
1.1
VorwortHier wird ein
Strahler vorgestellt, mit dem es dem Funkamateur ermöglicht wird, Ausbreitungs-
oder Antennenversuche allgemeiner Natur zu tätigen, die mit großen Gebilden schwer, oder
gar nicht möglich sind. Der vorgestellte verkürzte Vertikalstrahler ist eine abgespeckte
Version des von OE7OKJ entwickelten verkürzten Strahlers, der kommerziell zum Einsatz
kommt, von der Bauform und dessen verwendeten Materialien her auf den Amateurfunk
zugeschnitten wurde und hier einem breiten Publikum zum Nachbau zur Verfügung steht. Die
Kapitel der Veröffentlichung enthalten im ersten Teil eine allgemeine Betrachtung zu den
Verkürzten Antennen mit den Hinweisen zu den Eigenschaften des hier vorgestellten
Strahlers und im zweiten Teil die Ausführung mit Zeichnungen und den Bauhinweisen. Mit
diesem System ist es möglich auf angenehm schnelle, unkomplizierte Art und Weise
Funkverbindungen aufzubauen. Der Einsatz dieser Elemente kann sehr vielseitig erfolgen,
z.B. rein experimentell, im Camping, auf Reisen zu Wasser Land oder Luft, stationär für
"Antennengeschädigte", für Kellerkinder, Bergwanderer, Wanderer, Flieger ...
Wie dies die Versuche und Einsätze bewiesen haben, konnten
Funkamateure Verbindungen von Orten aus tätigen, die allgemein als nicht
machbar
gelten, wie z.B. Keller, Schlafzimmer, Stollen, Gipfelkreuz oder 1m² Balkon etc. Der
maximale Leistungsinput beträgt Dauerstrich 400 Watt!
1.2 Systembeschreibung :
Physikalisch Das neue (alte) System besteht aus
einem Serienschwingkreis, der so ausgelegt ist, dass Frequenz - Bandbreite sowie
Fußpunktwiderstand für den Zweck des Amateurfunks zu gebrauchen sind.
Die speziellen Fragen zu solchen verkürzten Serienschwingkreisen werden hier nicht
behandelt, da dies der
einschlägigen Literatur und den div. Patentschriften zu entnehmen ist und dieses hier den
Rahmen der
Ausführungen sprengen würde.
Generell kann folgendes zum
System gesagt werden:
1. ein solches System besteht aus einer Spule und einem in Serie geschalteten Stab. Dies
erfüllt den
Serienschwingkreis
2. die Spule und deren Dimensionierung zur Resonanzbedingung ist streng an den
nachfolgenden Stab gebunden, der wiederum einerseits in Bezug zur verkürzten
Betriebswellenlänge steht und andererseits
eine Dimensionierung in den Kriterien Schlankheitsgrad und Gesamtkapazität und
Gesamtinduktivität hat. (Verkürzungsgrad )
3. Der Fußpunktwiderstand ist eine Funktion der beiden Werte von Induktivität und
Gesamtkapazität im
Resonanzfall, der wiederum beim Monopol weitgehend abhängt vom Gegengewicht der
Aufbauhöhe und
dem Umfeld der Antenne.
4. Der sich einstellende Strahlungswiderstand ist in erster Linie abhängig von der
Aufbauhöhe und des Umfeldes der Antenne. ( Wirkungsgrad )
5. Der Erhebungswinkel ist vom Neigungswinkel, der Aufbauhöhe und der Bodenleitfähigkeit
abhängig.
1.3 Systembeschreibung :
Technisch
Das Resonanzsystem ist technisch so ausgelegt, dass es im Bereich des Amateurfunks bzw. in
den elektrischen
Konstruktionsdaten Möglichkeiten eröffnet, die Experimente ermöglichen, die mit
bekannten Systemen nicht oder nur sehr schwer zu realisieren sind.
Das elektrische System ist so konstruiert und eingebettet, dass es gegen
Umwelteinflüsse,
wie Schock, Feuchtigkeit, Druck und Temperatur weitestgehend unempfindlich ist. Das
Steckverbindersystem ist für normale Anwendungsfälle ausreichend , kann jedoch auf
höherwertige getauscht werden. Das Schutzrohr sowie die sonstigen mechanischen Teile sind
standardmäßig aus PE und sind nach dem Abgleich vergossen bzw. verschweißt! Eine
Öffnung oder Deformation des Systems entspricht der
gleichzeitigen Zerstörung dessen. Die Befestigung erfolgt entweder am Kopfteil mit einem
5mm Seil zwischen den Aufhängepunkten, oder am Fußteil mit passendem Standrohr . Die
Systeme dürfen oberhalb des Fußes nicht geklemmt werden!
Durch die Miniaturisierung der Monopol Systeme können diese auf kleinsten Raum betrieben
werden. Da diese über Steckverbinder einfach zusammen geschalten werden können sind,
weil gleiche Fußpunktwiderstände vorhanden, folgende Konfigurationen möglich :
Dipole
Mehrband
Monopole
Mehrband Dipole
als Kreuz - Stern und so manches andere.
Diese Möglichkeit ist nur dadurch erreichbar, daß die Antennen gleiches Z, gleiche
Frequenz in der Baugröße haben. Es müssen jedoch die einschlägigen, physikalischen
Gesetze zum Zusammenschalten von Antennen eingehalten werden - alles ist nicht möglich!
Folgende Möglichkeiten und Experimente sind einfach auszuführen:
z.B. Veränderung
des Erhebungswinkels in einer bestimmten Richtung ( Kopfmontage.
Fußmontage, Schräglage)
Problemloses Umpolarisieren von Monopolen und Dipolen;
Zusammenschalten zu Arrays. Richtungsbezogene Systeme und Aufbau von
automatischen Peilsystemen etc. Vorselektion durch die Antenne zur
Erhöhung der Selektivität des Empfängers - und so manches mehr -
Dem Experimentator steht damit eine Sende- Empfangsantenne zur
Verfügung mit dem Antennen-Experimenten auf einfache, schnelle Art
reproduzierbar gebaut und getestet werden können. Das erforderliche
Kleinzeug , wie Schellen , Kabel und Stecker etc. ist im Fachhandel
erhältlich.
1.4 Technische
AusführungDie
Antenne stellt ein monopolares System dar, das man in der Technik als
Monopol bezeichnet. Die Antennen wirken als offener Schwingkreis mit einem
L und einem C, die so dimensioniert sind, dass Resonanzfrequenz,
Bandbreite sowie Fußpunktwiderstand aus diesen elektrischen Werten
dadurch entstehen, weil die mechanischen Abmessungen und deren Anordnung
so dimensioniert und angeordnet sind, dass daraus eine brauchbare Antenne
entsteht, mit der ein Sende und Empfangsbetrieb möglich ist.
Die Konstruktion kann gezielt auf Resonanzfrequenz, Bandbreite und
Fußpunktwiderstand hin gerechnet und gebaut werden. Auf die Physik
solcher Systeme wird hier nicht eingegangen, da dieses den Rahmen sprengen
würde und in den diversen Fachbüchern der Antennentechnik bzw. der
Physik beschrieben ist. Es ist nicht sehr ratsam, sich einfach die
herkömmlichen Bauarten von Vertikalstrahler heranzuziehen, bei dieser
Antennenkonstruktion spielen Faktoren zusammen, die die Antennenliteratur
bis zur Zeit noch nicht, bzw. nur in Ansätzen beschrieben hat.
Hinweise zum Selbstbau der Antennen:
Die Bauelemente für
die Standardausführung bestehen ausschließlich aus PVC und
handelsüblichem Cu-Halbzeug. Es ist jedoch zu beachten, dass bei den
Kunststoffen speziell bei den Teilen ( Rohre ) bei Anbietern dieser
Teile enorme Qualitätsunterschiede hinsichtlich der Geometrie, der
Toleranzen und des verwendeten Kunststoffmaterials besteht. Es müssen daher die Teile manchmal mechanisch
auf diese Toleranzen hin geändert werden. Ein weiterer Nachteil dieser mechanischen
Toleranzen besteht dann in der Verschiebung der elektrischen Werte, wie der Verschiebung
der Resonanzfrequenz und ggf. höhere Verluste, bedingt durch schlechte
Verlustwinkel bei den Kunststoffen. Bei den Cu- Drähten ist darauf zu achten,
dass bei
höheren Leistungen die Isolationsklasse der Drähte erhöht werden muss, da die
Stromdichten enorm ansteigen und die Skinverluste sich dadurch bemerkbar machen. Es sollte
daher in diesen Fällen Drähte der Bezeichnung CuL verwendet werden. Bei nicht
gestressten Anwendungen sind normale CuL Drähte voll ausreichend. Werden die angegebenen
Durchmesser bei den Rohren und Drähten +/- 0,05 mm eingehalten, so werden die angegebenen
Resonanzfrequenzen und Bandbreiten erreicht. Beim Eigenbau ist also auf Präzision und
Sauberkeit zu achten! Für den Eigenbau solcher Antennen stehen die Teile und Baupläne
zur Verfügung die beim Entwickler angefordert werden können. Ein Eigenbau ist aber nur
ratsam, wenn man etwas Geduld und grundlegendes Wissen für solche mechanische Arbeiten
aufbringt, da sich nur dann der Erfolg einstellt!
An Messgeräten zum Testen der Antennen sollte vorhanden sein:
Resonanzmessgerät oder Antennenmessbrücke, selektives Voltmeter, Stehwellenmessbrücke
und Matchbox, sowie ein regelbarer Leistungsoszillator.
Vorgangsweise beim Bau der Antennen:
Bei den Kupferlackdrähten ist darauf zu achten, dass Isolationen zur Verwendung kommen,
die nicht lötbar sind. Die Drahtdurchmesser sind unbedingt einzuhalten, da sonst die
Induktivität und Kapazität der Spule nicht stimmen ! Der Feinabgleich +/- wenige kHz
sollte mit dem Kupferrohr erfolgen, ist jedoch die Resonanz zu weit verschoben, so
muss
die Windungszahl geändert werden.( Entsteht auf Grund der Durchmessertoleranz des
Innenrohres) Als Klebstoffe können alle üblichen Zweikomponenten Kunstharzkleber, sowie
die geeigneten Fabrikate von Loctite empfohlen werden.
Das Verkleben sollte erst nach erfolgten Außentest erfolgen, da sich in geschlossenen
Räumen eine andere als die tatsächliche Resonanzfrequenz einstellt! Die Systeme
sind in der Bandbreite jedenfalls so breit dimensioniert, dass man selbst unter sehr
ungünstigen Mess- bzw. Betriebsbedingungen Resonanz erhält. Beim Abstimmen darauf
achten, dass das Gegengewicht an Messgeräten/Leistungssender angeschlossen ist.
1.5 Betriebsanleitung für
Monopolantennen OE7OKJ
Die Antennen sind für das jeweilige Band vorabgeglichen! Der Anschluss erfolgt entweder
über ein Kabel der Länge lambda/2, oder mit einer beliebigen Kabellänge, hier
muss jedoch das Kabel angepasst werden. Zur Anpassung ist eine normale unsymmetrische
Matchbox geeignet. Bei dieser Anordnung sind jedoch die meisten Verluste zu erwarten. Bei
automatischen Abstimmgeräten ist nichts sonderliches zu beachten, außer dass das
Gegengewicht vorhanden sein muss. Dies gilt für alle Betriebsfälle, da unsymmetrische
Gebilde immer auf ein Gegengewicht angewiesen sind.
Die Antennen dürfen nicht am Schutzrohr geklemmt werden. Es kann der Antennenfuß
geklemmt werden, besser jedoch ist ein Zwischenrohr mit der Dimension 25x1mm. Ist dies
nicht vorhanden, kann die Antenne am Kopfteil mit einem Seil aufgehängt werden. Ist dies
alles nicht möglich, kann das System mit dem Kopfteil nach unten am Kabel aufgehängt
werden. Die Antennen für 160m und 80m sollten bei stationärem Betrieb am Kopfteil
abgespannt werden. Als Seilmaterial eignen sich alle Kunststoffseile ohne
Metallverstärkung.
Die Antennen können mit 100 Watt AM/FM und 400 Watt SSB und CW belastet
werden. Das
Antennensystem ist nicht lackiert, dies sollte bei Festmontage unbedingt erfolgen, da das
Schutzrohr aus PVC ist, und daher nicht UV-beständig ist ! Zum Lackieren eignen sich alle
schnelltrocknenden Kunstharzlacke, wie sie in allen Baumärkten angeboten werden. PU-Lacke
sind zwar teurer, aber noch geeigneter und stabiler gegen Umwelteinflüsse. Keine
metallhaltigen Lacke verwenden !!!
So und nun viel Erfolg, jedoch bitte immer beachten:
Der Amateur kann die Physik nicht überlisten, jedoch die Physik den Amateur ....
1.6 Anpassung
1.6.1 Leitungen für Monopole
Beim Betrieb der Monopole, die bedingt durch die Konstruktion ein Z von 50 Ohm aufweisen
und einer Generatorimpedanz von Z = 50 Ohm ist die sinnvollste Lösung ein Anschluss der Antenne
über ein abgestimmtes Kabel mit der Länge lambda/2. Ein lambda/2 Kabel hat die Eigenschaft bei der
zugehörenden Frequenz die Eingangsimpedanz auf
den Ausgang hin zu übertragen, gleiches gilt für den umgekehrten Fall. Somit ist
gewährleistet, daß die produzierte Hf mit größtem Wirkungsgrad an die Antenne gelangt.
Da bei den niederen Frequenzen die Kabelverluste noch sehr gering ausfallen, ist es
sinnvoller ein langes Kabel zu verwenden anstatt die Generatorleistung in Transformations-
und
Kompensationsgeräten zu verheizen!
1.6.2 Leitungslängen
Die Leitungslängen sollten lambda/2 oder ein Vielfaches davon sein, das
heißt 300: f in MHz :2 = lambda/2
lambda/2 x Verkürzungsfaktor vr = Kabellänge
Verkürzungsfaktor: RG 58/RG 213 Polyäthylenkabel PE vr = 0.662
RG 400/RG141Teflonkabel PTFE/FEP vr = 0.69
SO 3232 Schaum PE/ Foam vr = 0.816
HF12"-S Cu CELLFLEX vr = 0.98
Luft/ Vakuum vr = 1.00
Beispiele: 7.05 MHz RG 58 = 14.08 m
3.7 MHz RG 213 = 26.83 m usw.
Sind andere Längen erforderlich, so sollte jeweils ein Vielfaches von
lambda/2 zur Verwendung kommen, wird z.B. eine Leitungslänge von 25 m von
Sender zur Antenne für benötigt, so ist die zweite Vielfache von lambda/2
für 7 MHz 14.08m x 2 = 28.16 m. Es ist also eine Überlänge von 3.16 m
vorhanden.
Bei einer richtigen Längenwahl können mehrere Bänder mit einer
Kabellänge gearbeitet werden. z.B. 40/20/10 m mit einer Kabellänge von
14.08m. Diese gerechneten Kabellängen sind jedoch rein auf die
physikalischen Konstanten wie c bzw. e gerechnet. Es kommen hier jedoch noch
die Wirk- und Blindverluste hinzu die, je länger das Kabel wird und je
höher die Betriebsfrequenz dies ist auch noch in Rechnung einzubringen.
Diese Berechnung ist jedoch ohne Kenntnisse der komplexen Mathematik nicht
so einfach und hängt auch sehr von der Qualität der Kabel und der
Betriebstemperatur ab. Um dies zu umgehen, kann man sehr einfach mit einem nach obiger Formel ausgerechneter
lambda/2 Kabellänge und des Senders und einer VSWR Brücke das Kabel mit
einem Abschlusswiderstand optimieren. Es kann nur kürzer als der
theoretische Wert werden!
1.6.3 Transformations- und Kompensationsanpassung ( Matchbox )
Sind Kabellängen vorhanden, die nicht in das lambda/2 Verhältnis passen,
so muss mit einem Transformations- und Kompensationsgerät gearbeitet
werden. Dies stellt jedoch bei unsymmetrischen Leitungen und Antennen immer
eine zusätzliche Verlustquelle dar, die sich im Sendebetrieb sehr stark
bemerkbar machen (schlechte Empfangsrapporte) -
Verluste in der Größe von -2 bis -12 dB und darüber sind bei ungünstigen
Koppelverhältnissen keine Seltenheit! Jedes in die Energieleitung
eingebrachte Gerät, und sei es nur eine Steckverbindung, stellt für die
Hochfrequenz einen Verbraucher bzw. eine Stoßstelle dar. Es ist jedoch in
manchen Fällen unumgänglich dass man mit solchen Kompromissen arbeiten
muss. Man sollte deshalb auch beim Betrieb mit einem Koppler bei
unsymmetrischen Leitungen und Abschlüssen mit lambda/2 Leitungen arbeiten
da der Koppler dann die geringsten Verluste aufweist.
1.6.4 Betrachtung des Wirkungsgrades
Wie im Abschnitt 3.2 bereits erläutert, sind alle eingebrachten Teile die
mit der Hochfrequenz im Leitungswege zu tun haben, mit Verlusten behaftet
bzw. diese entziehen der Energieleitung, die vom Sender erzeugte Hf- Energie
und wandeln sie in Wärme um. Man sollte deshalb immer bestrebt sein,
möglichst viel der erzeugten Hf- Energie an die Antenne zu leiten. Hier zwei Beispiele die dies verdeutlichen :
Fall 1: Betriebsfrequenz 7.05 MHz
Speisekabel 14.08m Resonanzantenne mit fr 7.05 MHz
Beide Impedanzen 50 Ohm. 100 Watt Sendeleistung
Verluste : Steckverbinder PL/SOT 2 x 0.1 %
Kabel 14.8 m RG 58 1 x 6 %
Summe der Verluste 6.2 %
Entspricht einer der Antenne zugeführten Leistung von 93.8 Watt
Fall 2 : Betriebsfrequenz 7.05 MHz
Speisekabel 6m Resonanzantenne mit fr 7.05 MHz
Beide Impedanzen 50 Ohm 100 Watt Sendeleistung jedoch auf Grund der nicht
resonanten Kabellänge wird dazu Matchbox und VSWR Meßgerät noch benötigt.
Verluste : Steckverbinder PL/SOT 6 x 0.1 %
Kabel 6m 1 x 3 %
2 Zwischenkabel für die Geräte 2 x 0.2 %
Matchbox im Abgleichfall 40 %
VSWR Anzeigegerät 6 %
Summe der Verluste 50 % = - 3 dB
Entspricht einer der Antenne zugeführten Leistung 50 Watt Diese Werte sind
abhängig von der Qualität der Matchbox und der im VSWR eingebauten
Richtkoppler.
2.1 Bauanleitung mit Hinweisen
Nebenstehend sieht man den Strahler mit allen seinen Bauteilen im
Schnitt. Die Materialien sind PE oder PVC, sowie CuL Draht mit 0.5 bzw.1 mm Durchmesser.
Nachfolgend werden mit fortlaufender Zahl Hinweise zum Bau gegeben. Der Teil (1) dürfte
klar sein, die Bohrung im Antennenfuß ist entweder auf SOT, oder den Steckverbinder, der
zum Einsatz kommt hin im Durchmesser auszulegen. Der Steckverbinder wird nach dem Anlöten
der Spule eingeklebt. Der Teil (2) ist der Antennenfuß und ist aus PVC gefertigt. Durch
die Querbohrung wird der Anfang des Spulendrahtes zum Steckverbinder geführt und
angelötet. Ist dies erfolgt, so wird das Spulenträgerrohr (5) auf den Zapfen von (2) mit
Kleber aufgeschoben.
Die Kontaktierungshülse (6) aus Ms wird nach erfolgten, genauem
Abzählen der Windungen bzw. nach dem Anlöten des Spulenendes aufgeschoben und mittels
Klebers fixiert. Die Wicklung muss am Antennenfuß bündig anstehen und es
muss Windung an
Windung anliegen! Darauf ist unbedingt zu achten, da sonst die Induktivität nicht stimmt
somit, auch die Gesamtresonanz verschoben ist. Der Hauptteil ist hiermit fertig.
In nächster Folge wird das Schutzrohr (3)
abgelängt und angepaßt. Das Rohr muß leichtgängig über die Spule und die
Passung des Antennenfußes zu fügen sein ! Nun wird der Kondensator(7) angefertigt. Der
Kondensator besteht aus Cu-Blech mit 0.1 mm Stärke. Das Material sollte Weichkupfer sein,
da man dies sehr leicht zu einem Rohr formen kann. Das Rohr wird also aus Cu-Blech
angefertigt. Beim Zuschnitt kann ruhig ein Längsspalt von ca. 1mm entstehen, es ist
jedoch darauf zu achten, dass das Cu-Rohr so viel Ringspannung aufweist, dass es in das
Schutzrohr eingeschoben, sich dort auch durch die Eigenspannung festhält. Nun schiebt man
das Schutzrohr mit Kondensator über die Spule und schiebt dabei den Kondensator soweit
ein, damit er an der Kontaktierungshülse auf einer Fläche von ca. 5 mm aufliegt ! Da
muss man ein bisschen mit einem Längenmaß arbeiten. Damit ist der Resonator soweit
fertig. Mit Hilfe einer Antennenmessbrücke oder eines Senders und SWR Brücke wird nun
die Resonanz ausgemessen. Es ist darauf zu achten, dass der Strahler frei Abstrahlen kann
und nicht durch Metallteile oder andere leitenden Teile beeinflusst wird. Diesen
Messvorgang sollte man also sehr genau ausführen, da dies der wichtigste Schritt der
Inbetriebnahme ist ! Vorgeschlagen wird den Strahler mit einem lambda/2 Kabel zu speisen (
z.B. an einer Decke hängend ) Stellt sich eine, laut Tabelle der Bauform entsprechende
Resonanz ein, so kann man bereits Empfangs oder Sendeversuche tätigen. Eine
Feinabstimmung sollte man dann im freien machen, dabei sollte man so vorgehen: den
Strahler auf ein Kunststoffrohr, z.B. 3 m Schutzrohr (3) aufstecken, das
lambda/2 Kabel
durch das Schutzrohr führen und nur mit der SWR Brücke und dem Generator arbeiten ! Man
fährt die Frequenz ab und notiert sich zur Frequenz hin das SWR. Dabei wird man dann die
Resonanz feststellen. Meist liegt diese etwas zu tief, das heißt man nimmt einige mm den
Kondensator in seiner Länge und somit stellt sich eine neue Resonanz ein. Hat man nun das
gewünschte erreicht, so sind wir noch nicht fertig. Mit dem Strahler macht man dann
einige Versuche RX-, sowie TX-seitig. Ist man dann rundum zufrieden, so kann das
Schutzrohr mit dem Antennenfuß verklebt werden. Mit Klebstoff kann man den Kondensator
fixieren und den Antennenkopf aufstecken und Verkleben. Für Strahler die der Witterung
oder Seewasser ausgesetzt werden, empfiehlt es sich den Strahler mit Schaum auszuschäumen
( kein Bauschaum, sondern Zweikomponenten Schaum)
Bau der Spule und des Kondensators
Die Spule wird wie aus der Bauliste
ersichtlich eng aufliegend und ohne Wicklungsabstand auf das Rohr mit 20mm Durchmesser
gewickelt. Wickeldaten und Durchmesser des Rohres unbedingt einhalten. Wie am Photo zu
erkennen ist das eine Ende der Spule an den Kontaktring anzulöten. Das andere Ende ist
mit Klebeband zu fixieren, damit sich der Spulenwendel nicht wieder aufdreht ! Besser ist
es die Spule auf einen Dorn vorher zu wickeln und den Durchmesser kleiner 20mm zu machen,
so fixiert sich die Spule dann selbst. Das andere Ende der Spule sollte, ca. 100 mm wie am
Photo der 10 m Spule erkenntlich, axial weggeführt werden. Dieses Ende wird dann in den
Antennenfuß zentrisch durch die Querbohrung eingeschoben und abisoliert. Das
Spulenträgerrohr wird dann mit dem Antennenfuß verklebt. Nachfolgend wird die
Antennenbuchse angelötet und in den Antennenfuß eingeklebt. Die Anfertigung des
Kondensators erfolgt in folgenden Schritten. Erstens man schneidet sich das 0.1 mm Cu
Blech auf das angegebene Längenmaß zu.( Breite 69 mm ) Dann nimmt man ein 20 mm
Innenrohr und wickelt das Blech über dieses, bis die Form eines Rohres entsteht.
Eventuelle Unebenheiten der Cu - Folie sind nicht von Bedeutung, sie stellen nur einen
Schönheitsfehler dar und werden dann beim Ausschäumen glatt auf das Schutzrohr
gedrückt. Dann wird der Kondensator in das Schutzrohr eingeführt. Gleichzeitig
misst man
die Antennenfußlänge mit der Spule und dem Kontaktring und rechnet sich dann aus, wie
weit der Kondensator eingeführt sein soll, um ca. 5 mm am Kontaktring aufzuliegen.
Achtung ! Hier wird der zyl. Teil des Kontaktringes gemeint und nicht der Kegel des
Kontaktringes, der nur die Funktion des problemlosen Einführens des Kondensators hat.
Somit ist der Resonator ( Antenne ) bereits elektrisch funktionsfähig.
    
2.2
Strahlungswiderstand, Wirkungsgrad, Feldstärken und Diagramme
Der Strahlungswiderstand wird in den meisten
Fällen als Maß zur qualitativen Beurteilung einer Antenne herangezogen. Hierin ist die
Wirkfläche und der Wirkungsgrad enthalten. Nachfolgend eine kurze Aufstellung
-
Strahlungswirkungsgrad 100% S-Meter Differenz 0 S
- 80%
S-Meter Differenz.. 0.2S
- 50%
S-Meter Differenz 0.5S
- 25% S-Meter Differenz 1 S
- 10%
S-Meter Differenz 1.6 S
- 5%
S-Meter Differenz 2.2 S
-
1% S-Meter Differenz 3.3 S usw.
Wie hier sehr schnell zu erkennen ist, können Antennen
verkürzt werden, sofern diese optimiert werden und eine vernünftige
Abstrahlcharakteristik aufweisen. Die Monopole haben je nach Band einen
Strahlungswirkungsgrad zwischen 10% und 14%. Dieser Betrag sieht zunächst sehr klein aus,
aber zu
bedenken ist, dass das System bezogen zur Betriebswellenlänge nur lambda/ Antennenlänge
= 0.015
lang ist. Beim Vergleich zu lambda/4 ist die Antenne 0.06 also 6% von lambda/4 lang. Man
kann also
ohne weiteres eine solche Antenne mit 10 % Strahlungswirkungsgrad einsetzen, da, wie
unschwer zu
erkennen ist, der Verlust im Betriebsfalle nicht relevante 1,6S beträgt . So manche
Antennengebilde die
im Einsatz sind, haben teilweise wesentlich schlechtere Wirkungsgrade. Wendet man sich den
Baukosten, Betriebskosten , nachbarschaftlichen Belangen usw. und dem Umstand des Platz-
bzw. Raumbedarfes zu, so wird man unschwer zu dem Schluß kommen, dass die Anschaffung
eines Monopols gerechtfertigt scheint, da Kosten, Folgekosten und die Flexibilität mit
Großsystemen einfach nicht zu vergleichen sind.
Ein weiterer Vorteil der Monopole besteht darin, dass sie Experimente erlauben, die mit
den Großsystemen absolut nicht möglich sind. Ein Beispiel soll verdeutlichen,
dass die,
wie das Fachwissen besagt, Kurzwellensignale, die mehrmals an Schichten reflektiert
werden, in ihrer Polarisation sich so ändern, dass es egal ist, ob eine Antenne für 80m
vertikal oder horizontal für den Empfang polarisiert ist (Streupolarisation ).
Dies ist jedoch nur bedingt richtig, kann man doch
mit einem Monopol leicht feststellen dass sich die Signale bis zu
6 S Stufen in der Polarisationsrichtung ändern, wenn man das System in der
Polarisationsebene optimiert. Bei den kürzeren Bändern wird dieser Betrag noch
wesentlich größer und ausgeprägter. Ein Experiment, das mit Sicherheit noch einiges an
Arbeit und Erkenntnisse bringen wird.
In dieser Erkenntnis liegt auch die Erklärung, warum für den DX-Verkehr auf Kurzwelle
die Quad Antenne den horizontalen und vertikalen Monoband Yagis überlegen ist! Man kann
sich leicht vorstellen, dass eine horizontale Yagi mit 6-9 dB Gewinn bezeichnender Weise
in der anderen Polarisationsebene den Strahlungsanteil nicht erfassen und für Felder die
in einer anderen Ebene erscheinen, dafür auch kein bzw. ein schlechtes "Ohr"
hat. Dieses gilt für den Empfangsfall, sowie auch für den Sendefall, da die Gegenstelle
ihre Polarisation auch nicht ändern kann. Das Quadelement als eckiges, oder rundes
Gebilde erfasst sehr wohl die horizontale, sowie auch die vertikale Komponente der
Strahlung! Ist das Quadelement als Ring ausgebildet, so werden sämtliche Winkel der
Polarisation betrachtet, was bei der eckigen Ausführung nicht der Fall ist. Im Sendefall wird ein solches Gebilde natürlich alle von 0-359 Grad zu
erzeugenden Polarisierungen abstrahlen. Somit ist es wiederum auf der Empfangsseite egal,
welche Antenne oder System zum Einsatz kommt. Dieses gilt für den Sendefall, wie sieht
dies dann im Empfangsfall aus ??
Eine daraus abzuleitende Erkenntnis ist das gute Abschneiden der Magnetic
Loops, bei denen
der gleiche Effekt bzw. Erklärung angewendet werden kann. Dies ist jedoch im Sendefall,
sowie auch im Empfangsfalle anders zu betrachten, da magnetische Systeme im Nahfeld mit
der magnetischen Komponente arbeiten und sich das für die Übertragung notwendige
Fernfeld erst nach der Fresnellzone ausbildet - frühestens nach einem lambda ( siehe:
Literatur elektrische und magnetische Antennen!)
 
2.3 Erfahrungsberichte
Übereinstimmend haben alle, die sich mit den Antennen in der
Testphase aber auch andere Personen, die sich so ein System käuflich erworben haben,
dahingehend geäußert, dass sie noch nie so schnell in der Luft waren! Die Tester haben
alle ausnahmslos bestätigt, dass das System unkompliziert und leicht zu installieren war,
und es sich kompromisslos und gutmütig auf die unterschiedlichsten Umgebungen
einstellte. Experimente, wie die von OM Helmut DF1WZ, der vor Ungeduld das System 3 m
unter dem Erdboden in Betrieb nahm ( Keller ) zeigten, dass man Anhieb ganz Europa damit
arbeiteten konnte. Dies ist natürlich nicht der alltägliche Einsatzfall aber es
funktioniert, sofern man den Rücklauf kompensiert! Die Tester hatten allesamt
unterschiedliche Vergleichs-Antennensysteme, jedoch wurde in ihren Berichten einstimmig
festgestellt, dass das System zwar etwas weniger Feldstärke am Empfänger bringt, jedoch
wesentlich weniger QRM bzw. QRN aufnimmt und Stationen, die mit Großantennen nicht
hörbar waren, mit dem System deutlich empfangen werden konnten.
Der Autor möchte sich auf diesem Wege bei allen bedanken, die die
Testphase mit dem neuen System unbeschadet überstanden haben
DF1WZ/OE7WGT/OE7IHJ/OE7BAI/OE7KJI und alle, die bereits so ein System käuflich erworben
haben und damit auf den verschiedensten Bändern herumarbeiten! Es ist in der Testphase
einer Antenne äußerst wichtig, dass die gewonnenen Erfahrungen gleich in die Praxis
umgesetzt werden, und so das generierte Produkt optimiert werden kann.

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