Dienstag, 8. Oktober 2013

Monoband-Dipole


Nun ist es mal wieder soweit, sich mit ein wenig Theorie zu beschäftigen, wenn es um Abmessungen von Antennenstrahlern für den Selbstbau geht.
Der eigentliche Referenz – und Vergleichsstrahler in der HF-Technik ist der uns allen bekannte Halbwellendipol (Herzsche Dipol), der für den HF-Bereich immer noch der weitverbreiteste Strahler ist.
Seine mechanische Länge errechnet sich aus einer Konstante mit der Größe 149,9, welche sich aus der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ergibt, aus einem Verkürzungsfaktor, der sich auf 2 mm Drahtdurchmesser bezieht (übliche Stärke) und mit 0,97 angegeben ist, und der Frequenz in MHz.
Diese Abhängigkeit ergibt folgendes Bild:
l (Länge in m) = 145,4 / f (MHz)


Damit kann man also einen ganz simplen Halbwellendipol berechnen und ihn sogar mit Koaxialkabel speisen, obwohl hier eine symmetrische Antenne mit einem unsymmetrischen Kabel verwendet werden soll.
Meist versucht man mit Zweidrahtleitungen oder speziellen 1:1 Balunen zu arbeiten.
Es sei jedoch erwähnt, daß für die optimale Anpassung zum Teil an der Länge leichte Veränderungen vorgenommen werden müssen, auch weil eine starke Umgebungsbeeinflußung stattfindet.
Wir haben es mit einem Monobandstrahler zu tun, der natürlich sicherlich einen besseren Wirkungsgrad hervorbringt als viele Mehrbanddipole, die nunmal auf Kompromißbasis gebaut werden.
Hintergrund des Ganzen ist die Strom- und Spannungsverteilung auf solch einen Dipol, das Strommaximum liegt in der Mitte, das Spannungsmaximum an den Enden.

Eine spezielle Sonderform ist die Windom-Antenne, sie hat ihren Speisepunkt nicht in der Mitte, wird asymmetrisch gespeist und zumeist mit einem 1:6 Balun bei Mehrbandbetrieb versehen.
Allerdings braucht eine solche Antenne gute Erdverhältnisse, denn das ist praktisch unser zweiter Leiter der Speiseleitung ohne Balun.
Die Längenberechnung setzt sich wie folgt zusammen:
l (Länge) = 143 / f (MHz) in m (Meter)
A (Speisepunkt) = 54 / f (MHz) in m
Ihr seht schon, es handelt sich dabei um eine Eindrahtspeisung, der Erdboden ist der zweite Teil davon.
Man geht von einer Gesamtimpedanz von annähernd 500 Ohm des gesamten Strahlers aus.
Die Anpassung erfolgt durch das Verschieben von „A“ am Strahler.
Zu Empfehlen ist diese Art des Monobandstrahlers nur im Freien, muss die Speiseleitung durch Wände und Räume geführt werden, besteht die Gefahr von Störungen und es muss mit einer sogenannten Link-Leitung gearbeitet werden.
Die genauere Beschreibung einer solchen Zuleitung findet man im Rothammel-Antennenbuch.


Im Gegensatz zu den hier erwähnten Halbwellendipolen steht bei Mehrbandbetrieb der Ganzwellendipol im Vordergrund.
Wie der Name schon sagt, weist er die Länge einer vollen Wellenlänge auf, wobei eines auffällt, um in Resonanz zu kommen, muss ein solcher Dipol stärker verkürzt werden als ein Halbwellendipol.
Ein solcher Ganzwellendipol wird im Gegensatz dazu im Spannungsmaximum gespeist, was ebenso auch ermöglicht, eine solche Antenne endgespeist zu verwenden unter Zuhilfenahme einer kurzgeschlossenen Viertelwellenleitung.
Eines darf nicht verwechselt werden, es ist ein Ganzwellendipol, der aber elektrisch keine Ganzwellenlänge hat, diese würde nämlich dann „Ganzwellenantenne“ heißen.
Dieser Strahler ist durch die Speisepunkte in der Mitte nicht unterbrochen und ist ein durchgehendes Element.
Die Antenne wird an einem Ende gespeist (endgespeist), oder Lambda / Viertel vom Ende weg, dabei verwendet man einen 1:2 Balun unter Verwendung des 50 Ohm Speisekabels.
Natürlich sind solche Dipole in der heutigen Zeit kaum noch durchführbar, da ihre Gesamtlänge doch schon ein größeres Grundstück voraussetzen und die Aufbauhöhe ein Weiteres dazu gibt.

In diesem speziellen Fall erweist sich immer ein geknickter Halbwellendipol als gute Alternative, zumal durch den Knick eine Rundstrahlcharakteristik und eine bessere Anpassung an 50 Ohm Koaxialkabel erreicht wird.
Ihr merkt schon, wir reden hier u.a. von den uns bekannten „Inverted-Vee“ Antennen, deren optimaler Knickwinkel zwischen 90° und 120° Grad liegt.
Auch hier gehen wir von einem Monobandstrahler aus, dessen Längen sich abhängig vom gewählten Winkel so darstellen:
Bei 120° folgt l (Länge in m) = 141,9 / F (MHz)
Bei 90° folgt also l (Länge in m) = 141,2 / F (MHz)
Diese hier und im Rothammel angegebenen Knickwinkel sollten nicht unterschritten werden, da ansonsten der Fußpunktwiderstand zu stark abweicht und der Wirkungsgrad stark geschmälert wird.


Für mich war wichtig, mal auf die Möglichkeit solcher zumeist als Monobandstrahler eingesetzten Antennen einzugehen, weil es sicherlich auch bekannt ist, daß Monobandstrahler immer einen besseren Wirkungsgrad als Mehrbandkompromisse haben und ebenso eine wesentlich höhere Bandbreite vorweisen.
Desweiteren sind sie in Resonanz gebracht und „verbraten“ keine Leistung in aufwendigen Anpassungsgliedern, sind zumeist schnell ausgewechselt und erzielen in der Regel einen annehmbaren Erfolg.
Wer also bestimmte Vorzugsbänder hat, auf denen er am liebsten arbeitet, der sollte einen wirklich guten Monobandstrahler in Erwägung ziehen.
Zumal es ebenso bekannt ist, daß z.B. ein 40 m Strahler auch für das 15 m-Band nutzbar ist, und ein 20 m Strahler auch für 40 m eingesetzt werden kann (mit Tuner) – und umgekehrt.
Um auf 80 m z.B. brauchbare,starke Signale erbringen zu können, ist natürlich ein Monobandstrahler in diesem Bereich optimal.
Wer etwas tiefer in die Materie eindringen möchte, kann hier mal reinschauen.

Desweiteren sollte man von der Vorstellung wegkommen, daß Drahtantennen immer schön gerade verlaufen müssen, das ist definitiv nicht der Fall.
Der Beweis liegt unter anderem bei der Errichtung einer Mehrband-Windom von DJ4UF in Spanien.


Ich hoffe, das Ganze hier hat Euch wieder etwas inspiriert und Ihr plant für nächstes Frühjahr schon wieder einen Antennenbau vor.
Viel Spass wünscht Euch
vy 73
Euer Tom

Daten und Bilder von Rothammel, fading.de und Google

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