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Konstruktion und Bau einer einfachen, platzsparenden 2 m Rundstrahlantenne

Autor: Wolfgang Krieger, DC4UZ, 2007 

Diese Antenne kann man bei unserem Fieldday vom 7. - 10. Juni 2007 anschauen.

Zum diesjährigen Fieldday unseres OV wird für die 2m Leitstation eine einfache, robuste 2m Antenne mit Rundstrahlcharakteristik gebraucht.

Die im vergangenen Jahr eingesetzte Groundplane aus Teleskopstäben für Strahler und Radials hatte sich für unseren Einsatzzweck nicht gut bewährt, da die Radials den Winkel zum Strahler teilweise beim Einwirken schon kleiner Kräfte veränderten. Weiterhin wollte ich aus Platzgründen eine schlanke Antenne haben, die man je nach Ort entweder an einem Mast befestigen oder an einem Fixpunkt aufhängen kann.

Bei der Suche nach einem geeigneten System kam der Artikel von DK7ZB in der CQDL 5/2007 gerade recht. Martin beschreibt dort das Prinzip einer J-Antenne. Dieser Beitrag war der Auslöser für die hier vorgestellte Konstruktion. 

Zum Funktionsverständnis

Im Prinzip handelt es sich um einen Halbwellendipol, der aber nicht, wie üblich in der Mitte, sondern am Ende eingespeist wird. Damit ist der Einspeisepunkt hochohmig. Leider gibt es keine üblichen Kabel mit solch hohen Wellenwiderständen, um den Strahler direkt zu speisen. Deshalb wird zur Einspeisung eine an einem Ende kurzgeschlossene Viertelwellenleitung benutzt. Diese Leitung transformiert den Kurzschluss praktisch in einen Leerlauf am anderen Ende, die gewünschte Hochohmigkeit ist erreicht. Der Widerstand der Leitung steigt vom kurzgeschlossenen Ende beginnend an, in einem bestimmten Abstand herrschen 50 Ohm, man kann dort ein übliches Koaxkabel anschliessen. Zur Unterdrückung von Mantelwellen kann man einen 1:1 Balun einfügen. 

Konstruktion

Die komplette Antenne ist in Bild 1 zu sehen.

Der Strahler besteht aus einem 960mm langen Stück 1,5mm² NYA Draht. Die 460mm lange Transformationsleitung besteht aus Wireman-Leitung. Das PVC Rohr ist ca. 1,6m lang und hat einen Durchmesser von 16 mm. Die Anschlussdose am unteren Ende ist eine normale PVC Abzweigdose, in die eine UHF Buchse eingebaut ist. An ihrem tiefsten Punkt sollte sie ein ca. 3mm grosses Loch aufweisen.

Aufbau 1 (mit Wireman-Leitung)

Das PVC Rohr wird von einem Ende her auf 400mm geschlitzt, auf einer Seite endet der Schlitz in einer 4 mm Bohrung. Die am Ende kurzgeschlossene wireman Leitung wird so in den Schlitz des Rohres eingeschoben, dass die Leiter auf beiden Rohrseiten hervorschauen. (Bild 2).  Durch die 4 mm Bohrung wird der NYA Draht in den oberen Teil des Rohres soweit eingeschoben, dass sein unteres Ende mit einem Leiter der wireman Leitung verlötet werden kann. (Bild 3). In eine Schmalseite der Abzweigdose wird eine Öffnung geschnitten, durch die das Rohr mit der wireman Leitung in die Dose geschoben werden kann. Zur Stabilisierung kann man ein kleines Stück Rundholz in das geschlitzte Rohr stecken und verkleben. Die UHF Buchse wird in ein Loch auf der Längsseite der Installationsdose montiert und der Innenleiter mit dem wireman Leiter verbunden, an den der Strahler gelötet ist, die Masse kommt an den anderen Leiter. (Bild 4)

Der Abstand der Anschlüsse vom Kurzschluss bestimmt den dort herrschenden Widerstand, hat also einen starken Einfluss auf die Güte der Anpassung d. h. auf das Stehwellenverhältnis. Bei meiner Antenne beträgt der Abstand knapp 40mm, das Stehwellenverhältnis liegt bei 1,3, d. h. praktisch keine reflektierte Leistung. Am oberen Ende des Rohres sitzt eine 4 mm Bohrung zur Aufnahme eines Hakens zum Aufhängen der Antenne. Es empfiehlt sich, die Eintrittsstelle des PVC Rohres in die Abzweigdose zu verkleben, ebenfalls die Eintrittsstelle des Strahlers ins Rohr. Sollte die Antenne längere Zeit der Witterung speziell dem UV Licht der Sonne ausgesetzt sein, empfiehlt sich eine lückenlose Bewicklung(incl. der oberen Rohröffnungen) mit schwarzem Coroplastband, weisses PVC ist nicht UV stabil. Die Materialkosten liegen bei ca. 5€, das Material stammt bis auf wireman Leitung und UHF Buchse aus dem Baumarkt.

 Aufbau 2 (ohne Wireman-Leitung)

Sollte man, aus welchen Gründen auch immer, ohne wireman Leitung auskommen müssen, kann man die Transformationsleitung auch aus NYA Draht herstellen. Natürlich entfällt dann die Schlitzung des Rohres. Der Draht verläuft dann genau dort an der Oberfläche des Rohres, wo sonst die Leiter der wireman Leitung liegen incl. des Kurzschlusses und des blind endenden Leiters. Da sich damit andere Verkürzungsfaktoren ergeben, ist damit zu rechnen, dass sich die Längen sowohl der Transformationsleitung wie auch der Abstand des Einspeisepunktes vom Kurzschluss ändern werden. Eine Längenangabe kann daher nicht erfolgen.

Allgemeine Hinweise

Zum Abschluss einige allgemeine Hinweise:

Bitte nicht auf die Idee kommen, die wireman Leitung oder deren Ersatz aus normalem 50 Ohm Koax Kabel (lambda viertel mal Verkürzungsfaktor) zu bauen. Damit eine Leitung transformiert, muss ihr Wellenwiderstand ungleich dem Wellenwiderstand an einem ihrer Enden sein!  Der Wellenwiderstand der Transformationsleitung sowie die Lage des 50 Ohm Abgriffes haben primär einen Einfluss auf den Realteil des Abschlusswiderstandes, die Strahlerlänge primär auf den Imaginärteil. Da beide stimmen müssen, muss beim Abgleich u.U. an beiden Punkten „gedreht“ werden.  Das gleiche Konstruktionsprinzip d.h. endgespeisster  lambda halbe Dipol, angepasst über lambda viertel Transformationsleitung funktioniert nicht nur auf 2m ( auf 70cm kann man die 2m Antenne verwenden), sondern natürlich auch auf Kurzwelle, die Richtung in der die Transformationsleitung vom Strahler wegführt, kann auch waagerecht verlaufen. Man kommt so zu einem einfach aufzubauenden Vertikalstrahler mit flachem Abstrahlwinkel. Die Srahlerlänge beträgt lambda halbe mal Verkürzungsfaktor, die Länge der Anpassleitung lambda viertel mal Verkürzungsfaktor. Der 50 Ohm Punkt liegt etwa bei 10% Abstand vom Kurzschluss. Nur um wieder Verdächtigungen durch einen einzelnen OM zuvorzukommen: man muss nicht früher auf KW schwarz gefunkt haben, um zu wissen, wie eine KW Antenne funktioniert!

Wolfgang, DC4UZ, † Februar 2009

(Bilder der Antenne werden noch bereitgestellt)