Multiband
Groundplane Antenne für Amateurfunk 10 bis 40 m
Der
Materialpreis für die Antenne ist relativ gering. Man benötigt
hauptsächlich Draht und einen Strahler. Man kann die Antenne prima auf
einem Garagendach, einem Flachdach, im Garten oder dem Dachboden
aufbauen. Im letzteren Fall muß aber der Strahler durch das Dach gehen.
Es gibt dafür spezielle Dachziegel aus Kunststoff. Die Antenne wurde
von mir geringfügig abgewandelt auf einem Garagendach ausprobiert.
Das
"Geheimnis" der Antenne ist ihre Strahlerlänge, ein sinnvoller
Kompromiß für die Bänder 10 bis 40 m. Auf 10 m ist sie praktisch eine
Lambda 5/8 und auf 40 m ein nicht zu stark gekürzter Strahler. Eine
Eigenresonanz auf Amateurfunkbändern besteht nicht, die Antenne muß
angepasst werden. Dafür eignet sich z.B. dieser Selbstbautuner hier: L-Tuner
Draht
1 ist der Strahler mit 6,5 m Länge. Die Drähte 2 bis 9 bilden das
Gegengewicht, die "grondplane". Es sieht deswegen etwas ulkig aus, weil
ich in dem Fall das vorhandene Garagendach sinnvoll genutzt habe. Das
vorhandene Garagendach ist an den Kanten mit Zinkblech umgeben, die
eingezeichneten Elemente 2 bis 5. Das Gegengewicht muß aber nicht so
aussehen, wie im Bild. Ziel ist es, eine annähernd durchgehende
Massefläche zu schaffen, je größer und dichter, um so besser. Für die
Massefläche ist recht gut sogenannter Kaninchendraht geeignet, den aber
nicht jeder auf dem Dach haben will. Es geht auch mit den
eingezeichneten Drähten, eventuell kann man ja noch zusätzliche Massen
wie Dachrinnen oder Blitzableiter nutzen. Auch recht sinnvoll sind je
zwei resonante Radiale Lambda/4 pro Band, wenn man entsprechenden Platz
hat. Die dann sternförmig verteilen.
Der Strahler
Für
den
gibt es vielfältige Möglichkeiten. Eventuell kann man irgendwo günstig
eine CB-Antenne mit echter Länge 5/8 auftreiben. Dann auf 6,5 m kürzen.
Diverse Hersteller bieten Glasfaserruten an, an denen man Kupferdraht
befestigen kann. Auch sollte man überlegen, ob man Alurohr nimmt,
eventuell mehrere Stücke mit dünner werdendem Durchmesser, die
ineinanderpassen und verschraubt werden. Im Probeaufbau ging es mit
einer Dachlatte und einem längeren Bambusrohr. Daran wurde mit
Isolierband übliches Elektrokabel 1,5 mm² befestigt. Das ist aber
keine
wetterfeste und dauerfristige Lösung.
Hier die zu erwartenden
Strahlungsdiagramme und Impedanzen
Die
Simulation stützt sich auf die Variante im Bild bei 3 m Aufbauhöhe,
Garagendach.
Entsprechend der tatsächlichen Gegebenheiten werden diese Werte etwas
abweichen. Es gilt aber, die Antenne ist (praktisch) ein Rundstrahler
und der Elevationswinkel der Hauptabstrahlung steigt mit sinkender
Frequenz.
Wie
zu erwarten, ist hier die Antenne recht flachstrahlend. Es bildet sich
ein zweiter steilerere Zipfel aus. Der ist interessant bei Sporadic-E
oder erhöhter Sonnenaktivität. Dann gehen auch realtiv nahe
Verbindungen, manchmal sogar innerhalb Deutschlands.
Das Strahlungsdiagramm ist ähnlich dem für 10 m. Die Strahlerimpedanz
ist jedoch relativ hochohmig.
Der
zweite steilere Zipfel verschwindet langsam. Auch auf 15 m ist die
Antenne recht hochohmig, da die Strahlerlänge annähernd Lambda/2 ist.
Die Abstrahlung ist relativ flach und die Impedanz ist merklich
gesunken.
Hier
wird es interessant, da der Realteil des Strahlerwiderstands annähernd
50 Ohm beträgt. Mit einem Kondensator in Serie kann die Antenne sofort
an ein Speisekabel 50 Ohm angeschlossen werden.
Langsam fängt die Antenne an, steiler zu strahlen und der
Strahlerwiderstand Realteil sinkt.
Für 40 m ist die Strahlerlänge schon merklich kurz. Der Blindanteil im
Verhältnis zum Realteil ist deutlich gestiegen.
Auf
80 m ist die Antenne kaum noch sinnvoll, da der Blindanteil im
Verhältnis
zum Realteil sehr hoch ist. Wegen der fehlenden Steilstrahlung ist sie
weniger interessant für QSOs innerhalb DL. Für 80 m ist sie immerhin
besser als gar keine Antenne. Bei Anpassung ist sie recht schmalbandig.
Auch werden die Verluste je nach Aufbau und Anpassung deutlich spürbar.
Die Anpassung
Im
einfachsten Fall setzt man einen Automatiktuner direkt an den
Speisepunkt der Antenne. Der Ausgang wird mit dem Strahler verbunden
und die Masse kommt an das Erdnetz, bzw. an die Radiale.
Weiter oben war der Hinweis auf den L-Tuner.
Der hat den Nachteil, daß man zum Speisepunkt gehen muß, um auf ein
anderes Band umzuklemmen. Man kann sich aber eine einfache
Relaisumschaltung bauen, mit der dann vom Shack aus umgeschaltet wird.
Das Abstimmen durch das Antennenkabel sollte man vermeiden, da es in
den meisten Fällen wild transformieren wird. Im ungünstigen Fall kann
es beispielsweise passieren, daß es bei 12 und 15 m auf etwa 2 Ohm
Realteil transformiert, kein schöner Wert.
Für 20 m kann man die
Antenne fast sofort verwenden, weil der Realteil des
Fußpunktwiderstands recht genau 50 Ohm beträgt. Den induktiven
Blindanteil bekommt man mit einem Kondensator weg, der etwa 22 pF haben
sollte. Zwischen den Innenleiter des Antennenkabels 50 Ohm und den
Strahler wird der Kondensator geschaltet. Der Außenleiter des
Antennenkabels kommt an das Erdnetz. Kondensatoren kann man sich häufig
prima selbst bauen aus kurzen Stückchen Antennenkabel. Kabel mit
Verkürzungsfaktor 0,66 wie RG58 oder RG213 haben recht genau eine
Kapazität von 100 pF pro Meter, allerdings auch eine Induktivität. In
dem Fall würde ein Kabelstückchen von 22 cm den gewünschten Wert
liefern. Verbindet man jeweils die Außenleiter und die Innenleiter der
beiden Enden, wird der induktive Effekt merklich verringert und an der
Kapazität ändert sich nichts. Kondensatoren aus Antennenkabel haben
eine relativ hohe Güte und sind sehr spannungsfest.
Für 10 m
gibt es auch eine relativ einfache Anpassung ohne Antennentuner. Der
Fußpunktwiderstand beträgt Realteil 115 Ohm und kapazitiver Blindanteil
610 Ohm. Den Blindanteil bekommt man mit einer sogenannten
Verlängerungsspule 3,4 µH weg. Dann muß man noch von den 115 Ohm auf 50
Ohm kommen. Das geht recht gut mit einer Leitungstransformation
Lambda/4, wenn man Antennenkabel 75 Ohm nimmt. Nimmt man RG59 mit
Verkürzungsfaktor 0,66 muß das Transformationsstück für 28,5 MHz 174 cm
lang sein.
Schlußbemerkung
Bei
der vorgestellten Antenne bleibt die mechanische Länge des Strahlers
konstant. Was sich ändert, ist die relative Länge, bezogen auf die
Wellenlänge Lambda. Bei 10 m beträgt die Länge etwa 5/8 Lambda und bei
40 m handelt es sich um einen verkürzten Strahler 0,15 Lambda. In der
Literatur findet man sehr wenig zu nicht resonanten Vertikalstrahlern,
speziell über die Angaben Fußpunktwiderstand Realteil und Blindanteil,
bezogen auf die Wellenlänge. Unter Antennenimpedanz
findet man die Werte eines Vertikalstrahlers von 0,05 bis 1,05 Lambda,
wie er sich bezüglich Fußpunktwiderstand verhält. Auch wird kurz das
Abstrahlverhalten des jeweiligen Strahlers beschrieben. Weiter unten
wird mit Beispiel die Transformation Lambda/4 mit Antennenkabel
erläutert.
________________
DJ4RF hat die interessante Variante
Version Dachstuhl realisiert.
Hier sein Kommentar zur von ihm aufgebauten Antenne:
Hallo DL2JAS,
ich habe die Antenne zwischenzeitlich aufgebaut.
Die Antennenrohre bestehen aus Alurohren, unten 50 mm, oben 25 mm.
Die Länge ist 6,50 Meter. Der Stahler geht isoliert durch das Dach in
der Firstnähe.
Als Gegengewicht nagelte ich 25 m Kaninchendraht 50 cm breit engmaschig
links und rechts im Gebälk an.
Auch der Blitzschutz, Dachrinne und alle metallischen Dachaufbauten
wurden mit an das Gegengewicht angeschlossen.
Ich benutze den Automatiktuner SG-239. Er stimmt mir die Bänder 40 - 10
m problemlos ab.
Die Bänder 18 -28 Mhz spielen mit diesem System bestens.
Auf dem Band 15 m könnte das Stehwellenverhältnis etwas besser sein.
Hier möchte ich eventuell mit einer Verlängerungsspule noch
experimentieren.
Was wichtig ist, eine stabile Eisenkonstruktion für die Aufnahme
zwischen die Sparren zu montieren.
Die Aufnahme des Strahlers ist im Abstand von 30 cm eingespannt.
Bis heute hat die Antenne die Winterstürme ohne Schaden bestens
ausgehalten.
Im Anhang ein Bild von der Anordnung unter Dach.
Rechts habe ich eine Drossel eingebaut für die Ableitung der
Überspannungen bei Regen, Schnee und nahendem Gewitter.
Ich kann die Multiband Groundplane nur empfehlen. DL2JAS, Danke für
diesen Bauvorschlag.
