Militärbeständen und die Erdspieße aus Edelstahl sind Originalzubehör einer russischen Funkstation R 354 aus den 70er Jahren.
Diese Erdspieße konnte ich kostengünstig auf dem Flohmarkt der HAM-Radio erstehen.
Die Idee des Roll-Draht-Dipols stammt von Kurzwellen-Funkgeräten für militärische Spezial- Unternehmen.
Da man bei diesen Unternehmungen im Extremfall alles mit sich herumschleppen muß, spielt das Gewicht eine nicht zu unterschätzende Rolle.
Man hat dann einfach immer einen solchen Roll-Draht-Dipol dabei, der den gesamten Frequenzbereich des Funkgerätes überstreicht. Gewünschte Frequenzbänder werden durch Farbmarkierungen gegennzeichnet.
Der Antennendraht ist dünn und extrem reißfest. Die Aufrollwickel als auch das Koax-Kabel sind federleicht.
Eine sehr interessante Lösung ist die Antenne AN/GRA-50.
Diese sehr gut durchdachte Konstruktion für militärische Bestimmungen in Stahlblech ist aber für Amateurfunkanwendungen viel zu schwer.
Für einen Nachbau würde ich den Grundkörper aus leichtem Titanblech und die Spulen aus schlagzähem Kunststoff fertigen. Meine derzeitige Lösung mit zwei Kunststoff-Spulen (siehe Fotos) ist zwar unschlagbar leicht, setzt aber vor Ort etwas Werkzeug voraus.
Ein Teil meiner Outdoorausrüstung. Der Roll-Draht-Dipol, Kabel, Abspannseile,
Seilrollen, Erd-Spieße, Angelsehne, Isolatoren, Kabel-Anschlußleiste, Klebeband,
Werkzeug und nützliches Kleinmaterial.
Bild zur Vergrößerung bitte anklicken. Click picture to enlarge.
Endisolator des Roll-Draht-Dipoles. Jede beliebige Frequenz kann man cm-genau
exakt einstellen. Kapazitive Beeinflussungen aus dem Umfeld lassen sich so
hervorragend kompensieren. Ist die kapazitive Beeinflussung nur einseitig, könnten
die Dipoläste auch unterschiedlich lang ausfallen. Das muß man einfach ausprobieren.
Vergrößerung durch Doppelklick. Click picture to enlarge.
Eines der beiden Wickel des Roll-Draht-Dipoles. Als Antennendraht verwende ich
verkupfertes Edelstahlseil TW-85 von Titanex, welches besonders leicht und
hochflexibel ist. Die roten Farbpunkte markieren die Amateurfunk-Bänder.
Vergrößerung durch Doppelklick. Click picture to enlarge.
Plexiglas-Anschlußleiste für den Roll-Draht-Dipol ohne Balun als Ausnahmelösung.
Vergrößerung durch Doppelklick. Click picture to enlarge.
Anschlußleiste mit N-Buchse für den Anschluß des Koaxialkabels.
Plexiglas 80 mm x 40 mm x 5 mm. Anschlußschrauben aus Messing M 5.
Diese Anschlußleiste nutze ich auch für den Anschluß an meine
5/8 Lambda - Antenne.
Vergrößerung durch Doppelklick. Click picture to enlarge.
5/8 Lambda Vertikal-Monoband-Antenne
Für private DX-Expeditionen benutze ich gern meinen Fiberglas-Schiebe- Mast, 12,50 m lang, als 5/8 Lambda Vertikal-Monoband-Antenne für 30 m, 20 m, 17 m, 15 m 12 m oder 10 m.
Der GFK-Mast wird in einer Höhe von ca. 8,50 m unter 120° mit einer hochfesten Angelsehne abgespannt. Eine solche Abspannung bleibt in der Regel unsichtbar. Dem erforderlichen HF- Gegengewicht in Form von λ/4-Radials muß man bei dieser Antenne besondere Beachtung schenken.
Der Erfolg einer 5/8 Lambda-Antenne hängt maßgeblich von einem guten Gegengewicht ab.
Trotz einer kleinen unter 63° nach oben strahlenden Nebenkeule hat eine 5/8 λ-Vertikal- antenne den besten DX-Wirkungsgrad unter den nicht gestockten Vertikalstrahlern.
Der Grund liegt im flachen vertikalen Abstrahlwinkel von ca. 18°.
Die kleine Nebenkeule unter 63° ermöglicht aber auch Funkverbindungen in nähere Regionen, was natürlich auch gewünscht sein kann.
Ein 5/8λ-Strahler ist daher die am weitesten verbreitete Vertikal-Rundstrahlantenne
Vertikaldiagramm für eine 5/8 Lambda.
Der 5/8λ-Strahler wirkt prinzipiell wie ein 6/8λ-Strahler, bei dem das unterste λ/8 durch eine Spule ersetzt wurde.
Grund: Ein 6/8λ-Strahler hat zwar ein gutes SWR, aber keine gute Abstrahlung im Vertikaldiagramm.
Durch die Umkehrung des Stromverlaufs entsteht ein deutlicher Nebenzipfel nach oben -
das heißt → Leistungsverlust.
Die mechanische Strahlerlänge liegt zwischen 0,62 λ Strahlungswiderstand R = 54 Ohm) und 0,64 λ. (R = 49 Ohm).
5/8 λ ist keine resonante Länge.
Um einen reellen Eingangswiderstand zu erhalten, was gleichbedeutend mit Resonanz ist, muß man den Strahler elektrisch mit einer Luftspule bis zu 6/8-Resonanz (= 3/4 λ) verlängern.
Deswegen läßt man das erste "störende" λ/8 Länge in einer Luftspule "laufen" welche (fast) keine Abstrahlung hat. Bekanntlich strahlt ja nur der Strombauch der Antenne !
Richtwerte für die Induktivität der Verlängerungspule
Eine so verlängerte 5/8 λ-Antenne hat einen reellen Fußpunktwiderstand von ca. 50 Ohm, so daß eine direkte Anschaltung mittels Koaxialkabel an den Sender erfolgen kann.
Ein Balun ist nicht erforderlich, da der 5/8tel Strahler selbst auch unsymmetrisch ist.
Der Gewinn einer 5/8 λ-Antenne liegt bei etwa 2 bis 3 dBd.
Bemessung einer 5/8 λ
Mindestens genau so wichtig wie der Strahler selbst ist ein sehr gutes HF-Gegengewicht.
Metallzäune, Brückengeländer, Leitplanken, Blechdächer oder Radials bilden hervorragende Gegengewichte.
Im freien Gelände verwende ich als Gegengewicht 8 Streifen aus Alu-Haushaltfolie in einer der Länge von je λ/4, die sternförmig ausgerollt und mit etwas Erde oder Sand abgedeckt werden.
Die Länge Gegengewichte müssen nicht auf den cm genau stimmen, die Antenne funktioniert mit Radial-Längen von +/- 10 % gleich gut.
Reichlich Krokodilklemmen mit angelöteter Kupferlitze mit einem Querschnitt von 4 qmm in diversen Längen sind für die Einbindung der Gegengewichte vor Ort sehr hilfreich.
Befestigung der 5/8 Lambda für das 20 m Band am Gartenzaun.
Gesamtansicht der Antenne. Im Hintergrund der neue Kindergarten
unserer Gemeinde.
Die Spitze des Glasfibermastes oberhalb des Abspannpunktes bewegt sich
frei im Wind. Das hat aber für die HF- Abstrahlung keine nachteilige Wirkung.
Der mit Angelsehne unter 120° in einer Höhe von ca. 8,50 m abgespannte
Mast hält so auch stärkeren Windböen stand.
Die Angelsehne ist nahezu unsichtbar.
Obere Befestigung des Glasfibermastes. Die ganze Antenne kostet weniger
als 60 Euro. Sie ist sehr flexibel, leicht transportierbar und in wenigen Minuten
vor Ort aufgebaut.
Untere Befestigung des Glasfibermastes.
Ein 0,4 mm dicker Kupferlackdraht genügt in der Regel als Strahler.
Die Antenne ist in dieser einfachen Bauweise extrem schmalbandig,
ein SWR von ca. 1,2 : 1 ist nur für eine Einzelfrequenz +/- 2 kHz erreichbar.
Ein kleiner Automatiktuner ist empfehlenswert.
Die Ladespule besteht ebenfalls aus 0,4 mm Kupferlackdraht, aufgewickelt
auf eine Kunststoff-Flasche. Die Feinabstimmung des Fußpunktwiderstandes
erfolgt durch auf- bzw. abwickeln der Spule auf der Seite der Anschlußbuchse.
Strahlerseitig muß die Drahtlänge von der Mastspitze bis zum Beginn der
Spule 12,60 m betragen. [ 20 m Band ]
Als Gegengewicht nutze ich hier den Blitzableiter des Gebäudes. Das ist
nicht die optimalste Lösung, Radials aus Alufolie in einer Länge von ca.
Lambda/4 erzielen einen weit besseren Wirkungsgrad.
*************************************************************************
Jedem Funkamateur, der sehr gerne mit Antennen experimentiert, empfehle ich einen guten Antennenanalyzer.
Ich benutze das “MFJ-269”, ein Multifunktionsgerät, welches alle Sendeantennen von 1,7 MHz bis 470 MHz durchmessen kann. Es ist für mich eines der am meisten benutzten Meßinstrumente im Amateurfunk geworden.
Vermessung von Baluns mit dem Meßgerät MFJ-269
Baluns können getestet werden, in dem man den Balun mit der unsymmetrischen 50 Ω Seite mit dem Anschluß ANTENNA verbindet. Der Balun muß mit zwei gleichgroßen hochwertigen Widerständen in Reihe mit der Größe der Last abgeschlossen werden.
Die beiden Widerstände müssen zusammen genau der Last-Impedanz entsprechen.
Ein Paar von zwei 150 Ω Widerständen werden beispielsweise benötigt, um die 300 Ω Seite eines 6:1 Baluns (50 Ω Eingang) korrekt messen zu können.
Ein exakt und sauber gewickelter 1 : 1 Strom-Balun ist die beste Lösung für ein optimal ausgewogenes Strom-Gleichgewicht. Er besitzt die größte Leistungskapazität und hat die geringsten Materialverluste.
Hierbei sollte das SWR für jede Frequenz von 1,8 MHz bis 29,7 MHz niemals schlechter als 1,2 : 1 sein, egal an welcher der drei Positionen A, B oder C das Laborkabel angesetzt wird. Das SWR sollte sich auch nicht ändern, wenn das Laborkabel von den Punkten A, B oder C entfernt wird. Damit ist auch die Symmetrie des Baluns nachgewiesen, die Antenne wird die Sendeenergie optimal abstrahlen.
Ein Spannungsbalun kann ebenfalls auf sein SWR getestet werden, reagiert aber anders. Man schließt dazu den Widerstand R = Za parallel zum Ausgang an.
Wenn der Spannungsbalun richtig funktioniert, dann wird das SWR sehr niedrig sein, unabhängig davon, ob der Widerstand R = Za/2 jeweils gegen Erde abgeschlossen sind. Ein sauber gewickelter Spannungsbalun sollte ein kleines SWR über seinen gesamten, Einsatzbereich ausschließlich am Punkt B zeigen. Das SWR darf sich auch nicht ändern, wenn das Laborkabel von Punkt B entfernt wird. Er soll aber ein schlechtes SWR zeigen, sobald das Laborkabel mit Punkt A oder C verbunden wird !
Sollte sich der Balun nicht entsprechend verhalten, dann arbeitet dieser nicht symmetrisch und wird von keinem großen praktischen Nutzen sein.
Interessenten biete ich gern meine Hilfe beim Ausmessen von Antennen oder Baluns an.
Balun
Bauanleitung für einen hochwertigen Balun
Spannungsbalun oder Strombalun ?
Draht-Dipol ohne Balun
Stationäre Antennen am QTH
Zweifachdipol für 160 m und 80 m
Zweifachdipol Daten
Cushcraft R8 für 40 m bis 6 m
Diamond X-5000 für 2 m, 70 cm und 23 cm
Super-Breitbandantenne AH-7000
Magnetische Antennen
Magnetische Antennen Info
Software zur Bemessung von Magnetischen Antennen auf Anfrage
Antennensimulationen
Software EZNEC ® Link
Drahtantennen
OM Max Ruegger, HB9ACC, hat eine hervorragende Dokumentation
mit dem Titel :
Rund um die Antenne
verfaßt, die ich an dieser Stelle empfehlen möchte.
Die 7-teilige umfangreiche Dokumentation im PDF- Format kann über
den gesetzten Link heruntergeladen werden.
|
