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Das Bild oben zeigt eine Lamda- Halbe Vertical, QRP-Antenne:

 

Als Resonanz- Frequenz wurde 144,8 MHz gewählt und unter Anwendung unserer Formel mit dem Verkürzungs- Faktor 0,95 kommen wir auf 0,984 Meter Länge. Es zählt die Länge von der Spitze der Teleskopantenne bis zum heißen Einspeisepunkt am oberen Ende der Spule. Der Strahler ist galvanisch nicht mit dem BNC- Stecker verbunden. Wir sehen einen Fuchskreis, Spule: 10 Windungen, 10 mm Durchmesser, Parallel- Luft- Trimmer 11 PF ganz ausgedreht bei 1-2 pF, Spulentrimmer 11 pF bei 4 pF. Die Spule scheint etwas zu lang zu sein, ist es aber nicht da bei kleinen Spulen im VHF- Bereich immer zwei Windungen zusätzlich benötigt werden um den Schwellwert der Anfangs- Induktivität zu überwinden. Außerdem ist ein kleiner Induktivitäts- Überschuß nötig um den Spulentrimmer zu betreiben! Die Antenne braucht keine Erde und strahlt sehr flach ab, ist mit 3 Watt in FM als Aufsteckantenne am Handfunkgerät getestet. Sie ermöglichte Indoor am Fenster im 1. Stock QRP-Verbindungen, bei jeweils 40 Kilometer Entfernung zum Untersberg OE2XUM in Packet Radio und zu den FM- Umsetzern Gaißberg OE2XSL und Winterberg DB0WB mit 300 Milliwatt bei unverrauschter Modulation.

 

 

Im vorangestellten Bild sieht man eine 7- Band Mobil- Antenne:

 

Der einstellbare Resonanz- Bereich erstreckt sich lückenlos von 10 Meter bis 40 Meter. Die wirksame Gesamtlänge der Vertical- Antenne beträgt mit kurzgeschlossener Spule 2,74 Meter und wird durch den in Serie geschaltenen Luft- Drehko für das 10 und 12 Meter Band verkürzt. Ab dem 15 Meter Band wird der Kurzschluß von Band zu Band verringert, die Induktivität in Serie steigt immer weiter an, der Luft- Drehko liegt dabei am unteren Spulenende parallel auf Masse und der sinkende Blindwiderstand wird durch die steigende Kapazität gegen Masse kompensiert. Auch wenn der sinkende Blindwiderstand kompensiert wird, so fällt der Wirkungsgrad bei tieferen Frequenzen trotzdem ab. Aber die Güte von Spule, Luft- Drehko und inovativer Konstruktion machen das Salz in der Suppe aus! Die freistrahlende Positionierung der Spule addiert deren Magnet- Wirkung zur Strahlerleistung hinzu. Starke Stromanschlüsse, kurze Leitungsführung und gute Erdung an der Karosserie holen das letzte Quäntchen Leistung heraus. Die ganze Konstruktion befindet sich auf einem großen Saugfuß der ursprünglich eine Mobil- Sat- Antenne trug, deshalb ist ein Massekabel zur Karosserie unerlässlich. Hier in der Mitte ein Detailbild.

Angepasste Antennen im Eigenbau:

 

Warum beschreibe ich hier vor allem nur angepasste Antennen?

 

Ganz einfach, es gibt meines Wissens nur zwei Antennenarten, die ohne eine Übersetzung des Blindwiderstands am Antenneneingang auskommen, also 50 Ohm Blindwiderstand vorweisen. Zuerst aber eine kurze Beschreibung dieser zwei Ausnahmen im folgenden Prolog, gefolgt von einer Hilfestellung zur Antennenberechnung.

 

Prolog:

 

Als Erstes die Triple-Leg-Antenna, eine Lamda 1/4 Vertical mit drei vom Strahler aus gesehen 120 Grad nach unten abgespannten Radials, die zueinander 120 Grad Horizontal-Abstand haben. Diese Antenne bildet also einen Tetraeder. Da eine Lamda 1/4 Vertical als Groundplane aber nur 25 Ohm Blindwiderstand bei guter Erde hat, wird schnell klar das die 50 Ohm Eingangswiderstand durch weitere 25 Ohm Erdunsverlust wegen des kümmerlichen Radialnetzes erkauft wurden. Gute Erde bräuchte 120 Radials. Weiterhin ist diese Antenne aus gleichem Grund auch nicht gleichmäßig rundstahlend. Allerdings ist die Elevation des Abstahlwinkels von 15 Grad über Horizont für Kurzwelle als "GUT" zu bezeichnen.

 

Als Zweites der Wirebeam (Bild weiter unten in der Mitte), ein Drahtdipol mit einem Parasitärelement, im Beilspiel ein Drahtdirektor, der den Blindwiderstand eines Dipols von 70 Ohm auf 50 Ohm bringt. Zusätzlich wird ein Gewinn in Vorzugsrichtung von 3 DbD erreicht und das Vor- Rückverhältnis von -4 Db liegt somit bei guten -1DbD. Das Vor- Seitenverhältnis kann sich mit mehr als -6Db dann schon recht erheblich auswirken. Wenn man beachtet das die Parasitärerregung auf Kurzwelle vom 10 bis ins 15 Meter Band hervorragend funktioniert und die Elevation gegenüber einem Dipol wesentlich geringer wird, hat man damit eine tolle Richtantenne. Mit einer Rohrausführung die für vorgenannte Bänder aus recht schlanken Alurohren bestehen kann, erschließt sich zusätzlich die Möglichkeit einer drehbaren Richtantenne.

 

Vollgespeiste Richtantennen:

 

Ab dem 20 Meter Band und für frequenztiefere Bereiche sind Vollgespeiste Antennen wie HB9CV, Fullfeed-2 Element Quad, Fullfeed- 2 Element Deltaloops nötig. Die Prasitärerregung funktioniert in diesen Frequenzbereichen bei der erlaubten Masthöhe von 10 Meter auf Privatgrund so schlecht, das es die Mühe nicht wert ist ein parasitär erregtes Konstrukt zu errichten. Keine der vorgenannten Antennen besitzen 50 Om Blindwiderstand und die zwei letzten Varianten brauchen jeweils einen Powerdivider, der schon bei einer Leistung von über 10 Watt nicht mehr ohne spezielle Widerstände oder ohne Ölkühlung auskommt. Die Königin unter den Vollgespeisten Richtantennen ist die HB9CV in Rohrausführung mit zwei gegenüberliegenden Gammamatches und einem Luft-Drehko zur Anpassung an die 50 Ohm Speiseleitung. Vorteil: Sie ist drehbar und funktioniert auch an kleineren Masten, zum Beispiel 4-6 Meter Rohrmast abgespannt auf dem Garagendach recht gut. Nachteil: Wegen der Windlast ist im 20 Meter Band bei Elementlängen von zwei mal knapp 5 Metern auch schon Schluß und für 10 Meter Masthöhe braucht man dann einen Gittermast. Da es nicht lustig ist wenn bei Sturm mit 120 bis 180 Km/h Alurohre durch die Gegend fliegen, sollte man schon vor Baubeginn Kosten, Nutzen und Sicherheit abwägen

Für vollgespeiste Ganzwellen-Schleifen kann bis 100 Watt auch recht dünner Lackdraht mit 1,2 mm verwendet werden wenn die Gammamatch entfällt. Für drehbare Konstukte können auch im 20 Meter Band dünne Fieberglaßstäbe, so wie sie im Bild der Diamond Quad zu sehen sind Verwendung finden. Bei Sturmbruch verheddern sich die leichten Bruchstücke nur ineinander am Mast und stellen keine weitere Gefahr dar. Für das 40 Meter Band sind zwei leichte und schlanke und genau 10 Meter hohe Fiberglaßmasten (teuer, aber gut, leicht und gefahrlos) für je eine Deltaloop aus lediglich 1.2 mm Lackdraht nötig. Je eine Rolle an der Mastspitze, 4 mm Kordel zum aufziehen der Loopspitze und abspannen der unteren Loopecken, dann noch je drei Isoliereier und die Einkaufsliste zu einer der weltbesten Monoband DX-Antennen ist im groben fertig. Einen Powerdivider 10-15 Watt CW, oder 20-30 Watt SSB kann man mit 10 parallel zusammen gelöteten Einwatt-Schichtwiderständen ohne Ölkühlung realisieren. Emfangsmäßig nimmt sich das nichts und sendemäßig ist das lokale Europagebrabbel weltweit nicht relevant. Gestaltet man den Powerdivider umsteckbar ist diese Antenne bidirektional. Eleganter ist die Umschaltbarkeit, die kann aber nur über einen induktiv- und kapazitätsarmen manuellen Schalter mit guten versilberten Kontakten verlustfrei erfolgen (also zurück in die 50er Jahre) Da mir eine Baugenemigung für einen sehr hohen Gittermasten von 20 Metern oder gar höher in einer Siedlung, und zunehmend auch ausserhalb, wegen der allgemeinen Mobilfunkmasten- und Windrad-Phobie in Deutschland als Ding der Unmöglichkeit erscheint, verschwende ich hier keine Zeit mit solchen Tagträumen.

 

Hilfen zur Antennenberechnung:

 

Wenn für die Lichtgeschwindigkeit von 300 Millionen Metern pro Sekunde der Wert 300 genommen wird und für die gewünschte Frequenz der Wert in MHz mit 1 bis 2 Kommastellen im Taschenrechner eingegeben wird, erhält man die Wellenlänge Lambda in Metern. Besonders praktisch für die Kurzwellenberechnung weil mit diesem Kunstgriff immerhin 6 lästige Nullen aus der Originalformel gekürzt wurden. Wer es für VHF/UHF ganz genau haben möchte verwendet die gleiche Formel mit einer dritten Kommastelle. Ermittelte Werte für Lambda, Lamda-Halbe, oder - Viertel müssen dann noch mit dem Verkürzungsfaktor Mulipliziert werden.

Für Draht 0.98

Für dünnes Rohr 0,95

Für dickes Rohr 0,91

 

Für Koaxialkabel den Verkürzungsfaktor des Herstellers beachten. Siehe auch Anmerkung zur Antennenspeisung!

So ergäben sich am Beispiel einer Triple-Leg-Antenna für die SSB-Anruffrequenz 28,5 MHz des 10 Meter Bandes für den Strahler aus dünnem Alu-Rohr genau 2,50 Meter und für ein Drahtradial 2,58 Meter - vergleiche Tabelle zweite Zeile letzter Wert rechts!

 

 

 

Berechnung eines Wire- Beams:

 

Die Berechnung der Triple-Leg war denkbar einfach, aber Lamda-Halbe-Reflektoren oder -Direktoren, benötigen eine erweiterte Art der Berechnung. Für das Dipolelement im Bild (15 Meter Band), habe ich für jeden Schenkel den Wert 3,45 Meter ganz rechts in der Vierten Zeile von oben genommen. Für das Direktorelement nimmt man das doppelte, also Lamda- Halbe mal 0.98, das wäre 6,90 Meter und zieht nochmals 5 Prozent also gerundete 0,35 Meter ab. Dadurch erhalten wir ein Längenmaß von 6,55 Meter für den Direktor. Ein Reflektor müsste dann 0,35 Meter länger sein als die errechneten 6,90 Meter. Man muß sich aber für eins von Beiden entscheiden, also Direktor oder Reflektor, die Sache wird sonst schnell zu schwer aber vor allem der Bindwiderstand sinkt bei drei Elementen auf nur 30 Ohm und man braucht einen Faltdipol plus Balun als Erreger, oder entscheidet sich für eine Gammamatch deren Trimmer Wetter- Spinnen- Ohrwurm- und Ameisensicher untergebracht werden will. Beides macht die Konstuktion aber nicht leichter und man braucht schwerere, Dickere Antennenlitze Zusatzspannleinen und einen dickeren Mast zur Abspannung. Es entsteht ein Teufelskreislauf denn das Konstrukt wird auch größer, sichtbarer und aufdringlicher. Sicher, die technischen Schwierigkeiten sind ohne Zweifel lösbar, die ganze Sache hat aber dann gar nichts mehr mit dem Leichtbau in der Abbildung zu tun. Hier wurde 1,2 mm Lackdraht ohne Balun verwendet weil das Schielen eines Dipols ohne Balun durch den Direktor stark vermindert wird. Der Spacer am Ende, assymetrisch aufgespannt besteht aus 10 mm Fiberglaß- Rundmaterial, alles sehr leicht und wenig Windempfindlich.

Speisehinweise beim Thema Antennenspeisung!

 

Berechnung einer Diamond Quad:

 

Bei geschlossenen Oblongs, Quads, und Deltaloops verwendet man immer den Wert Lamda aus der Tabelle oben, da keine Endkapazitäten auftreten. Für den Reflektor rechnet man 5 Prozent zum Wert Lambda hinzu. Der Boom ist ein Achtel bis ein Zehntel Lambda lang. Im Bild 1,25 Meter im 10 Meter Band. Der Gewinn in Strahlrichtung liegt bei 7,2 DbD. Das Vor- Rückverhältnis beträgt nur 4-5 Db, also feuert die Konstruktion nach hinten kaum messbar schwächer, wenn auch in der Elevation flacher als ein Dipol. Für sehr Steil einfallende Signale und auf den Seiten ist die Antenne faktisch taub so kann mit Werten um -12 Db Nutzsignalabstand rechnen. Alles in allem der beste HF- Verstärker und Signal- Vorverstärker den ich je hatte. Aber auch hier bleibt es dabei: Ab dem 20 Meter Band sind Vollgespeiste Antennen wie HB9CV, Fullfeed-2 Element Quad, Fullfeed- 2 Element Deltaloops nötig.

 

Anmerkungen zur Antennenspeisung:

 

Zwei Arten von Antennen welche so zu sagen ohne größeren Aufwand 50 Ohm mitbringen und deshalb ein Koakialkabel direkt angeschlossen werden kann wurden bereits auführlich inklusive ihrer Berechnungsgrundlagen im Prolog und im Kasten Berechnung eines Wire- Beam erklärt. Und trotzdem lauern Stolperfallen. Denn es gilt: Nur mit einem geradzahligen Vielfachen von Lamda- Viertel, also bei allen Lamda- Halben der Resonanzfrequenz wird der Blindwiderstand untransformiert in den Shack geleitet. Das ist extrem wichtig weil sonst eine Kompensation im Shack zum Abenteuer wird. Wer mitgedacht hat der hat jetzt sicher zwei Fragen. Erstens wie komme ich auf Lamda- Halbe beim Koaxialkabel? Die Antwort heißt, den Wert Lamda berechnen oder aus der Tabelle nehmen und durch zwei teilen. So weit so Einfach, aber im gelben Feld der Tabelle steht Verkürzungsfaktor 0,60 - 0,66 für Koaxialkabel! Das ist zu ungenau abe alle gebräuchlichen Koaxialkabel sollten innerhalb dieser Grenzen liegen. Im wesentlichen ist der Verkürzungsfaktor von der Dimensionierung des Kabels und vom Material des Dielektrikums, dessen Dichte ab, mit oder ohne Luftkammern. Also fragt man seinen Lieferanten nach den Angaben des Herstellers zur Produktspezifikation, denn dazu gehören Blindwiderstand und Verkürzungsfaktor. Im Rothammel sind alle deutschen Koaxkabel 50, 60, 75 Ohm mit dem Verkürzungsfaktor 0,66 angegeben. Nur ein paar amerikanische Kabel weichen von diesem Wert ab. Jetzt kann man zu Ende Rechnen und den unrtansformierten Blindwiderstand über das SWR im Shack einer Beurteilung zu unterziehen. Normalerweise liegt bei sauberer Berechnung, freier Aufhängung und guter mechhanischer, elektrischer Ausführung der Blindwiderstand auch nahe am erwarteten Wert 48 -52 Ohm und das SWR zeigt 1:1,3 und darunter und alles ist "GUT" (well done!). Ist das SWR bei 1:1,5 kann man probieren kleine Veränderungen vorzunehmen, aber dazu aber später mehr. Bei schlechteren Werten als 1:1,7 und gar schlechter ist ein grober Fehler zu vermuten und man prüft das Speisekabel. Zwei dicke 100 Ohm Widerstände statt der Antenne von der Seele links und rechts auf die Kabelschirmung löten, dann muß das SWR bei kleinster Leistung 1:1 anzeigen. Anschlußbox trocken, unkorodiert Spinnen-, Ohrwurm- und Ameisensicher. Antenne hängt frei, kein nasser Ast hängt auf einem Draht. Nun zur zweiten Frage: Wie messe ich den genauen Blindwiderstand der Antenne? Wenn das Koaxkabel nicht transformiert, kann man das schön und bequem im Shack machen. Dazu braucht man allerdings ein Antennaskope, das ist eine Messbrückenschaltung mit einem Potentiometer und ganz kleine Sendeleistung auf der Resonanzfrequenz sonst raucht das Poti ab. Man dreht am Poti und bei Brückengleichgewicht stellt man den Sender ab, entfernt die Speiseleitung und misst mit einem guten Ohmmeter vom Messanschluß zurück ins Gerät den rein Ohmschen Widerstand des Potis aus. Das heist die Stellung am Poti enspricht ganz genau dem Blindwiderstand des Prüflings, ohne Kabeltransformation ist das dann auch der wahre Blindwidestand der Antenne. Noch ein paar Worte zu was bringt was: Triple-Leg Radials steiler nach unten spannen Widerstand steigt, mehr Richtung Horizontal Widerstand sinkt. Wire- Beam Direktor weiter weg Widerstand steigt, annähern an Dipol Widerstand sinkt. Ganzen Beam höher Widerstand steigt, ganzer Beam niedriger Widerstand sinkt. Und noch ein Wort zur Länge des Koaxkabels. Es gibt da einen kleinen schmutzigen Trick um einen schon recht frei hängenden Dipol ( wäre er ganz frei hätte er 75 Ohm) von 70 Ohm auf 50 Ohm zu bringen. Es kommt ein 60 Ohm TV-Kabel Lambda- Viertel oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon zum Einsatz. Beim Blick in die hilfreiche Tabelle die ja schon die wichtigsten Werte für Kurzwelle in der rechten Spalte enthält muß nur noch der Verkürzungsfaktor vom verwendeten 60 Ohm TV-Kabel in Erfahrung gebracht werden und der Trick kann umgesetzt werden. Dann gilt: Je genauer die Antenne bei 70 Ohm liegt, um so genauer erreicht man im Shack die erwünschten 50 Ohm.

 

Eine Diamond Quad hat schon ohne Parasitärreflektor eine recht niedrigen Speisewiderstand weil in den Ecken der Loop der Widerstand am geringsten ist. Mit Annäherung eines Reflektors sinkt der Widerstand noch weiter ab, also braucht man eine Gammamatch. Man sieht es im Bild nicht recht gut aber die Messing Gammamatch mit galvanisch vergoldetem Messingschieber nimmt von unten gesehen fast ein Drittel des linken Lamda- Viertel Stücks ein. Die oberen zwei Drittel, der Rest der Loop und der Reflektor bestehen aus hochwertiger Kupfer- Antennenlitze von Fritzel. Der Matchdreko sitzt in der oberen Hälfte der Anschlußbox das Koaxkabel besitzt eine Zugenlastung und sein Mantel geht bis zur Mitte Messinganschlüsse von der linken Seite und die Fritzellitze von rechts streben zur Verschaltung nach oben. Eindringendes Wasser tropft auf den Boden ab und kann dort durch kleinste Löcher den Weg nach außen finden. Insekten konnten auch nie eindringen. Die größe des Drekos muß man austesten und die Mess- Troubleshooting- Metoden sind die Selben wie oben erwähnt. Nur der Reflektor bleibt da wo er laut Berechnung hin gehört. Tuning betrifft nur die Gammamatch- Elemente wie Schieber und Dreko, welche die Antenne auch bei geringerer Exposition einwandfrei Abstimmen lassen.

 

Die Speisemöglichkeit über ein HF-Antennennetzwerk ist über die Navigation zu Amateurfunk erreichbar. Bild und Info findet man in der Spalte rechts oben. Die Einspeisung über einen Fuchskreis sieht man auf dieser Seite rechts oben und im Anschluß wird ein Tiefpass mit frei strahlender Spule und Detailbild in der Mitte Vorgestellt. So fehlt hier nur noch die Betrachtung der Speisung über angezapfte Lecherleitung. Um diese zu erklären ist zu erwähnen das ein Fuchskreis ein Parallelresonanskreis ist und somit nichts anderes darstellt als das Ersatzschaltbild einer kurzgeschlossenen Lamda- Viertel Lecherleitung. Eine Gammamatch ist im wesentlichen auch nichts anderes als ein Stück Lecherleitung mit Kurzschluß-Schieber und damit ist auch schon recht viel zu diesem Thema erklärt. Die größte Vertikal die man ohne extra Baugenemigung zum Beispiel aufs Garagendach stellen kann ist eine Lamda- Halbe vertikal für das 20 Meter Band. Denn bei der Ausführung mit dickerem Rohr wird laut Tabelle oben die erlaubte Höhe von 10 Metern nicht überschritten. Diese Antenne benötigt keine Erdung und die Einspeisung kann über einen Fuchskreis erfolgen. Genau so gut kann man aber über eine unten kurzgeschlossene Lamda- Viertel Lecherleitung aus Draht welche im kalten Bereich, ein Stück über der Kurzschlußstelle mit einem Koaxkabel angezapft wird speisen. Lässt man die Lecherleitung nach unten hängen nennt man diese Antenne J- Antenne. Eine Rohrausführung dieser Antenne würde 15 Meter hoch sein, also viel zu hoch weil die Lambda- Viertel Sektion aus Rohr auch schon knapp 5 Meter verbraucht. Bei einer Drahtausführung gehören die 5 Meter unanfechtbar zur Speiseleitung und diese zählt nicht zur Masthöhe. Gegen eine Höhe über alles von unter 10 Metern ist auch gesetzlich nichts zu machen, denn Tausende von CB-Funkanlagen in Deutschland haben eine Lambda 5/8 für das 11 Meter Band mit 6,70 Metern auf einem Mast der sich selten mit 3,30 Metern begnügt.

 

Im Bild unten sieht man drei verschiedene Koaxkabel oben RG213/U, Mitte RG58/ beide Verkürzungsfaktor 0,66 beide selbst konfiguriert, unten amerikanisches 50 Ohm Kabel grau vorkonfiguriert, Verkürzungsfaktor unbekannt. Zusätzlich ist mein homebrew Antennascope abgebildet, links oben Anschluß für Prüflinge, links unten PL-Buchse rechts Drehspulinstrument. Die Einspeisung über Balun möchte ich nicht erörtern da ein einzelner Dipol oder Faltdipol für mich als HF-Projekt nicht in Frage kommt und die besten Antennenspeisungen sind hier bereits erklärt. Bei offenen Fragen verwendet man den Mail-Knopf.

 

Epilog:

 

Diese Seite bedarf doch noch kleiner Erweiterungen bis meine bereits umgesetzten Objekte widergespiegelt werden. Weitere Beschreibungen und Bilder folgen also noch! - Letztmalig editiert: März 2023.