Teleskop λ/4 Vertikalantenne über Grund für die Bänder 20 bis 10 Meter
	Projekt: Teleskop λ/4 Vertikalantenne über Grund montiert
	Kontakt:
	Einleitende Worte
	Die einfachste aller Antennen ist die Vertikalantenne, auch Marconi-Antenne genannt, hat eine elektrische Länge von λ/4 und ein "Pol" ist mit der Erde verbunden. Es ist eine portable λ/4 Vertikalantenne für die Bänder 10 bis 20 Meter zum Selberbauen. Die Antenne besteht im wesentlichen aus einem 5,6 m langen Teleskopstab, der mit einer Halterung und einem Erdspieß im Erdboden befestigt wird. An der Winkelhalterung werden auch die Gegengewichte befestigt.
	Kurzbeschreibung
	Das Herzstück der Antenne ist die ca. 5.6 m lange "Teleskoppeitsche" bestehend aus 14 Segmenten aus Edelstahl und Bodenhülse mit M10 Außengewinde. Die 10 untersten Segmente haben eine der statischen Verstärkung zuträglichen Eincrimpung. Der Teleskopstab sollte pfleglich behandelt werden. Ich habe mir angwöhnt, die einzelnen Segmente mit Vaseline Spray zu behandeln. Alle Segmente ausfahren, sauber- und trocken wischen, leicht einsprühen und dann die Segmente wieder zusammenschieben. Besonders nach feuchten bzw. sehr staubigen Aktivitäten ist das angebracht.
	Die λ/4 Vertikal Antenne sollte unter Idealbedingungen auf einer unendlich großen Metallplatte stehen. Der obere λ/4 Teil wird gegen Erde betrieben und es wird davon ausgegangen, dass sich der untere λ/4 Teil im Erdreich spiegelt. Damit schafft sich der obere Teil ihr eigenes Spiegelbild. Das ist eine Idealvorstellung! Die fehlende λ/4 Welle kann als ihr Spiegelbild im Boden betrachtet werden. In der Paxis muss man sich was anderes ausdenken. Mit Radials die als Gegengewicht anzusehen sind, "zaubert" man über normalen Böden eine gewisse Leitfähigkeit durch das Auslegen von Drähten. Je kürzer die Antenne und je schlechter die Bodenleitfähigkeit ist, desto besser muss das Ground System sein. Besonders gut arbeitet eine solche Antenne in Meeresnähe oder sumpfigen Böden. Die Abstrahlung ist sehr flach und kann als DX Antenne verwendet werden. Die Radials sind übrigens der einfachste Teil, scheint aber ein Datail zu sein das viele Ömer von dieser Antenne abschreckt. Denke nicht zu viel darüber nach und genieße es.
	Was brauchst du für den Antennenbau?
	Außer dem Teleskopstab findest du die anderen Materialien in einem gut sortierten Baumarkt. Was brauchst du noch:  • 2 x Langmutter [Verbindungsmuffe] M10 x 30 mm  • 1 x Gewindestab M10 mit einer Länge von ca. 30 mm eine lange M10-Schraube  • 1 x Stützisolator M10, 35 x 41 mm  • 1 x Alu-Winkel 50 x 100 x 35 mm, 3 mm Stärke  • 1 x M10 Mutter  • 1 x Gewindestange M10, ca. 25 cm, schräg abgesägt für Erdspieß  • 1 x PL- oder BNC Einbaubuchse  • 2 x Schraube M3 x 10 mm  • 2 x Unterlegscheibe M3  • 2 x Mutter M3  • 1 x Ringkabelschuh mit 10 mm Loch  • 1 x Draht/Litze  • 1 x Schraube M6 x 25 mm  • 1 x Mutter M6  • 1 x Flügelmutter M6  • 4 x Rohrkabelschuh 6 mm² mit 6 mm Loch  • 1 x 80 m 0,75mm² Litze für Radiale
	Hier mal die meisten Bauteile bildlich zusammengefasst. Den Stützisolator mit M10 Innengewinde auf beiden Seiten habe ich vom Flohmarkt, Angebote gibt es aber auch bei Ebay.
	Die vorgeschlagenen Materialien stellen kein Dogma dar und sind natürlich je nach Bastelkisteninhalt austauschbar.
	Erdspieß
	Von einem Aluminium- oder Eisen Rundstab längt man ca. 22 bis 25 cm ab. Dabei macht es Sinn, den Stab am unteren Ende direkt in einem Winkel von 45-60 Grad abzusägen, um den Erdspieß leichter in die Erde stecken zu können. Der Erdspieß kann natürlich auch rund "angespitzt" werden. Ich hatte noch eine M10 x 120 mm Langschraube herumliegen und habe diese bearbeitet. Der Sechskant Kopf wurde im spitzen Winkel abgeflext und der Spieß an diesem Ende angespitzt. Der Vorteil, das Gewinde war schon vorhanden. Bei Nachbauten wurde inzwischen die schräg abgesägte Variante bevorzugt. Sie kann leichter hergestellt werden und sorgt für eine bessere Verdrängung der Erde, wenn man den Spieß in die Erde dreht.
	Haltewinkel
	Der Winkel hat bei mir die Abmessungen 55 x 90 x 35 mm, gefertigt aus 3 mm Alu. Schaut mal bei einem Schrotthändler vorbei, dort finde ich solche kleinen Teile fast immer und meistens zum Nulltarif. Der gefundene Alustreifen musste noch zurechtgesägt und abgekantet werden. Die Abstände der Bohrlöcher richtet sich nach dem Winkelzuschnitt. Das M6'er Loch hatte einen Abstand von 15 mm und das M10'er Loch 60 mm vom der rechten Außenkante. Die Bohrabmessungen für die Koaxbuchse sind je nach Buchsentyp und Größe festzulegen. Bei meiner BNC Aufschraubbuchse waren es 15 mm von der Oberkante des kurzen Winkelabschnitts. Die spitzen Ecken habe ich abgerundet, was die Beschädigung anderer Teile im Transportbehälter vermeiden soll.
	Radials
	Die Radials sind "Ground Radials" und liegen auf der Erde. Es sind keine "Elevated Radials" und müssen nicht abgestimmt werden. Ein guter Kompromiss sind 16 bis 32 Radials in einer Länge von 2,5 bis 4 m. Es soll ja eine Antenne für Portabelbetrieb sein.
	Wie kann man sich die Wirkung der erdnahen Radials vorstellen? Die hier beschriebene λ/4 Vertikalantenne wird am Boden montierten und das Gegengewicht ist der Boden unter der Antenne. Die Funktion der Radiale besteht grob darin, das Antennensystem kapazitiv mit dem Boden darunter zu koppeln. Um den Boden als wirksames Gegengewicht zu nutzen, muss eine Verbindung mit niedriger Impedanz geschaffen werden. Dies geschieht durch die Herstellunf eines großen Kondensators zwischen der Antenne und Erde, wobei die Radiale als eine der Kondensatorplatten wirken und der Boden darunter als die andere. Man braucht zur Erzielung einer niedrigen Impedanz eine hohe Kapazität, und die Kapazität ist direkt proportional zur Fläche der Kondensatorplatten. Deshalb sind Anzahl und Länge der Radiale wichtig, da jedes Radial nur mit einem kleinen Bereich des Bodens darunter zusammenspielt. Experimente haben gezeigt, dass 8 Radiale wahrscheinlich das erforderliche Minimum sind. Siehe auchRadial Systeme für überirdische und erdmontierte Vertikal Antennen.
	Interessanterweise hat die Reduzierung der Radiale von λ/4 Wellenlänge auf λ/8 Wellenlänge, ABER die Verdoppelung der Anzahl, fast keine Auswirkungen auf die Effizienz. Stelle mit dem Draht deine Radials in JEDER LÄNGE her, die zu deiner Standortumgebung passen. Das bedeutet, dass einige kürzer und einige länger sein können. Es spielt wirklich keine Rolle, bitte keinen Perfektionismus. Empfohlen werden 8 Radiale pro Gebinde.
	Realisiert wurden 4 Radialsätze mit je 8 Litzendrähten. Ich habe in einem Gebinde 2 x 3,5m + 3 x 3m + 3 x 2,5m, also 8 Radials vereint. Ein jeder Radialsatz endet als Bündel in einem Ringkabelschuh mit 6 mm² Querschnitt und 6 mm Loch. Die jeweils 8 Drähte wurden in der Öse vom Kabelschuh verlötet. Es kann auch gecrimt werden. Zusätzlich wurden die Kabelschuhenden noch mit einem Schrumpfschlauch überzogen. Die Drahtenden der 32 Radials wurden auch geschrumpft, um das Eindringen von Feuchtigkeit und eine Kapilarwirkung in der Kupferlitze zu vermeiden. Lege die Radiale sorgfältig auf den Boden, idealerweise in einem gleich weit entfernten Muster vom Antennenmittelpunkt.
	Da ich noch die Weidezaunbänder im Regal zu liegen hatte, habe ich damit ein Radialsystem zusammengestellt. Alle 11 eingeflochtenen dünnen Drähte pro Band wurden zusammengezwirbelt und je zwei dieser Bänder mit einer Ringöse verlötet. Im Ergebnis hatte ich 8 Bänder und 88 Drähte auf der Fläche zu liegen. Die 8 Bänderenden wurden mit je einem kleine Drahtspieß im Boden arretiert. Verwendet habe ich diese Weidezaunbänder bereits bei demportablen Groundsystem mit Picknickdecke.
	Montagevorschlag und Details der Konstruktion
	Die BNC-Buchse wird mit vier M3-Schrauben am Winkel geschraubt. Die M6-Schraube zur Befestigung der Radials wird mit einer Kontermutter befestigt. Eine gezahnte Unterlegscheibe sorgt für festen Halt. Die Flügelmutter wird aufgeschraubt und handfest angezogen.
	Auf den Erdspieß wird die M10-Mutter aufgeschraubt, die als Auflage für den Winkel dient. Der Erdspieß wird von unten durch die Bohrung im Winkel gesteckt und von oben mit dem Stützisolator festgeschraubt.
	Der kurze M10-Gewindestab wird von oben in den Stützisolator geschraubt. An den Ringkabelschuh wird ein Stück Litze oder dicker Draht gelötet und über den Gewindestab gesteckt und in Richtung BNC-Buchse ausgerichtet. Die Litze kürzen und die Spitze abisolieren, so dass sie am Löt-Anschluss der BNC-Buchse endet. Die M10 Langmutter auf den Gewindestift schrauben und gut festziehen.
	Fertig zusammengebauter Aluwinkel. Rechts die BNC Buchse für den Koaxkabelanschluss. Links die Flügelmutter zur Befestigung der Radials. In der Mitte der Stützisolator. In das untere Gewinde wird der Erdspieß geschraubt. Das obere Gewinde nimmt den Teleskopstab solo oder mit Verstärkungshülse auf.
	Die Aufsteckvorrichtung in der Geamtansicht.
	Die Aufsteckvorrichtung in der Geamtansicht mit Verstärkungshülse.
	Bau einer Verstärkungshülsee
	Das 10 mm lange eingepresste M10 Gewinde am Fuß der Teleskopantenne ist nicht sehr üppig. Bei voll ausgezogener Antenne wirken auch bei kleinem Windböen nicht zu unterschätzende Kräfte auf die Einpresshülse. Um ein abknicken vorzubeugen, habe ich das unterste Teleskopsegment verstärkt. Nach meiner Kenntnis gibt es zwei differenzierte Ausführungen, was die Einpresstiefe des M10 Bolzens betrifft. Die längere Variante mit ca. 50 mm macht einen stabileren Eindruck.
	Die Verstärkungshülse ist da, um die Kippkräfte an der M10-Gewinde Einschlaghülse des untersten Teleskopstabs abzufangen. Der rote Punkt zeigt die Einpressstelle des M10-Bolzens in den Teleskopstab, hier nicht sehr lang. Sie macht bei mir einen instabilen Eindruck. Deshalb wurde eine Verstärkungshülse aus einem ca. 170 mm langen Kupferrohr mit 18 mm Innendurchmesser angefertigt, in das eine M10-Mutter eingepresst wurde.
	Auf eine M10 Gewindestange wurde eine M10 Gewindehülse mit einer Länge von 30 mm geschraubt. Diese schließt bündig an einer Seite der Gewingestange ab. Diese Seite wird später auf den Stützisolator der über den Aluwinkel mit dem Erdspieß verbunden ist geschraubt. Eine weitere Gewindehülse wird auf das andere Ende der Gewindestange geschraubt. Auf das 15 mm herausragende Innengewindende der Hülse wird später der Teleskopstab beschraubt.
	Links auf das Innengewinde wird der Teleskopstab geschraubt. Der Teleskopstab wird in des Rohr geschoben bis ein Widerstand zu spüren ist. Nun den Teleskopstab gefühlvoll in des Gewinde der Hülse bist zum Anschlag schrauben.
	850 mm vom untersten Segment der Teleskopstange verschwinden in der Rohrhülse und verhindern damit das Ausreißen des recht kurzen eingepressten Gewindebolzen.
	So sieht es im inneren vom Rohr aus.
	Die Verstärkungshülse ist 190 mm lang und wiegt 150g, Der eingefahre Teleskopstab ist 490 mm lang und wiegt 270g, der Erdspieß mit Winkel und Stützisolator wiegt 340g. Der Teleskopstab mit eingeschraubter Hülse ist 580 mm lang. Die gesamte Konstruktion hat ohne Radials ein Gewicht von ca. 770g.
	Fertig aufgebaute Teleskopantenne
	Aufgabaute Teleskopantenne mit den zwei eingesetzten Radialsystemen.
	Litzendraht als Radials und Verstärkungshülse.
	Weidezaunband als Radials und Verstärkungshülse.
	Abgleichhilfe - Schnelle Längeneinstellung der Teleskopsegmente
	Ein Vorschlag: Befestige dünne Angelsehne oder Maurerschnur an der Spitze des Teleskopstabs. Beschaff dir mehrfarbig kleine Perlen mit einem Loch. Ziel ist es, die Länge der Teleskopantenne für jedes Band schnell grob abzustimmen. Markiere die ermittelten Längen mit einer für die Bänder verschiedenfarbigen Perle. Mit einem Knoten ober- und unterhalb der farbigen Perle ist die Ausziehlänge schnell sichtbar, große Widererkennung. Es geht sicher auch anders. Beachte aber, dass die Bodenleitfähigkeit und das Auslegen des Radialdrähte bei den unterschiedlichen Aufbauorten variiert. Dadurch sind Feinkorrekturen unvermeidlich, aber schnell umgesetzt.
	Auf die Fusspunkthülse wird die bearbeitete Öffnungslasche einer Fischbüchse geschoben. Auf die Teleskopspitze sitzt ein Klastikpippel.
	Abgleich
	Die Antenne ist in Resonanz, wenn der Blindanteil, das ist der imaginäre Widerstand, verschwindet. Es bleibt nur noch der Wirkwiderstand übrig, der Strahlerwiderstand.
	Der Aufbau und die Abstimmung sind denkbar einfach.  •  Erdspieß in den Boden stecken und dabei auf senkrechten Aufbau achten  •  Antennenkabel verbinden  •  Radials auslegen und mit der Flügelmutter festschrauben  •  Teleskopantenne aufschrauben und grob auf die passende Länge des Bandes ausziehen  •  Mit einem VNA auf das gewünschte Band abstimmen, indem die Teleskopstablänge variiert wird
	Die folgenden Angaben sind eine Orientierung, die sich in der praktischen Anwendung bewährt haben. Sie sind aber stark von den Bodenverhältnissen am Aufstellungsort abhängig.
	Band ca. Länge        20 Meter        5,40 m     17 Meter 4,28 m     15 Meter 3,55 m     12 Meter 3,15 m     10 Meter 2,55 m
	Für Puristen: Wenn du den vertikalen Strahler etwas über λ/4 hinaus verlängerst, so erhöht sich auch der Fußpunktwiderstand. Durch Verlängern des Strahlers kann der Wert gefunden werden, bei dem du die 50 Ω des Koaxkabels an den Fußpunktwiderstand anpassen kannst. Mit dem Teleskopstab geht das ja sehr einfach.
	Was ergibt sich daraus?: Jetzt ist die Antenne auf der gewünschten Frequenz aber NICHT mehr in Resonanz. Der Strahler ist zu lang und hat jetzt eine induktive Blindkomponente. Diese muss nun am Fußpunkt kompensiert werden. Man fügt einen kapazitiven Blindwiderstand, einen Kondensator, ein. Dieser muss einen kapazitiven Widerstand haben, der den Wert der induktiven Blindkomponente entspricht. Als Ergebnis heben sich die Blindwiderstände auf und der Fußpunktwiderstand wird reell. Du erhältst einen mechanisch verlängerten und elektrisch verkürzten Strahler. Um eine Variabilität zu erhalten wird ein Drehkondensator in Serie mit dem Kabelinnenleiter geschaltet. Da nur geringe Spannungen auftreten werden keine großen Anforderungen an den Dreko gestellt. Aber achte auf gute Kontakte, denn der Strom ist nicht zu unterschätzen. Er sollte etwa 250 pF haben. Der Wert ist Bandabhängig. Bei 10 Meter genügen bereits einige pF. Die Antenne kann sehr schnell auf maximale Abstrahlung abgestimmt werden. Mit geringem Verschieben der Teleskopsegmente und verändern der Kapazität werden die Blindwiderstände weggestimmt und die Antenne auf der gewünschten Frequenz auf Resonanz gebracht. Ich sagte ja für Puristen ... Die folgenden Messungen entstanden ohne diese Maßnahmen. Das Koaxkabel wurde direkt an der BNC-Buchse angeschlossen. Über eine Mantelwellensperre, die direkt an der BNC Buche angeschlossen wird sollte man nachdenken!
	Ein paar praktische Messungen ...
	Die folgenden Daten zeigen den Verlauf meiner Optimierungen auf. Gemessen wurde mit dem FA-VA5, den ich gerade zur Hand hatte. Das 0,3 m lange RG58 wurde bei der Messung herausgerechnet, was mit dem VA5 schnell geht. Der Kalibrierungspunkt ist das Ende des Koaxkabels mit Stecker.
	10 Meter Band
	12 Meter Band
	15 Meter Band
	17 Meter Band
	20 Meter Band
	Wer die Möglichkeit hat bei seinen portabel Aktivitäten einen solchen "handschmeichelden" Antennen Abalyser von RigExpert mitführen zu können, kann die Antenne optimal abgleichen.
	Ein SWV von 1,0 ist nicht zu erreichen. Das ist Theorie. Wenn doch, dann vergiess nicht die Verlustwiderstände, die IMMER da sind. Das ist ein Schönreden des SWV. Wichtiger sind der Real- und Blindwiderstand. Der Testaufbau kann natürlich optimiert werden, um die Einflussfaktoren auf die Messergebnisse zu minimieren. Aber das stand hier nicht vordergründig auf meinem Plan.