DVB-T, UHF, Kurzwellenantennen

Version: 20.Jun.2010
Autor: Andre Adrian, DL1ADR

Einleitung

Über Wellenfänger gibt es Literatur und Meinungen ohne Ende. Hier nun einige Grundlagen welche mir selbst geholfen haben. Zuerst die wichtigste Informationen welche für alle Antennen gelten:
Antennen möglichst weit weg von Stromleitungen und elektrischen Geräten halten. Stromleitungen sind spätestens seit "Power Line Communication" echte Störsender auf vielen Frequenzen. Elektrische Geräte enthalten oft (unabsichtlich) kleine Sender.
Antennen benötigen einen Blitzschutz. Besonders wenn die Antenne frei im Garten aufgespannt wird, besteht die Gefahr das ein Blitz oder eine stärkere statische Entladung nicht den Haus-Blitzableiter findet sondern die Antenne. Ohne Blitzschutz ist dann der Empfänger zerstört. Im schlimmsten Fall ist der Strom durch den Antennendraht so groß, daß ein Brand der Isolation durch die starke Erwärmung des Antennendrahtes entsteht. Bei Gewitter den Empfänger von der Antenne trennen. Um statische Aufladung der Antennenleitung zu vermeiden ist ein 10kΩ Widerstand zwischen Außenleiter und Innenleiter sinnvoll.
Der einfachste Sferics-Empfang ist mit einem Piezo-Lautsprecher oder einer Glimmlampe am Antennenanschluss anstelle des Radios. Wenn der Schallwandler knattert oder die Glimmlampe blinkt hört und sieht man die statische Aufladung durch ein heraufziehendes Gewitter.
Das Instruction Manual der MFJ-1778 Antenne empfiehlt das Koaxkabel auf einer Länge von mindestens 6m im Boden zu vergraben. Das Koaxkabel muss direkten Kontakt mit dem Erdreich haben, d.h. Koaxkabel nicht in einem Plastikrohr verlegen. Der Schirm des Koaxkabels soll mit mindestens einem Staberder verbunden werden. Ein Staberder ist eine verzinkte Stahlstange die mindestens 2,5m tief in die Erde geschlagen wird. Ein Gasrohr darf nicht als Erdungsleitung verwendet werden.
Zwischen Erder und Erdreich kann eine Schicht Bentonit (mineralisches Katzenstreu) helfen den Übergangswiderstand klein zu halten. Bentonit bindet Wasser. Der Trick wird z.B. auf der Homepage von DC9ZP erklärt.
Achtung: Informieren Sie sich bitte ausführlich und genau über das Thema Blitzschutz. Es geht um ihr eigenes Leben!

UHF oder DVB-T Antennen haben einen 25cm langen Dipol. Solche Antennen kann jeder als Zimmerantenne bauen. Wird die Antenne an ein Fenster gestellt ist der Empfang recht ordentlich.

Inhaltsverzeichnis


UHF DVB-T Tatzenkreuzantenne

Viele DVB-T Empfänger werden mit einem Halbwellendipol als Antenne geliefert. Der Dipol ist leider nicht breitbandig. Die meisten DVB-T Sender arbeiten zwischen 470MHz und 780MHz. Der Breitbanddipol ist als DVB-T Antenne besser geeignet. Leider liegt die Impedanz bei 240Ω. Die Tatzenkreuzantenne besteht aus zwei parallel geschalteten Breitbanddipolen. Dadurch sinkt die Impedanz. Im Frequenzbereich von 470MHz bis 780MHz liegt bei einer 75Ω Anpassung das SWR bei 3. Ein Halbwellendipol mit 75Ω Koaxkabel kann leicht zu einer Tatzenkreuzantenne erweitert werden. Einen kleinen Gewinn von 1.7dB gegenüber dem Halbwellendipol bekommt man laut NEC Simulation zusätzlich.
Die Tatzenkreuzantenne ist eine Entwicklung von DL1ADR anläßlich der Fußballweltmeisterschaft 2010. Unser fußballbegeisterter Sohn war mit seiner DVB-T Dipolantenne unzufrieden...
Den Bauplan als PDF Datei auf ein DIN A4 Blatt drucken und als Schablone für den Blechzuschnitt benutzen. Dann Bauplan auf Karton drucken und Blechzuschnitt aufkleben. Zuletzt Tatzenkreuz mit Dipol verbinden.
Die Tatzenkreuzantenne kann für besseren Gewinn im Abstand von 13cm vor eine Reflektorwand gestellt werden. Die Grösse der Reflektorwand ist 50cm auf 50cm. Ein Backblech ist gut als Reflektorwand geeignet.

Bild links: Tatzenkreuzantenne vor Reflektorwand. Die vier Kreuzarme bestehen aus Alumimiumfolie auf Karton. Bild rechts: Strahlungsdiagramm bei 620MHz.


UHF DVB-T Doppelkegeldipol

Der Doppelkegeldipol ist eine weitere Breitbandantenne. Die Doppelkegelantenne ist ein Volumenkörper, ein dreidimensionales Gebilde. Deshalb ist der Gewinn kleiner als bei einem Halbwellendipol. In der Praxis ist die Empfangsleistung von einem Doppelkegeldipol besser als die Leistung einer Tatzenkreuzantenne.
Der hier vorgestellte Doppelkegeldipol hat zwei an der Spitze abgerundete Kegel wie bei einem Zuckerhut für die Feuerzangenbowle. Die Speiseimpedanz ist 110Ω. Eine Speisung mit 75Ω bis 200Ω ist möglich. Im Frequenzbereich von 470MHz bis 870MHz liegt das SWR bei 2.
Der Verkürzungsfaktor der Antenne ist 0,91 laut NEC. Der Dipol hat eine Länge von 22cm für eine Frequenz von 620MHz bei 110Ω Impedanz.

Bild links: Doppelkegeldipol aus Aluminiumfolie. Bild rechts: Strahlungsdiagramm bei 620MHz.




Bild: Stehwellenverhältnis SWR von UHF DVB-T Doppelkegeldipol


UHF DVB-T log-per Spiraldipol

Der logarithmisch periodische Spirale hat gewisse Ähnlichkeit mit dem Flachspule-Transformator von Nikolaus Tesla. Bei der Flachspule läuft ein Draht von innen nach außen. Bei der log-per Spirale laufen zwei Drähte von innen nach außen. Wie die Flachspule von Tesla kann die log-per Spirale auch als Kegel gebaut werden. Dadurch ergibt sich eine Richtwirkung. Die UHF log-per Spirale in der NEC Simulation besteht aus einer vierseitigen Pyramide aus Isoliermaterial als Träger. Die Höhe ist 20cm. Die Seitenlänge am Fuß der Pyramide ist 28cm.
Bei der log-per Spirale läuft die Hochfrequenz auf den beiden Dipoldrähten entlang bis die Drähte einen Abstand von λ/2 zueinander haben. An dieser Stelle löst sich die elektromagnetische Welle vom Leiter. Bei der log-per Spirale verändert sich die Strahlenkeulebreite wenig wenn sich die Frequenz ändert. Das ist ein Vorteil gegenüber den anderen Breitbandstrahlern.



Bild links: Log-per Spirale. Bild mitte: Strahlungsdiagramm bei 620MHz. Die Antenne strahlt in Richtung Spitze. Bild rechts: Tesla Flachspule-Transformator aus US Patent 787412.




Bild: Stehwellenverhältnis SWR von UHF DVB-T log-per Spirale.


Mantelwellensperre Choke Balun



Abbildung: Choke-Balun aus 8 Windungen des Speise-Koaxkabel auf ein Plastikrohr gewickelt.

Die Mantelwellensperre vermindert TV-Störungen (TVI) und Radio-Störungen (BCI). Diese Störungen entstehen wenn die Abschirmung (der Mantel) des Koaxkabels Hochfrequenz abstrahlt. Als Mantelwellen Sperre kann ein Choke-Balun verwendet werden. Balun ist die Abkürzung von Balanced-Unbalanced. Die Dipolantenne ist symmetrisch (balanced), die Koaxleitung ist unsymmetrisch (unbalanced). Choke bedeutet Drossel (Induktivität). Rothammel bezeichnet in seinem Antennenbuch diesen Choke-Balun mit "Koaxialkabeldrossel als Breitband-Symmetriewandler". 8 bis 10 Windungen bei einem Spulendurchmesser von 100mm bis 150mm genügen nach Rothammel. Hierzu werden 2,5m bis 5m Koaxkabel der Speiseleitung zu einer Luft-Spule aufgewickelt. Für RG58C/U Koaxkabel (4.95mm Durchmesser) kann eine leere 1 Liter Mineralwasserflasche aus Kunststoff als Spulenkörper dienen. 15 Windungen Koaxkabel um die Wasserflasche genügen. Mit Klebeband sichern. Dickeres Koaxkabel braucht einen grösseren Spulenkörper, z.B. ein Stück Plastikrohr. Bei dünnem RG174 Koaxkabel (2.8mm Durchmesser) genügt als Spulenkörper eine 0,5 Liter Plastikflasche.
Der Choke-Balun gehört an den Übergang von unsymmetrischen Koax-Kabel auf symmetrische Hühnerleiter oder symmetrischen Dipol. Eine λ/2 lange Speiseleitung liefert am Ausgang die gleiche Impedanz wie am Eingang. Der Antennentuner im Transceiver wirkt bei einer λ/2 Speiseleitung fast wie ein Antennentuner am Antennen-Speisepunkt. Die Erdung der λ/2 Speiseleitung erfolgt in der Mitte bei λ/4. Laut Antennenbuch von Rothammel ergibt diese Erdung einen Pawsey-Symmetriewandler (E.C. Cork, I. L. Pawsey, UK Patent 462911 von 1935). An den Enden der λ/2 Leitung liegt ein Strommaximum. In der Mitte liegt ein Stromminimum. Eine (schlechte) Erdung im Stromminimum ist effektiver als an einer anderen Stelle. Eine kurze Speiseleitung wird direkt am Transceiver geerdet. Eine Speiseleitung mit λ/4 Länge oder 3/4*λ Länge sollte vermieden werden. Stehende Wellen auf der Koaxleitung lassen sich in der Praxis nicht vermeiden. Eine λ/4 Speiseleitung transformiert diese stehenden Wellen von Strommaximum am Transceiverausgang auf Spannungsmaximum am Antenneneingang und verschlechtert die Anpassung.
Ein Choke-Balun ist auch für reine Empfangsantennen sinnvoll. Beim Empfang reduziert eine Mantelwellensperre QRN (atmosphärische Störungen) und QRM (Störungen). Eine ausführliche Diskussion von Baluns gibt es bei DG0SA.

Wolfgang Wippermann, DG0SA, schrieb mir zu diesem Thema folgende E-Mail: Bei der G5RV wurde früher ein symmetrischer Antennenkoppler zwischen TRX und 10,3m langen Feederleitung gesetzt. Dieser Antennenkoppler hatte eine galvanische Trennung zwischen TRX und Feeder bewirkt. Eine Erregung der Antenne als "T" (Dipol ist der obere Strich des T und die Hühnerleiter der senkrechte Strich) gegen Erde, also wie eine Vertikal mit Dachkapazität, war ausgeschlossen. Es gab bei dieser Art Speisung natürlich keine Mantelwellen im shack.
Dann wurde anstelle des symmetrischen Antennentuners ein unsymmetrischer mit einem Balun eingesetzt.
Ein symmetrischer Antennentuner läßt Mantelwellen (= Gleichtaktstrom) mit steigender Frequenz fließen. Zwischen den beiden induktiv gekoppelten Spulen ist eine Streukapazität. Da macht dann der Gleichtaktstrom rüber.
Ein Balun läßt Gleichtaktstrom bei fallender Frequenz fließen. Zwischen Ausgang und Eingang des Balun ist die so genannte Querinduktivität ( = Drosselinduktivität). Die läßt bei tieferen Frequenzen zunehmend den Gleichtaktstrom durch.
Dann kamen ganz schlaue OM auf den Gedanken, das Ende der Hühnerleiter mit dem Koaxialkabel zu verbinden, ohne Balun.
Dadurch kann jetzt die Erregung als T-Antenne stattfinden. Der Gleichtaktstrom kommt ins shack. Oder Störungen aus dem shack kommen in den RX.
An der (ungewollten) T-Antenne ist schlecht, dass sie als Gegengewicht die Hausinstallation und alles was dran hängt nutzt. Gelingt es, ihr eine richtige HF-Erde anzubieten und den Weg der HF ins Haus mit einer Mantelwellensperre abzudrosseln, ist alles ok.


Kommerzielle Mehrband Antennen

Die Mehrband-Windom-Antenne mit Balun Fritzel FD4 von Kurt Fritzel, DJ2XH, hat eine Spannweite von 41,5m und ist für die Bänder 80m, 40m, 20m, 17m, 12m und 10m geeignet. Windom Antennen gibt es auch von DX-Wire,  Wimo oder Berlinfunk.
Die G5RV Drahtantenne von L. Varney, G5RV, die es z.B. als MFJ-1778 von MFJ Enterprises gibt, hat eine Länge von 31,2m und Speisung in der Mitte. Die 10,3m lange Hühnerleiter Leitung ist strahlender Teil der Antenne. Die Koaxkabel-Speiseleitung sollte ein Länge von λ/2 haben. Bei Koaxkabel mit Polyethylen (PE) Isolation ist diese Länge 27,6m. Direkt am Übergang von Koaxkabel auf Hühnerleiter sollte ein Choke-Balun angebracht werden. Bei der Länge von λ/4 sollte das Koaxkabel geerdet werden, indem das Kabel auf einer Länge von mindestens 6m im Boden vergraben wird. Mit einem Antennentuner (17Ohm bis 150Ohm, 1:1 bis 1:3 SWR) und λ/2 Speiseleitung kann die G5RV die Bänder 80m bis 10m arbeiten.
Die Windom und die G5RV Antenne sollte mindestens 10m hoch gehängt werden für Betrieb auf dem 80m Band. Der mittlere Mast muß das Gewicht von Balun und Speiseleitung tragen, hier ist ein Glasfiber-Fahnenmast geeignet. Die beiden äußeren Maste können leichte Glasfibermaste sein. Maste aus GFK (Glasfaser Kunststoff) gibt es von DX-Wire Peter Bogner (DK1RP), von DK9SQ Antennen Walther Spieth (DK9SQ) oder von der Firma "von der Ley Kunststoff-Technik", Tel. 02054 80456.
Endgespeisste Dipole kommen mit einem stabilen Mast und einer "Angelrute" aus. Von Par Electronics gibt es END-FEDZ Antennen mit Antennenanpassung auf 50Ω für maximal 100W Sendeleistung.
An den 10m Fiberglasmast von Spieth läßt sich die 30m bis 10m Band Vertikal-Loop als Quad-Loop montieren. Stehende Dipole wie die Quad-Loop oder die Triple leg benötigen keine Erdungsfläche. Triple leg Antennen sind für Bänder von 20m bis 10m üblich.
Vertikalantennen benötigen nur einen Mast. Die Erdungsfläche der Vertikalantenne (Radiale) sollte sich mindestens λ/4 in jede Richtung ausdehnen. Von Conrad gibt es die 5,5m hohe GPA27, eine 27MHz CB Antenne. Eckart Moltrecht, DJ4UF, benutzt diese Antenne als Groundplane mit Antennentuner von 30m bis 10m. Von Fritzel gibt es die 6.3m hohe GPA404 Vertikal Antenne bei Thiecom. Hustler bietet die 7.3m hohe 6-BTV Vertikal. Von ZeroFive gibt es eine 10m hohe Vertikal für 80m bis 10m Band und eine 12.9m hohe Vertikal für 160m bis 10m Band.
Alle aufgeführten Verticals sind für die niedrigsten Frequenzen verkürzte Antennen. Falls die Aufbaufläche es zulässt sind für 80m bis 20m horizontale Dipole und für 20m bis 10m vertikale Dipole als "Anfängerantennen" sinnvoll.




Abbildung links: Stehwellenverhältnis (ohne Antennentuner) für eine 42,1m Windom Antenne mit Balun 50Ohm auf 200Ohm laut 4NEC2.
Abbildung rechts: Stehwellenverhältnis (ohne Antennentuner) für die G5RV Antenne mit Hühnerleitung laut 4NEC2.


Dipol Theorie für Mehrbandbetrieb

"Nichts ist praktischer als die passende Theorie". Keine Angst vor diesem Kapitel! Es geht immer noch um den praktischen Bau von Antennen, nicht um Theorie der Theorie willen. Das Programm NEC (EZNEC, 4NEC2) kennt die Antennentheorie. Das ist unsere Annahme für diese Theoriestunde. Wir erforschen die Theorie indem wir mit NEC Dipol-Antennen simulieren und uns über die Simulationsergebnisse unterhalten.

Resonanzfrequenzen mittengespeister Dipole

Im ersten Beispiel simulieren wir einen mittengespeisten Dipol für das 30m Band. In NEC hängen wir einen knapp 15m langen Draht in 10m Höhe über "real ground" und speisen in der Mitte. NEC zeigt uns das die optimale Länge 14,42m ist und die optimale Impedanz 72Ω. Dies ist die theoretische Impedanz eines mittengespeisten Dipols. Die Nähe zum Boden verändert die Impedanz des Dipols nicht, ist die Meinung von NEC. Eine Speisung mit 50Ω Koaxkabel ergibt eine leichte Fehlanpassung.



Ein mittengespeister Dipol hat Resonanzen auf λ/2, 3/2λ, 5/2λ usw. Oder in Resonanzfrequenzen ausgedrückt auf f, 3*f, 5*f. Unser Dipol für 10,13MHz sollte die nächste Resonanzfrequenz bei 30,39MHz haben. Die Simulation mit NEC zeigt eine Resonanzfrequenz bei 30,85MHz und eine Impedanz von 106Ω. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz bei Erregung auf höheren Frequenzen ist typisch für alle Mehrbanddipole. Die Ursache liegt im Endeffekt. Bei Erregung auf λ/2 gibt es ein Strommaximum auf der Antenne und zwei Antennen-Endstücke. Bei Erregung auf 3/2λ gibt es drei Strommaxima auf der Antenne und weiterhin zwei Endstücke bei denen der Antennendraht aufhört und der "Äther" anfängt.



Die Anfangsfrequenzen der klassischen Bänder 80m, 40m, 20m und 10m entstehen aus Verdopplung der 80m Anfangsfrequenz 3,5MHz. Für den Mehrbandantennenbau sind die Verhältnisse der Bandmittenfrequenzen 3,65MHz, 7,1MHz, 14,18MHz und 28,85MHz interessanter. Die WARC Bänder und das 15m Band haben die Bandmitten bei 10,12MHz, 18,12MHz, 21,22MHz und 24,94MHz. Alle 8 Amateurbänder lassen sich mit 4 unterschiedlichen mittengespeisten Dipolen erreichen.

Drahtlänge
 Höhe
 1/2λ 3/2λ 5/2λ 7/2λ
41,7m
 10m
 3,5 MHz
 10,75 MHz
 18 MHz
 25 MHz
20,9m
 10m
 7,1 MHz
 21,1 MHz

15,1m
 10m
 9,65 MHz
 29,4 MHz

10,4m
 10m
 14,2 MHz




Resonanzfrequenzen endgespeister Dipole

Endgespeiste Dipole funktionieren. Das NEC Simulationsprogramm ist anderer Meinung. Wird der Speisepunkt auf Segment 1 eines Dipols gelegt meckert NEC mit "EX-src: Not allowed near open wire-end." Eine externe Quelle ist in der Nähe des Drahtendes nicht erlaubt. An dieser Stelle ist nach der Theorie die Impedanz der Antenne unendlich, es fließt ja kein Strom mehr. In der Realität wird der endgespeiste Dipol in die Speiseleitung hinein verlängert. Der Außenschirm des Koaxkabel strahlt mit. Dadurch wird jede endgespeiste Antenne zum außermittig gespeisten Dipol.
Liegt der Speisepunkt ab Segment 3 von 101 Segmenten hat NEC keine Probleme mehr. Diese fast endgespeisten Antennen sind auf den geraden und ungeraden Vielfachen der Grundfrequenz resonant, auf f, 2*f, 3*f, 4*f , ... Ein 41,9m langer Draht ist auf den Frequenzen 3,5MHz, 7,1MHz, 10,8MHz, 14,5MHz, 18,2MHz, 21,9MHz, 25,5MHz und 29,2MHz resonant bei einer Speiseimpedanz von 4000Ω. Die Impedanz liegt zwischen 8600Ω bei 3,7MHz und 300Ω für 28,4MHz.
Die hohen und schwankenden Impedanzen sind Fluch und Segen. Ein guter Antennentuner am Speisepunkt kann eine fast endgespeiste Antenne auf jede Frequenz zwischen 1/2λ und 8/2λ abstimmen. Die meisten Funkamateure haben nur den im Transceiver eingebauten Antennentuner mit Einstellbereich 1:3 oder Impedanz von 15Ω bie 150Ω.


Außermittig gespeiste Dipole

Die außermittig gespeisten Dipole können für verschiedene Zwecke bemessen werden. Zuerst werden die interessanten Bänder ausgesucht, wie 80m, 15m und 10m für eine Einsteigerantenne. Dann wird ein Speisepunkt gesucht an dem alle interessanten Bänder eine ähnliche Impedanz vorweisen. Im letzte Schritt wird mit Verkürzungskondensator die Antenne auf zwei Bänder optimal abgestimmt. Schon lange bekannt ist die Windom Antenne. Heute wird dieser außermittig gespeiste Dipol mit Koaxkabel und einem 200Ω oder 312Ω Balun gespeist. Die heutigen Windoms mit Balun und Mantelwellensperre sind gute Antennen. Die alten Windoms mit Speisung durch einen nicht abgeschirmten Draht oder später durch einen UNUN (Unbalanced-Unbalanced Spartransformator) haben nicht ohne Grund einen schlechten Ruf.
Für die Beispiel-Windom wird ein Speisepunkt für 1/2λ, 6/2λ und 8/2λ oder für die Frequenzen 3,54MHz, 6 * 3,54MHz = 21,24MHz und 8 * 3,54MHz = 28,32MHz gesucht. Das Programm LTSpice kann uns diese drei Frequenzen in ein Diagramm zeichnen. Von der niedrigsten Frequenz benötigen wir die Phase von 0° bis 180°. Für LTSpice bedeutet dies eine Stoptime von 1/(2 * 3,54MHz) = 141ns.



Das LTSpice Diagramm zeigt gleiche Amplituden für die drei Schwingungen bei 40ns, bei 81ns und bei 121ns. Der 40ns Wert wird ausgewählt. Umgerechnet auf die Antennenlänge sind dies 40ns/141ns = 28,4%. Das LTSpice Diagramm zeigt nicht den echten Stromverlauf auf der Antenne. Der Strom kann nur zwischen 0 und Strommaximum schwanken. Negative Stromwerte gibt es nicht. Ein Dipol für das 80m Band mit Speisepunkt bei Segment 29 von 101 Segmenten ist schnell in NEC simuliert. Die Antenne wird auf 21,2MHz "eingemessen". Die unverkürzte Drahtlänge wird zu 42,25m in 10m Höhe über Grund. Als Speiseimpedanz wird 200Ω benutzt.
Die Antenne hat Resonanzen auf 3,4MHz, 7MHz, 10,6MHz, 21,2MHz und 28,3MHz. 5 bis 7 von den 8 Bändern in Resonanz sind üblich für eine Windom. Die Resonanzfrequenz für das 80m Band ist zu niedrig. Deshalb wird in NEC ein Serienkondensator am Speisepunkt simuliert um die Antenne für das 80m Band zu verkürzen. Der Kondensator verschiebt geringfügig auch die Resonanzfrequenzen der anderen Bänder. Die starke Wirkung des Kondensators auf das 80m Band und die kleinere Wirkung auf die anderen Bänder erklärt sich aus der Anzahl der Strommaxima. Der Kondensator wirkt immer nur auf ein Strommaximum. Beim 80m Band gibt es ein Strommaximum in Antennenmitte. Beim 40m Band gibt es 2 Strommaxima, beim 30m Band 3 Strommaxima, ...



Nach einigen Wiederholungen mit Kondensatorwert verändern für 80m Band und Länge verändern für 15m Band ergibt sich die endgültige Antennensimulation. Die Drahtlänge ist 42,25m, der Kondensator am Speisepunkt hat 220pF. Die Resonanzen mit SWR besser 3 liegen auf 3,65MHz und 21,22MHz sowie 7,18MHz, 18MHz und 28,3MHz. Hier ist die NEC Datei der Windom+C 80m, 15m, 10m.







Verbesserung Mehrband Windom

Die Mehrband Windom Antenne nach Fritzel ist nur auf einem Band optimal angepasst. Frits, PA0FRI, beschreibt das ein Verkürzungskondensator die Windom auf zwei Bändern optimal anpasst. Bei einer Höhe von 10m, einer Blankdraht-Antennenlänge von 42,25m und der Einspeisung bei 1/3 der Länge wird ein Verkürzungskondensator von 330pF benötigt. Von Wima gibt es den passenden Kondensator Typ FKP-1 für 2000V Gleichspannung, 700V Wechselspannung mit 5% Toleranz bei Reichelt.
Der Autor verwendet DX-Wire FL von DX-Wire. Der Kupferdurchmesser ist 1,3mm, der Polyethylendurchmesser ist 2mm. Laut NEC verkürzt sich durch die Isolierung die Drahtlänge auf 41,6m. Das kurze Segment ist 13,87m lang und das lange Segment ist 27,73m.
Als Mantelwellenfilter wird ein Ferroxcube Ferritring T36/23/15-3S4, ebenfalls von DX-Wire, eingesetzt. Das Koaxkabel wird nach dem Wickelschema von J.R. Reisert, W1JR, durch den Ferritring gefädelt. Hierzu wird die Hälfte der Wicklung "linksherum" aufgewickelt, die andere Hälfte "rechtsherum". Mit RG58 Koaxkabel sind insgesamt 8 Windungen möglich. Kleine Ferritringe, von denen 10 bis 30 Stück auf das Koaxkabel geschoben werden, ergeben ebenfalls einen Mantelwellenfilter. Ein Choke-Balun kann auch benutzt werden. In allen Fällen muss der Mantelwellenfilter direkt am Balun montiert werden.



Band
 Anfang
 Mitte
 Ende
3,5 - 3,8 MHz
 1,4
 1,1
 1,4
7,0 - 7,2 MHz
 1,5
 1,1
 1,1
10,1 - 10,15 MHz
 > 3
 > 3
 > 3
14,0 - 14,35 MHz
 1,4
 1,1
 1,1
18,068 - 18,168 MHz
 1,1
 1,1
 1,1
21,0 - 21,45 MHz
 2,2
 2,2
 2,4
24,89 - 24,99 MHz
 1,1
 1,1
 1,1
28,0 - 29,7 MHz
 1,5
 1,1
 1,6

Bild links: Windom mit Kondensator. Der farbige Ring zeigt den Einspeisepunkt. Die rote Linie zeigt die Ströme bei 14,18MHz. Bild erzeugt mit 4NEC2 von Ari Voors.
Bild mitte: Praktischer Aufbau. Der Mast besteht aus 5 imprägnierten Latten 3m Länge, 24mm auf 48mm Querschnitt. An den Verbindungsstellen überlappen die Latten sich auf 15cm. Als Wetterschutz wurde eine Plastiktüte über den Balun gestülpt.
Tabelle rechts: Gemessene SWR mit Windom+C.


Die obige Tabelle zeigt die gemessenen SWR Werte am FT-450. Die Antenne hängt 8m bis 9m hoch. Die Drahtlänge ist 40,7m. Antennendraht ist DX-Wire FL aus Kupferlitze mit PE Isolation, 2mm Außendurchmesser und 1,3mm Innendurchmesser. Speisung erfolgt bei 1/3 Dipollänge über Guanella Strom-Balun 1:4. Der Verkürzungskondensator hat 300pF und liegt am kurzen Antennensegment. Das Speisekabel ist RG58 mit Drahtlänge 28m, dies entspricht einer elektrischen λ/2 Länge auf 80m. Antennenerdung erfolgt mit Staberder am Transceiver.


Verbesserung G5RV

Die G5RV wurde als 20m DX Strahler für 75Ω Koaxkabel entwickelt. Die Antennenlänge von 31,58m in 10m Höhe ist ein 3/2λ Strahler auf 20m. Die strahlende Hühnerleiter mit 10cm Leiterabstand und 10,34m Länge ergibt eine λ/2 Leitung auf 20m. Die Impedanz eines solchen Strahlers ist 100Ω bis 120Ω. Die Speisung der G5RV Antenne über einen 1:4 Balun verbessert die Anpassung.



Abbildung links: G5RV mit 1:4 Balun. Die rote Linie zeigt die Ströme bei 14,18MHz.
Abbildung rechts: Stehwellenverhältnis (ohne Antennentuner) für G5RV mit Balun.


Windom-Zepp Antenne


 Neue, brauchbare Ideen entstehen oft wenn zwei alte Ideen kombiniert werden. Die Windom als außermittig gespeister Dipol und die Zeppelin-Antenne als über λ/4 Leitung betriebener endgespeister Dipol lassen sich kombinieren. Die Windom-Zepp ist ein außermittig gespeister Dipol mit einer λ/4 Hühnerleiter die für alle Amateurbänder von 80m bis 10m resonant ist. Für das 80m Band wirkt die ohne Verkürzungsfaktor 20,5m lange Speiseleitung als Transformationsleitung vom niederohmigen Speisepunkt zum hochohmigen Dipolende. Für das 40m Band wirkt die Speiseleitung als λ/2 Leitung mit gleicher Impedanz an beiden Enden. Für höhere Frequenzen wirkt die Hühnerleieter als Transformationsleitung wenn die Länge einem ungeraden Vielfachen von λ/4 entspricht oder als impedanzerhaltende Leitung wenn die Länge einem geraden Vielfachen von λ/4 entspricht. Durch die Hühnerleiter ergeben sich weitere Resonanzfrequenzen.
Die Resonanzfrequenzen der Windom-Zepp reagieren stark auf die Speiseimpedanz. Für das 30m Band ist eine Speiseimpedanz von 50Ω gut geeignet, für das 20m Band eine Speiseimpedanz von 200Ω. Wenn die Hühnerleiter im Shack beginnt, kann zwischen Transceiver mit eingebautem Antennentuner und Hühnerleiter leicht entweder ein 1:1 Strom-Balun oder ein 1:4 Strom-Balun geschaltet werden um den Abstimmbereich des Antennentuners gut auszunutzen.
Der Dipol hat mit 42,23m die Länge eines λ Strahlers für das 40m Band. Die Hühnerleiter hat mit 20,5m ohne Verkürzungsfaktor die λ/4 Länge des 80m Bandes. Der Verkürzungsfaktor einer 450Ω Wireman Hühnerleiter ist 0.91. Die Hühnerleiter-Drahtlänge ist somit 18,3m. Der Wireman Balanced Line Type 551 besteht aus Stahldraht mit Kupferbelag. Die Isolation zwischen den beiden Leitern ist unterbrochen, deshalb wird diese Hühnerleiter auch "Rolladenband" genannt. Die Speisung erfolgt bei 8,5% der Strahlerlänge, bei 3,6m.

Bild links: Windom-Zepp auf 14.18MHz. Stromverlauf auf der Antenne ist in rot. Die Hühnerleiter ist blau, der Speisepunkt ist ein lila Ring.





Bild oben: Windom-Zepp mit 50Ω Speisung. Bild unten: Windom-Zepp mit 200Ω Speisung.


Guanella Balun

Der Guanella Balun ist die platzsparende Alternative zur Balun-Leitung. Balun steht für Balanced-Unbalanced. Für unsere Zwecke wird an der symmetrischen Seite die Antenne angeschlossen und an der unsymmetrischen Seite das Koaxkabel. Der Balun hat eine Impedanztransformation 1:4. Hat das Koaxkabel eine Impedanz von 50Ω, soll die Balun-Wicklung eine Impedanz von 100Ω haben. Zwei nebeneinanderliegende kunststoffisolierte Leitungen haben ungefähr diese Impedanz.
Für kleine Leistungen bis 100W SSB sind zwei Amidon FT114-61 Ferritringkerne geeignet. Jede Wicklung hat 7 Windungen. Für höhere Leistungen bis 500W SSB sind zwei Ferroxcube TX36/23/15-4C65 (DX-Wire) mit 5 bis 10 Windungen pro Wicklung geeignet. Mit diesen Wicklungen sind die Kerne für Frequenzen ab 3,5MHz ausgelegt. Elektrikerlitze mit PVC Isolierung ist für die kurzen Längen geeignet. PE oder PP Isolierung ist besser geeignet. Die entsprechenden Kabelbezeichnungen für PE und PP Isolierung beginnen mit 2Y und 9Y.
Für die Windom++ Mehrband Antenne wird an den schwarzen Antennenanschluß des Guanella Baluns noch die Verlängerungsspule angeschlossen. Der zweite Anschluß der Verlängerungsspule geht an den Antennendraht. Alle drei Ferritringe lassen sich in einer Feuchtraum-Aufputzdose unterbringen. Die Guanella Balun Ringe können liegend in der Dose übereinander montiert werden. Der Ferritring der Verlängerungsspule wird stehend in der Dose angebracht. Dadurch koppelt der Guanella Balun minimal auf die Verlängerungsspule. Die Aufputzdose erhält oben ein Stück Isoliermaterial an welchem die beiden Antennendrähte mit Karabinern befestigt werden. Unten ist eine SO239 Buchse und je ein 1mm Loch in den Ecken für den Abfluß von Kondenswasser.



Abbildung links: Guanella Balun 1:4. Die grauen Punkte sind Lötstellen.
Abbildung rechts: Feuchtraum Aufputzdose für Balun und Verlängerungsspule mit Isoliermaterial Antennendrahthalter und SO239 Buchse für Koaxspeisung.


In einigen Schaltungen werden die Wicklungen für den Guanella Balun auf einen Ring aufgebracht. Dabei werden die Drähte von L1 und L2 miteinander verdrillt, ebenso die Drähte von L3 und L4. Zwischen den beiden Wicklungen auf dem gemeinsamen Wickelkörper soll eine möglichst kleine Kopplung bestehen. In der LTSpice Simulation ist die Kopplung zwischen den zusammengehörenden Windungen 0,95 und zwischen den nicht zusammengehörenden Windungen 0,75. Ein Guanella Balun auf einem Ring funktioniert schlechter als ein Guanella Balun auf zwei Ringen.



Abbildungen oben: Guanella Balun auf zwei Ringe gewickelt. V1 ist der Transceiver, RL die Antenne.
Abbildungen unten: Guanella Balun auf einen Ring gewickelt.


Mehrband Vertikal Dipol

Für die Bänder 15m bis 10m kann bei einer Masthöhe von 10m ein stehender Dipol benutzt werden. Der vertikale Dipol benötigt keine Radials, ein echter Vorteil gegenüber dem Marconi Strahler (Monopol, Ground Plane). Für Mehrbandbetrieb wird bei der Vertikal ein parasitärer Strahler benutzt. Von der Yagi Antenne sind Direktoren und Reflektoren bekannt welche der Antenne eine Richtwirkung geben. Eine Mehrbandantenne besteht aus Dipolen für unterschiedliche Frequenzen welche sehr eng zusammenstehen. Eine Dipol wird gespeist, die anderen Dipole sind parasitäre Strahler.
Der Mehrband Vertikal besteht aus einer 5,5m langen GPA27 Antenne für CB-Funk von Conrad auf einem 4,5m hohen Mast als parasitärer Strahler und einem 5,5m langen Dipol. Die Antennenspitze ist 10m hoch. Der untere Dipol beginnt bei 80cm Höhe. Die Dipole haben ein Abstand von 5cm. Speisung erfolgt mit einem 1:4 Balun. Der untere Dipol wird in der Mitte gespeist. Der Speisepunkt liegt bei 3,55m über Grund. Das Koaxkabel sollte auf eine Länge von λ/4 (4m) weit waagrecht geführt werden um Wechselwirkungen zwischen Antenne und Speiseleitung klein zu halten. Hier ist die Vertikal Dipol NEC Datei.
Die Mehrband Vertikal ist wie die Windom eine Kompromiss-Antenne. Werden beide Antennen aufgebaut deckt man für wenig Geld alle Kurzwellenamateurbänder ab. Da beide Antennen unverkürzte Dipole sind sollte die Leistung garnicht so schlecht sein.




Abbildung: SWR




Abbildungen von links nach rechts: Strahlungsdiagramme für 21.22MHz, 25MHz, 28,85MHz.



Drahtantenne, Wurfantenne, L-Antenne, endgespeiste Antenne

Für eine Drahtantenne wird ein Draht vom Empfänger aus möglichst weit nach oben gezogen. Dann geht es in waagrechter Richtung weiter. Die Antenne ist L-förmig (Inverted L). Übliche Drahtlängen sind 7m bis 10m. Alternativ kann der Antennendraht vom Haus zu einem Mast geführt werden. Im besten Fall ist die Drahtantenne eine endgespeiste Dipolantenne. Die Wellenlänge λ (lambda) in Meter errechnet sich aus 295 / Frequenz in Megahertz. Für 7MHz Frequenz ist Wellenlänge = 295 / 7 = 42.1m. Eine Dipolantenne hat die Länge λ/2. Der Draht der Dipolantenne muß für 7MHz somit 21m lang sein. Der Wert 295 in der Umrechnungsformel ist keine Konstante. Für eine Antennenhöhe von 10m über Grund und für die Kurzwellenbänder von 80m bis 10m und für Antennen aus 1.5 Quadratmillimeter Elektrikerlitze mit PVC Isolierung dürfte der Wert zwischen 285 und 295 liegen.
Eine endgespeiste Dipolantenne ist ohne Antennenanpassung über "magnetic balun" nicht zum Senden geeignet.


Dipolantenne für 40m und 15m

Eine Dipolantenne besteht aus zwei gleichlangen Drähten welche vom Speisepunkt ausgehen. In der folgenden Simulation werden zwei 10.5m lange Drähte aus 1.5 Quadratmillimeter Elektrikerlitze mit PVC Isolation verlegt. Der eine wird in 7m Höhe über Grund flach ausgelegt und bildet einen Dipol. Der andere Draht wir 3m nach oben auf eine Höhe von 10m und dann 7.5m weit waagrecht geführt. Die beiden Drähte bilden einen Winkel von 90°.
Der Antennen-Speisepunkt liegt am besten ausserhalb des Gebäudes. Zwischen Speisepunkt und Empfänger wird ein Koaxkabel verlegt. Für Empfänger oder Sender mit maximal 100W Sendeleistung genügt das dünne RG174 Koaxkabel. Der obere Dipol der Antenne wird mit dem Innenleiter des Koaxkabel verbunden, der untere Dipol der Antenne mit dem Außenleiter. Direkt am Speisepunkt sollte das Koaxkabel zu einem Choke-Balun als Mantelwellensperre aufgewickelt werden.



Abbildung links: Mit 4NEC2 von Ari Voors berechnete Dipolantenne aus Draht. Der Speisepunkt wird als lila Block gezeigt.
Abbildung rechts: Stehwellenverhältnis (ohne Antennentuner) für die Dipol Antenne bei 50Ohm Abschluss laut 4NEC2. Die Antenne arbeitet auf 40m und mit Antennentuner auch auf 15m.


Dipolantennen für 20m Band

Auf dem 20m Band (14.0 MHz bis 14.35 MHz) sind auch im Sonnenfleckenminimum Europa- und Interkontinentalverbindungen mit Reflektion an der Ionosphäre von Mai bis September möglich.

Horizontale Dipolantenne für 20m Band

Für eine flache Abstrahlung müssen horizontale Dipolantennen in einer Höhe von mindestens λ/2 aufgehängt werden. Eine Dipolantenne für das 20m Band sollte deshalb in 10m Höhe über Grund aufgespannt werden. Eine horizontale Dipolantenne strahlt in zwei Richtungen. Die Impedanz der Antenne ist 72Ohm. Wird die Dipolantenne in Inverted V-Form gebogen sinkt die Impedanz auf 50Ohm.
Die Moxon Antenne von Les Moxon, G6XN, ist eine einfach zu bauende Richtantenne. Für das 20m Band ist ein Rechteck von 7.73m auf 2.80m nötig.



Abbildung links: horizontaler Dipol für 20m Band in 10m Höhe
Abbildung rechts: Moxon Richtantenne für 20m Band in 10m Höhe

Vertikale Dipolantenne für 20m Band

Für einen Rundstrahler der in jede Richtung gleich gut empfängt ist eine stehende (vertikale) Dipolantenne nötig. Wird die Dipolantenne in L-Form gebogen sinkt die Impedanz auf 50Ohm. Diese Winkel-Antenne ist kein Rundstrahler mehr. Die Knick-Dipolantenne hat 50Ohm Impedanz und ist ein Rundstrahler. In der Triple-Leg Variante wird der untere Dipol aus drei Drähten (Radials) aufgebaut. In diesem Fall ergibt sich ein Rundstrahler. Die Antennen sind an einem 10m Mast (oder Baum) befestigt. Die Drähte bestehen aus 1.5 Quadratmillimeter Elektrikerlitze mit PVC Isolation. Die Länge der Drähte bestimmt die Resonanzfrequenz. Der Winkel der Drähte zur Vertikalen bestimmt die Impedanz.
Dipolantennen für das 20m bis 10m Band sind ideale Anfängerantennen - mit wenig Aufwand läßt sich eine richtige Antenne bauen die nicht nur empfangen sondern auch senden kann. Der Dipol ist das Herz jeder Antenne. Die Dipollänge ergibt sich aus der Wellenlänge. Es gibt keine 90cm langen "Zauberantennen" für das 20m Band. Bei diesen Zauberantennen strahlt die Abschirmung des Koaxkabels. Und eine strahlende Abschirmung sollte der Funkamateur vermeiden. Im schlechtesten Fall verbrennt er sich seine eigene Hand an der "heißen" Abschirmung (HF Stromschlag). Jedes Stück Draht empfängt, aber nur ein Dipol sendet.

Name der 20m Amateurband Antenne
 Impedanz in Bandmitte
 max. Gewinn bei 10° Erhebung
Winkel-Dipolantenne vertikal NEC Modell
 50 Ohm
 -1.1dBi in eine Richtung
Knick-Dipolantenne vertikal  NEC Modell
 50 Ohm
 -0.9dBi in alle Richtungen
Triple-Leg Dipolantenne mit Radials vertikal NEC Modell 50 Ohm
 -0.7dBi in alle Richtungen
Inverted V horizontal NEC Modell
 51 Ohm
 -0.2dBi in zwei Richtungen
Dipolantenne horizontal in 10m Höhe NEC Modell
 72 Ohm
 +1.8dBi in zwei Richtungen
Moxon Richtantenne in 10m Höhe NEC Modell
 59 Ohm
 +5.6dBi in eine Richtung




Abbildung links: Winkel-Dipolantenne. Speisepunkt ist lila.
Abbildung mitte: Knick-Dipolantenne Rundstrahler.
Abbildung rechts: Triple-Leg Rundstrahler.


Dipolantennen für 15m und 10m Band

Für das 15m Band (21.0 MHz bis 21.45 MHz) und das 10m Band (28.0 MHz bis 29.7 MHz) lassen sich für einen 10m Mast leicht Antennen mit guten Eigenschaften bauen. Die Dipol-Länge ist nur 6.9m oder 5.1m. Die vertikale Triple-Leg und die horizontale Moxon Richtantenne lassen sich auf 50 Ohm Impedanz konstruieren.
Die 15m Band Triple-Leg Antenne hat am Bandende ein SWR von 1:1.2, die 15m Band Moxon hat ein SWR von besser als 1:1.5. Bei den 15m Antennen ist kein Antennentuner nötig. Die 10m Triple-Leg hat ein SWR von 1:1.7. Die 10m Band Moxon Antenne hat ein SWR von 1:2.5.

Name der Amateurband Antenne
 Impedanz in Bandmitte
 max. Gewinn bei 10° Erhebung
Triple-Leg vertikal für 15m Band NEC Modell
 50 Ohm
 +0.9dBi in alle Richtungen
Dipolantenne horizontal 15m Band in 10m Höhe 73 Ohm
 +4.8dBi in zwei Richtungen
Moxon Richtantenne 15m Band in 10m Höhe NEC Modell 50 Ohm
 +8.5dBi in eine Richtung
Triple-Leg vertikal für 10m Band NEC Modell
 50 Ohm
 +1.7dBi in alle Richtungen
Dipolantenne horizontal 10m Band in 10m Höhe 76 Ohm
 +6.5dBi in zwei Richtungen
Moxon Richtantenne 10m Band in 10m Höhe NEC Modell 55 Ohm
 +10.2dBi in eine Richtung


Antennen für 80m Band

Eine Dipolantenne für das 80m Band hat eine Länge von 40.3m. Für Deutschland und Europa Funkverkehr sollte der maximale Gewinn bei einer Erhebung von 45° liegen.
Die vorgestellten vertikalen Antennen und die Delta Loop benötigen einen Mast mit 10m Höhe. Die Inverted L Antenne benötigt zwei Maste, die Dipol- und G5RV-Antenne sogar drei Maste. Verkürzte Antennen werden entweder mit einer Induktivität oder einer Dachkapazität verlängert. Die Dachkapazität kann als gleichschenkliges Dreieck aus Draht gebaut werden.
Die stehende Delta Loop bietet mit einem Mast die beste Leistung. Die DL3LH liegende Rechteck Antenne ist mit 20.6m auf 2.46m eine gute Dachbodenantenne. Die G5RV Antenne ist mit 31m die kürzeste Dipolantenne.
Passende Maste aus GFK (Glasfaser Kunststoff) gibt es von DX-Wire Peter Bogner (DK1RP), von DK9SQ Antennen Walther Spieth (DK9SQ) oder von der Firma von der Ley Kunststoff-Technik Tel. 02054 80456.
Achtung: Der Numerical Electromagnetics Code (NEC) Version 2 hat eine bekannte Schwäche bei der Berechnung von Radialen mit Erdkontakt. Das 4NEC2 Programm von Ari Voors erlaubt bei "Ground parameters" auch "MiniNec gnd" einzustellen.
DL1GLH hat neben vergrabenen Radials auch Radials in niedriger Höhe von 1.5m bis3m untersucht. Siehe Groundplane mit Erdnetz oder Radialen.

Name der 80m Amateurband Antenne
 Impedanz bei 3.64 MHz
 max. Gewinn bei 45° Erhebung
Marconi 19.9m Höhe, 3 Radials mit 19.9m Länge auf Grund NEC* Modell 36 Ohm -1.3dBi in alle Richtungen
Verkürzte Marconi mit Verlängerungsspule NEC* Modell 7 Ohm -0.8dBi in alle Richtungen
Verkürzte Marconi mit Dachkapazität NEC* Modell 14 Ohm -0.7dBi in alle Richtungen
Delta Loop vertikal mit 10m Mast NEC Modell
 16 Ohm
 -0.2dBi in zwei Richtungen
Dipolantenne 10m über Grund aufgespannt NEC Modell 51 Ohm +0dBi in zwei Richtungen
FD4 Windom Antenne 10m über Grund aufgespannt 1:6 Balun NEC Modell
 86 Ohm
 +0dBi in zwei Richtungen
DL3LH liegendes Rechteck 10m über Grund NEC Modell
 14 Ohm
 +0.4dBi in zwei Richtungen
G5RV 10m über Grund aufgespannt NEC Modell 20 Ohm +0.5dBi in zwei Richtungen
Inverted L mit 3 Radials NEC* Modell 20 Ohm +0.5dBi in eine Richtung
Marconi Sloper NEC* Modell 11 Ohm +2.7dBi in eine Richtung
Dipolantenne 27m über Grund aufgespannt NEC Modell 91 Ohm +6.2dBi in zwei Richtungen

NEC* Modell = NEC-2 mit MiniNEC Ground.



Abbildung links: Marconi-Antenne mit Spule (10m Höhe, 24.8uH Spule, 3 Radials mit 20.7m Länge auf Grund). Auf einem Amidon T106-2 Eisenpulver-Ringkern sind 43 Windungen nötig.
Abbildung mitte: Marconi-Antenne mit Dachkapazität (10m Höhe, 3 Dachkapazitätsdrähte 3.5m Länge, Basis 4.29m, 3 Radials mit 20.7m Länge auf Grund).
Abbildung rechts: Delta Loop mit 10m Mast (Basis 42.6m, 3m über Grund). Speisung ist in 3m Höhe in der linken Ecke.




Abbildung links: DL3LH liegendes Rechteck (10m Höhe, 20.6m auf 2.46m)
Abbildung mitte: Inverted L (10m Höhe, 10.7m Länge, 3 Radials mit 20.7m Länge auf Grund)
Abbildung rechts: Marconi Sloper (10m Höhe, 20.9m Länge, 3 Radials mit 20.9m Länge auf Grund)




Abbildung links: Strahlungsdiagramm G5RV auf 80m. Ein Steilstrahler.
Abbildung rechts: Strahlungsdiagramm kurze Marconi-Antenne mit Dachkapazität. Ein Rundstrahler.

Antennenanpassung

Auf der Koaxleitung entstehen die geringsten Verluste wenn direkt am Antennenfuß die Antennenimpedanz auf 50Ohm Leitungsimpedanz angepasst wird. Für diese Anpassung "vor Ort" gibt es automatische Antennenanpassgeräte. Eine preisgünstige Alternative besteht aus einer Arbeitsteilung zwischen automatischen Antennentuner im Transceiver und fest eingestellter Antennenanpassung. Die Antennenanpassung sorgt für ein Stehwellenverhältnis von besser als 1:3 bezogen auf 50Ohm Impedanz. Der automatische Antennentuner besorgt die Feinabstimmung.

Antennenanpassung mit Antennentuner und lambda/2 Leitung

Eine λ/2 lange Leitung hat am Ausgang die gleichen Impedanzverhältnisse wie am Eingang. Das ist praktisch um eine G5RV Antenne mit einem automatischen Antennentuner in der Funkerbude (Shack) abzustimmen. Für eine 80m bis 10m Mehrbandantenne empfiehlt sich die gemittelte λ/2 Länge von 41.9m. Das RG58 oder RG174 Koaxkabel hat einen Verkürzungsfaktor von 0.66 bei Polyethylen (PE) Isolation. Die Kabellänge ist somit 27.6m.

Antennenanpassung mit lambda/4 Transformationsleitung

Die 50Ohm Koaxkabel Impedanz kann mit einer λ/4 Transformationsleitung aus zwei parallel verlegten Koaxkabeln auf 12.5Ohm Impedanz gebracht werden. Auf dem 80m Band ist nötig 50Ohm RG58 oder RG174 Koaxkabel in einer Länge von 13.5m (echte λ/4 Länge mal Koaxkabel Verkürzungsfaktor). Der Innenleiter des 50 Ohm Senderausgangs wird mit den beiden Innenleitern der Transformationskoaxkabel verbunden - hier ist ein Übergang von 50Ohm auf 25Ohm. Alle drei Aussenleiter werden verbunden. An der Antenne werden beide Innenleiter an einen Dipol gelegt, die beiden Aussenleiter an den anderen Dipol - ein Übergang von 25Ohm auf 12.5Ohm. Die letzten 5m der λ/4 Leitung sollten als Mantelwellensperre aufgewickelt werden.
Mit dem 75Ohm RG59 Koaxkabel läßt sich eine λ/4 Transformationsleitung von 50Ohm auf 28Ohm bauen.

Antennenanpassung mit L-Glied

Verkürzte Marconi mit Dachkapazität: Für die Anpassung 50Ohm Koax auf 13.5Ohm Antennenimpedanz auf dem 80m Band ist ein Parallel-Kondensator von 1442pF und eine Serien-Induktivität von 972nH nötig. Für 100W Sendeleistung sollte der WIMA FKP-2 Folienkondensator mit 1000V-/250V~ genügen. Der Wert 1442pF ist kein Normwert, deshalb wird 1000pF parallel mit 470pF verwendet. Wird C geändert, ändert sich auch L auf den Wert 953nH. Die Induktivität kann als Luftspule gewickelt werden. Mit dem Mini Ringkern Programm von Wilfried Burmeister, DL5SWB, läßt sich die Windungszahl berechnen. Bei Durchmesser 18mm und Länge 25mm sind 10 Windungen nötig. Kondensator und Induktivität können in eine Feuchtraum-Aufputzdose montiert werden. Am besten am tiefsten Punkt der Dose ein kleines Loch mit 1mm Durchmesser bohren damit Kondenswasser austreten kann.



Abbildung links: L-Glied für 80m Band.
Abbildung rechts: 100V Spitze (rot) an 50 Ohm werden transformiert nach 51.8V Spitze (blau) an 13.5 Ohm. Strom steigt von 2A Spitze (rot gestrichelt) auf 3.84A Spitze (blau gestrichelt).


Stehwellenverhältnis, SWR

Das Stehwellenverhältnis zeigt die Anpassung zwischen Sender und Antenne. Ein SWR von 1:1 bedeutet perfekte Anpassung. Die SWR Werte lassen sich in Verlustwerte umrechnen. Wenn der Antennentuner das SWR auf einen Wert von 1:1.5 oder kleiner bringt ist alles in Ordnung.

SWR
 Verlust in %
 Verlust in dB
1:1
 0
 0
1:1.22
 1%
 0.04dB
1:1.5
 4%
 0.18dB
1:2
 11%
 0.51dB
1:3
 25%
 1.25dB

Hühnerleiter: Strahlende Antenne oder nichtstrahlende Speiseleitung?

Die Hühnerleiter (Paralleldrahtleitung) ist für einige Funkamateure Teil der strahlenden Antenne, für andere Funkamateure eine nichtstrahlende symmetrische Speiseleitung (balanced line). In einem Punkt sind sich die Funkamateure einig: in der Praxis gibt es auf der Hühnerleiter stehende Wellen. Am 50Ω Ausgang des Senders herrscht ein Strommaximum und Spannungsminimum. Nach einer λ/4 Kabellänge liegt ein Spannungsmaximum und Stromminimum vor. An Spannungsmaxima Stellen kann es bei hoher Sendeleistung zu Spitzenentladungen auf Metallteile oder zu Funkenentladungen zwischen den beiden Drähten der Hühnerleiter kommen. Ich betrachte die Hühnerleiter als strahlenden Teil der Antenne. Warum? Alles strahlt, solange eine Abschirmung und eine Mantelwellensperre es nicht verhindert.
Die Hühnerleiter wird manchmal als "magische" Anpassleitung benutzt. Diese Eigenschaft hat auch das Koaxkabel. Ohne die 27.6m λ/2 Koax-Speiseleitung kann der automatische Antennentuner die G5RV Antenne nur auf dem 80m und 40m Band abgleichen.


Kapazitive Antenne, Elektrisches Feld Antenne

Eine Antenne empfängt immer elektromagnetische Wellen. Eine Antenne welche nur das elektrische oder nur das magnetische Feld empfängt ist nicht möglich. Ein gewisser Sinn ergibt sich, wenn man die Antennen-Bauform mit elektrischen Bauteilen vergleicht. Einige Antennen sehen aus wie Kondensator-Platten, andere Antennen sehen aus wie Induktivitäten. Eine Antenne welche stark einer Kondensator Platte gleicht ist die Aluminium-Folie Antenne:
Einfach einen mindestens 50cm langen und 30cm breiten Streifen Alu-Folie an die Fensterscheibe kleben. Die Alufolie wird durch einen Draht mit dem Antenneneingang des Empfängers verbunden. Als Antennen-Gegengewicht wird ein mindestens 3 Meter langer Draht im Zimmer als Radial auf dem Boden auslegt und mit dem Antennen-Erde Anschluß des Empfängers verbunden. Fertig ist die Kurzwellen-Behelfsantenne ohne Blitzschutz Probleme.
Solche Alufolien Antennen wurden schon in Röhrenradios verwendet. Dabei war die Alufolie innen an das Holzgehäuse im Deckel und an den Seiten geklebt. Diese Antenne wurde als nicht abgestimmte Dipolantenne für Kurzwelle und UKW Empfang genutzt.


Induktive Antenne, Magnetisches Feld Antenne

Die Ferritstab-Antenne im Mittelwellen-Empfänger ist die typische Antenne welche aussieht wie eine Induktivität. Dabei ist der Ferritstab mit seiner Wicklung gleichzeitig Antenne und Schwingkreis-Induktivität. Von BAZ Spezialantennen werden Empfangs-Ferritstabantennen für das 160m Band und für die 80m bis 30m Bänder angeboten.
Die Ummagnetisierungsverluste von Ferritmaterial nehmen mit der Frequenz zu. Deshalb werden bei Kurzwelle als induktive Antennen Luftspulen verwendet. Die Quad-Loop Antenne hat einen Umfang von rund 1 λ und stammt von Clarence Moore, W9LZX. Verkürzte Loop Antennen werden mit Induktivitäten verlängert. Ein zusätzlicher Kondensator macht aus der Loop eine Schwingkreis-Antenne. Ob die Spule im Querschnitt rund, quadratisch oder rechteckig ist spielt nur eine kleine Rolle. Entscheidend ist der Umfang. Eine ausführliche Loop Antennen Abhandlung gibt es von David Jeffries, G6GPR, und Dan Handelsman, N2DT. Eine Variante der Loop Antenne ist die Moxon Antenne von Les Moxon, G6XN. Hier ist die Loop unterbrochen in Dipol und Reflektor.
Loop Antennen sind wie Ferritstabantennen richtungsempfindlich, d.h. die Antenne sollte drehbar sein.