'Multi-Mono-Band' Antenne für Kurzwellen Portabelbetrieb return
Multi-Mono-Band' Antenne
Projekt:  'Multi-Mono-Band' Antenne für Kurzwellen Portabelbetrieb
Kontakt: DL2LTO
 
Outdooraktivitäten im Trend:
Outdooraktivitäten sind im Trend und haben einen spürbaren Aufschwung bekommen. Die Gründe sind vielfältig. Weg vom städtischen HF-Smog, Probleme eine stationäre Antennenanlage zu betreiben, TVI / BCI. Oft auch die Lust sich zu bewegen und die Natur zu genießen, einfach was zu erleben.
Outdoor pur, genieße es ...
Für diese Portabeleinsätze ist ein entsprechendes Equipment notwendig, das bestimmte Voraussetzung erfüllen sollte. Dazu gehören kleine, leichte und möglichst nicht so auffällige Antennen. Diese sollten einen Mehrbandbetrieb erlauben und sich schnell und unkompliziert aufbauen lassen. Der problemlose Transport spielt eine Rolle. Und ganz wichtig soll natürlich ein zufriedenstellender Wirkungsgrad mit der Antenne erzielt werden. Eine simple Drahtantenne, richtig angepasst, kann sehr effektiv sein. Gute Raporte sind das Ergebnis.
Outdoorequipment ...
Da diese Portabeleinsätze meist nur kurzzeitig durchgeführt werden, bieten sich unkomplizierte aber effektive Drahtantennen an. Die Speisung sollte so einfach wie möglich sein. Meistens kann der TRX in unmittelbarer Nähe des Antenneneingangs betrieben werden. Mit HF-Smog ist nicht zu rechnen, das S-Meter schlägt nicht aus, keine HF-Rauschglocke auf den Bändern. Man hört die 'Flöhe husten', hi.
Outdoorequipment ...
 
Einleitende Worte:
Da ich viel portabel unterwegs bin, schätze ich es sehr, das gesamte Equipment in einem kleinen Rucksack unterzubringen. Besonderen Wert lege ich auf eine kleine, leichte und leistungsfähige Antenne.
Nachdem ja schon einige Antennen bei meinen Portabelaktivitäten erfolgreich getestet wurden, möchte ich hier einen mit Koaxkabel gespeisten Multibanddipol vorstellen. Was heißt hier vorstellen. Es ist nichts Neues, wird bereits von vielen Ömern erfolgreich genutzt. Bekannt auch als ‚Linked-Dipol' oder ‚Stecker-Dipol'. Eine wirklich vielseitige Antenne für portabel Betrieb und ganz einfach zu realisieren.
Ein Dipol mit ‚umschaltbarer' Strahlerlänge!
Die Umschaltung erfolgt durch Verbinden oder Trennen eines kleinen Jumpers. Dadurch kann die Gesamtlänge der Antenne geändert und schnell zu einem λ/2 ‚Monoband-Dipol' gesteckt werden, ohne dass die Drähte gewechselt werden müssen und ohne Neueinstellung der Abspannleinen.
Ist es nun eine Monobandantenne oder doch eine Mehrbandantenne?
Wie man es betrachtet. Es ist für mich EINE Antenne, die als Monobandantenne betrieben wird aber durch eine kleine bauliche Veränderung als Multibandantenne betrachtet werden kann.
Für portablen Betrieb und Aufbau mit einem GFK-Mast hat sich der sogenannte ‚Linked Dipol' als Inverted-V bei vielen aktiven Bergfunkern einen festen Platz gesichert. Die Antenne sollte mindestens die Bänder 40m, 30m und 20m abdecken, vielleicht noch 15 und 10m. Der Umbau sollte nicht länger als zwei Minuten dauern.
Der Dipol, der ja symmetrisch aufgebaut ist, braucht kein Gegengewicht, was ich bei Portabelbetrieb als einen Vorteil schätze. Auch ist bei richtiger Dipolkonstruktion ein Anpassgerät überflüssig.
 
Schematischer Antennenaufbau:
Mit dieser 'schaltbaren Multibandantenne' hat man eine extrem kostengünstige aber hocheffektive Portabelantenne am Transceiver. Sie ist auf allen Bändern, jeweils in einem bestimmten Bereich, resonant, so dass kein Tuner mehr benötigt wird. Ich habe mit dieser Antenne und 5 Watt Sendeleistung viele DX Verbindungen getätigt. Diese Antenne stellt auf allen Bändern einen Fullsizedipol dar.
Einfach 'Abwickeln - Aufhängen - QRVsein', ohne Tuner.
Schema eines Linked Dipols ...
Ein aufgebauter 'Linked Dipol', als inverted V. Der GFK Mast mit seinen ca. 8,5m dient als Aufhängepunkt der Antenne.
Linked Dipol im Einsatz ...
Warum einen 'Multi-Monoband' Dipol? Was sind die Vorteile bei dieser Antenne?
Relativ einfacher Bandwechsel
Einfach zu reparieren und zu warten, besonders unter Outdoorbedingungen
Full size Dipolantenne auf jedem Band
Antenne benötigt nur einen erhöhten Aufhängepunkt, ca. 8m oder höher
Aufhängepunkt der Antenne soll für eine optimale Leistungsabstrahlung so hoch wie möglich sein
Die Höhe der Dipolenden über dem Erdboden soll 1m nicht unterschreiten
Keine verlustbehafteten passiven Netzwerke, Leistung wird fast vollständig abgestrahlt und geht nicht verloren
Einfach zusammenzupacken und Teile können nicht verloren gehen
Ausgezeichnet für QRP und Urlaubs Betrieb
Der Inverted-V [umgekehrtes V als Λ] Halbwellendipol ist platzsparender als ein normal horizontal gespannter Dipol. Beide Dipoläste beeinflussen sich geringfügig durch die abgewinkelte Abspannung. Der Öffnungswinkel bestimmt den Strahlungswiderstand mit und sollte bei ca. 120° liegen, was so um die 50 bis 60 Ω entspricht.
Die einigermaßen genaue Bemessung der Resonanzlänge ist die Voraussetzung, dass die Blindkomponente gegen Null gefahren wird und der Strahlungswiderstand bei ca. 50 Ω liegen wird.
 
Strahlerlänge:
Berechnet wird die Strahlerlänge eines Halbwellendipols für die spezielle Frequenz nach folgender Formel.
Länge in m = 149,9 * 0,96 / Frequenz in MHz
  149,9 steht in Bezug zur Lichtgeschwindigkeit im Vakuum [~ 300000km/s]
  0,96 ist der Verkürzungsfaktor für AWG #12
Der Verkürzungsfaktor tendiert bei niedrig aufgehängten Antennen zu 0,96. Die jeweilige Umgebung beeinflusst durch Zusatzkapazitäten den Verkürzungsfaktor, so dass ein Abstimmen der Strahlerlängen auf die Resonanzfrequenz unter Outdoorbedinungen erforderlich wird.
Somit kommt die vereinfachte Formel zur Anwendung:
  Länge in m [VF 0,96] = 143,9 / Frequenz in MHz
Bei der Berechnung der Strahlerlängen waren die CW Bandsegmente eine Orientierung. Man kann natürlich auch die SSB Bandmitten oder ganz andere Vorzugsfrequenzen wählen.
Du solltest dich aber keines Falls auf die Berechnung allein verlassen. Das sind Richtwerte aber mit guter Genauigkeit. Die Praxis sieht meistens geringfügig anders aus. Ich habe meine Drahtlängen grob vorgeschnitten und bin dann auf die grüne Wiese gegangen und habe meinen Steckdipol Band für Band am aufgestellten GFK Mast vermessen. Mein Antennenanalyser war eine große und schnelle Hilfe und zeigte mir sofort, wo der Hase im Pfeffer lag.
Beachte auch, dass die nicht verbundenen Segmente der Antenne als kleine Endkapazitäten wirken. Das ist beim Abgleich mit zu berücksichtigt. Die Resonanzfrequenz verschiebt sich durch die Annäherung an den Boden etwas nach unten. Nimm das aber bitte nur zur Kenntnis und fange nicht an, es theoretisch zu berechnen.
Da sich bei der Inverted-V die Dipolenden dem Bodenbereich nähern, hat die erhöhte Kapazität gegen Erde einen gewissen Einfluss. Deshalb müssen die Drahtlängen gegenüber einem horizontalen Dipol bei gleicher Resonanzfrequenz etwas verkürzt werden. In der Praxis müssen bei Kurzwellenantennen, die ja relativ bodennah hängen, ca. 3 % von der errechneten Länge abgezogen werden.
Einflussfaktoren wie Drahteigenschaften [Durchmesser, Leitermaterial, Isolationsmaterial], Antennenhöhe über Grund, Eigenschaften des Erdbodens wie Leitfähigkeit, finden im Einzelnen hier wenig Berücksichtigung. Das schlägt sich in den ca. 3% nieder.
In der Praxis werden die nicht benutzten Strahlerhälften unbedeutend aber nachweisbar kapazitiv belastet. Besonders die letzte angeschlossene Strahlerhälfte wirkt bezogen auf den Erdboden als Endkapazität. Die Dipolenden weisen eine höhere Kapazität als beim waagerecht gespannten Dipol auf und die Resonanzfrequenz sinkt. Das bedeutet elektrische Strahlerverlängerung, was mit einer mechanischen Strahlerverkürzung kompensiert werden muss.
Ein sehr nützlichesLängenberechnungsprogramm für einen Linked Dipol hilft dir bei der Grobplanung. Die errechneten Längenmaße werden immer von den örtlichen Umgebungsfaktoren beeinflusst. Es sind also keine auf den Millimeter/Zentimeter genauen Längen zu erwarten, die "Plug-and-Play" umsetzbar sind.
Längenberechnugsprogramm, Linked Dipol ...
Für einen ersten Versuchsaufbau kannst du von folgenden Längen ausgehen:
Band  Länge Teilstück   Summenlänge 
 10m Teilabschnitt  248 cm 248 cm
 15m Teilabschnitt  100 cm 348 cm
 20m Teilabschnitt  167 cm 515 cm
 40m Teilabschnitt  490 cm  1005 cm
Die angeführten Teillängen enthalten bereits die ca. 5 cm für den Jumper und sind als Orientierung zu sehen, da die Faktoren, die auf die Länge Einfluss haben von den Örtlichkeiten der Dipolaufstellung abhängig sind. Generell immer etwas länger veranschlagen.
 
Materialauswahl:
Für die beiden Dipolhälften habe ich das leichte 'DX-WIRE UL' verarbeitet. UK steht für Ultra Light. Es ist eine sehr leichte Antennenlitze aus einer verzinnten Kupferlitze, verflochten mit einer hochfesten Kunstfaser. Die Kupferlitze besteht aus sechs verzinnten Kupferdrähten von 0,25 mm. Um das Geflecht wetterfest zu machen, ist es mit UV-beständigen, schwarzen Polyethylen beschichtet. Mit einem Gesamtdurchmesser von nur 1,5 mm [inkl. Isolierung] und einem Gewicht von nur 4 g / m² war das genau das richte Kabel. Mit einer Zugfestigkeit von 60 N aber sehr überdimensioniert, Hi.
Als Zugentlastung verwende ich Gummiringe aus dem Baumarkt. Die Steckerverbinder sind aus dem Modellbau. Es sind Akku Stecker/Buchsen, 2 mm, vergoldet.
Für die beiden Abspannleinen verwende ich ganz einfache und leichte 2 mm Maurerschnur, auch in jedem Baumarkt preiswert zu bekommen
 
Vorbereitung der Litze für die Verbingung Buchse-, Steckerkontakt:
Die Drahtlänge für das erste Band, hier 10m wurde berechnet und großzügig aus ‚DX-WIRE UL' zugeschnitten.
Vom Ende der Litze 12 mm der PVC-Isolierung vorsichtig entfernen, ohne die darunter liegenden feinen Litzendrähtchen zu verletzen.
Die 6 Kupferdrähte von den Fasern mit einem Zahnstocher trennen.
Verdrille die 6 Drähte zwei bis dreimal und falte diese dann zurück. Du hast nun 12 Drähtchen, die du verdrillst. Somit ist der zu verlötende Draht etwas dicker.
Die Fasern werden nicht abgeschnitten und befinden sich neben dem verdrillten Draht.
Schiebe ein Stück Schrumpfschlauch über das schwarze Kabel.
Die verdrillten Drähtchen in den Steckkontakt stecken und verlöten. Die Fasern bleiben weiter daneben.
Die Fasern um das Steckkontaktende wickeln. Fasern nicht abschneiden, sondern unter dem Schrumpfschlauch verstecken.
Der Schrumpfschlauch ist über das Ende des Steckverbinders und über das Ende des Drahtes zu fixieren.
Schrumpfschlauch erhitzen. Fertig.
Vorbereitung der Litze ...
 
Schnittstelle Koaxkabel zu den beiden Dipolhälften:
Den Dipolmittenisolator fertigte ich aus Weich-PVC. Das Mittelteil wurde einseitig auf eine Tiefe von ca. 4 mm ausgefräst. In dieser Vertiefung werden das RG58 [50 Ω Koaxkabel] und die Litze für die symmetrisch strahlenden Dipolhälften zusammengeführt. Links und rechts wird die Litze der beiden Dipolhälften herausgeführt. Ein Knoten in der LItze im inneren der Ausfräsung entlastet beide Dipolhälften. Das Koaxkabel wird durch eine Bohrung von unten zugeführt. Wenn die Koaxmasse mit der Litze für die eine Dipolhälfte und die Koaxseele mit der Litze der anderen Dipolhälfte verlötet wurden, können diese beiden Verbindungsstellen eingeschrumpft werden.
Sind diese Verbindungen fertig, muss die Vertiefung noch vergossen werden. Es kann dann keine Feuchtigkeit in das Kabel eindringen.
Der Dipolmittenisolator wird mit zwei Kabelbindern am oberen Teil des GFK Mastes befestigt. Einfach von oben einfädeln und sanft nach unten schieben. Es ist auch möglich eine Schnur durch die oberste Bohrung zu ziehen und diese zur Aufhängung des Isolators zu benutzen.
Dipolmittenisolator ...
Fertig vergossener Dipolmittenisolator. Somit sind die Koaxverbindungen vor Feuchtigkeit geschützt.
Dipolmittenisolator ...
 
Einmessen, Abstimmen:
Für die ersten Messungen ist der Dipol an einem Bestimmungsort provisorisch aufzuhängen, der seiner späteren Nutzung weitestgehend entspricht. Also bitte nicht mal schnell den Draht über eine Leiter im Garten werfen und dann versuchen abzustimmen. Du kommst sicher zu einem Ergebnis, das aber nicht der späteren Realität am Aufbauort entspricht und Faktoren, die den Verkürzungsfaktor letztendlich bestimmen nicht berücksichtigt. Das Resultat ist eine nicht exakte Schenkellänge.
Wenn der Dipol auf Resonanz gebracht wird, spricht man von ‚Abstimmen'. Die notwendige Widerstandstransformation, in unserem speziellen Fall, an die 50 Ω des Koaxkabels, nennt man ‚Anpassung'.
Zuerst wird der Litzendraht für das 10m Band auf Resonanz eingemessen. Du baust aus einfacher Litze einen Dipol für das 10m Band mit der errechneten Länge von 2 mal X m + 5 %. Dann spannts du diesen Draht in der gewünschten Höhe und unter dem später vorgesehenen Winkel auf und gleichst diesen durch Kürzen auf bestes SWR ab.
Die Drahtenden erst mal nicht abschneiden. Die nicht benötigte Länge einfach zurückfalten und eng an den Strahler anlegen. Beim Testen hast du den Vorteil, dass jederzeit wieder eine Verlängerung problemlos möglich ist.
Jetzt wäre eigentlich die Jumperfertigung dran. Aber bitte noch warten. Es wird erst mal nur die Litze auf ca. 8 mm abisoliert. Nun den Litzenanfang für das 15m Band abisolieren. Beide provisorisch zusammenlöten oder mit einer Krokoklemme brücken.
Warum mache ich das?
Es kann im Nachhinein immer noch zu kleinen Resonazintolleranzen bei der Summenabstimmung auf einzelen Bandabschnitten kommen, die sich dann relativ schnell korrigieren lassen.
Die Litzenlänge für das 15m Band ist ja bereits mit dem Ende der Litze vom 10m Band prrovisorisch verbunden. Der Jumper ist somit geschlossen. Nun kann der Strahler für die Frequenz des 15m Bandes abgeglichen werden.
Als nächstes eine weitere Trennstelle [Jumper] einrichten und das nächste Drahtende verbinden und einmessen.
Das machst du so oft, wie du Bänder auf Resonanz trimmen möchtest. Natürlich lässt sich diese Konstruktion auch bis 80m erweitern, jedoch wird dann die Antenne schon sehr lang und schwer für das obere Segment vom GFK Mast.
Wenn dann alle Bandabschnitte korrigiert wurden und die Frequenzen stimmig sind, kannst du die 'richtigen'Trennstellen [Jumper] fertigen.
Bei der Jumperfertigung löte ich die Buchsen auf der ‚bergauf' und die Stecker auf der 'bergab' Seite der Inverted-V.
Beim Arbeiten auf einem bestimmten Band trennst du dann einfach die Steckverbindung an der entsprechenden Stelle auf.
Achtung bei Längenkürzung!
Um 100 kHz QSY nach oben zu bewirken, muss jede Dipolhälfte
im 40m Band um 14cm / im 30m Band um 7cm / im 20m Band um 5cm / im 15m Band um 1,5cm und im 10m Band um 1cm kürzer werden.
Siehe auchAntennen Resonanzabgleich bei einer Frequenzänderung von 100 KHz.
 
Jumperfertigung:
Jeder Bandabschnitt wird durch einen Gummiring getrennt. Diese können in jedem Baumarkt gekauft werden.
Der ‚Schließmechanismus' muss zugentlastet sein. Die Drahtlängen vom Kabelbinder zur Buchse und zum Stecker sollten gleich lang sein. Wenn ‚geschlossen' muss etwas Spiel in der Kabelführung vorhanden sein. Wenn die Kabel zu kurz und damit zu straff geschnitten wurden, besteht die große Gefahr, dass sich der ‚Schließmechanismus' von selbst öffnet.
Beim Aufhängen des Dipols treten noch zusätzliche Drahtspannungen auf, die aber durch den Gummiring recht gut abgefedert werden.
Die Drahtlänge für die Schlaufe beträgt je Seite ca 4 cm und muss natürlich bei der Resonanzberechnung, sprich Drahtlänge, berücksichtigt werden.
Jumper geschlossen ...
Arretiert wurde die Schlaufe mit einem Minikabelbinder. Das hat den Vorteil, den Gummiring, bei Verschleiß, schnell zu wechseln. Angelötet wurde die Buchse auf der ‚bergauf' und der Stecker auf der 'bergab' Seite. Das ist aber jedem selbst überlassen.
Jumper offen ...
Beim längsten Band wird kein Jumper gesetzt, da endet das Segment der Antenne und geht auf das Abspannseil über. Als Abspannung kann wieder die extrem leichte 2 mm Maurerschnur oder Angelsehne verwendet werden. Die Abspannung muss sehr gut isolieren!
Dipolende mit Abspannisolator ...
 
Betrieb:
Zuerst werden alle Trennstellen geschlossen. Wenn ich z.B. auf dem 20m Band Betrieb machen möchte, dann wird die Trennstelle am Ende des 20m Drahtsegments geöffnet. Es wird also immer jeweils nur der Jumper hinter dem jeweiligen Drahtsegment geöffnet. Und zwar für das Band, auf dem ich Betrieb machen möchte.
Band Jumper 1 Jumper 2 Jumper 3 Jumper 4
 10m  offen offen offen offen
15m geschlossen offen offen offen
20m geschlossen geschlossen offen offen
30m geschlossen geschlossen geschlossen offen
40m   geschlossen    geschlossen    geschlossen    geschlossen 
Achtung: Jede Dipolhälfte ist gleich zu jumpern!
Offen:  Jumper ist geöffnet und die Verbindung somit getrennt, Draht hängt nach unten.
Geschlossen: Jumper ist gebrückt und die Verbindung geschlossen, Stecker und Buchse sind gesteckt.
 
Bandwechsel:
Die Antenne ist komplett aufgebaut. Das dauert keine 5 Minuten, schön. Aber welches Band kann ich nun aktivieren? Darüber solltest du dir bereits vor dem Aufbau Gedanken gemacht haben. Es kann aber jederzeit geändert werden.
Das geschieht durch Schließen bzw. Auftrennen der jeweiligen ‚Jumper'.
Jedes Mal, wenn das Band gewechselt werden soll, müssen die GFK-Elemente soweit eingefahren werden, bis du an die gewünschte ‚Jumper' herankommst. Das ist zwar ein Manko, hat sich in der Praxis aber als hinnehmbar herausstellt. Die Multiband Funktionalität und schnelles DX Bandhüfen wird dadurch natürlich erschwert.
Der GFK Mast muss auch nicht ganz eingefahren werden, denn bei der ‚Inverted-V' Aufbauweise kommen dir die Jumper für die einzelnen Bänder entgegen. Um auf den höheren Bändern, wie 10 oder 15m, zu arbeiten, muss der Mast schon fast ganz eingefahren werden. Aber bei einem Wechsel von 40m auf 30m reichen schon ein paar Meter und du kommst an die gewünschten Jumper.
 
Braucht eine solche Dipolantenne unbedingt einen Balun für die Koaxkabel Speiseleitung?
Die portabel Dipolantenne soll sehr leicht sein. Ein Balun bei QRP und Portabelbetrieb halte ich nicht für erforderlich. Ich habe auch auf die mögliche BNC- oder PL-Anschlussbuchse am Mittenisolator verzichtet.
Bei Outdoor-Aktivitäten kann man den Balun durchaus weglassen. Die Antenne strahlt deswegen nicht schlechter!
Die Antenne strahlt auch ohne Balun hervorragend, zumindest verlustärmer, als mit einem möglicherweise schlecht gewickelten Balun.
 
Einige Varianten zur Fertigung der Jumper. Vielleicht gibt es dir neue Anregungen zum Selbermachen:
Jumperbeispiele ...
 
Jumperbeispiele ...
 
Jumperbeispiele ...
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