IARU02
Antennen


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 ... !”

 Kompass 3 


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 recht guten 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.



Strahlungswiderstand 
Vergrößerung durch Doppelklick. Click picture to enlarge.

Bei einer Antennenaufbauhöhe von ca. 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 durchhängen 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 handelsüblichen 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 Unternehmen.
Da man bei diesen Unternehmungen im Extremfall alles mit sich herumschleppen muß, spielt das Gewicht eine nicht zu unterschätzende Rolle.
Man hat 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.




Outdoorantenne klein
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.



Draht-Roll-Dipol, Endisolator 1 klein
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.



Draht-Roll-Dipol klein
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.



Anschlussleiste 04 klein
Plexiglas-Anschlußleiste für den Roll-Draht-Dipol ohne Balun als einfachste Ausnahmelösung.
Click picture to enlarge.



Anschlussleiste 01 klein
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-Vertikalantenne 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


Vertikaldiagramm02

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.



Ansicht
Befestigung der 5/8 Lambda für das 20 m Band am Gartenzaun. Gesamtansicht der Antenne.
Im Hintergrund der neue Kindergarten unserer Gemeinde.


Glasfibermast02
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 unsichtbar.


Mastbefestigung 1
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.
Ein 0,4 mm dicker Kupferlackdraht genügt in der Regel als Strahler. Die Antenne ist in dieser einfachen
Bauweise extrem schmalbandig, ein kleiner Automatiktuner ist daher empfehlenswert.


Ladespule 302
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 ]


Gegengewicht
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.


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Jedem Funkamateur, der sehr gerne mit Antennen experimentiert, empfehle ich einen guten
Antennenanalyzer.
Ich benutze das MFJ-269, ein Gerät, welches alle Antennen 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.



strombal04





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  



Antenne für Mobil und Maritime Mobil
Wenn ich jedes Jahr mehrfach auf Frachtschiffen unterwegs bin, benutze ich für den Amateurfunk immer meine Original Outbacker Perth, die elektrisch sehr gut mit der Masse des Schiffes verbunden sein muß.
Das Gegengewicht des Schiffes, das Salzwasser und die große Antennenhöhe von mehr als 20 m über dem Meer machen diese Antenne auf See sehr effizient.


Outbacker Perth auf dem Containerschiff Annabella / MPJG8
Outbacker Perth auf dem Containerschiff OPDR Tanger / 5BAH2
Installation der Outbacker Perth, deutsch
Installation der Outbacker Perth, engl. 





Magnetische Antennen

Magnetische Antennen  Info   

Bemessung einer magnetische Antenne für Reisen 

Software zur Bemessung von Magnetischen Antennen   auf Anfrage




Antennensimulationen

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