Homebrew, Upper and Outer, Uli-DL2LTO

Portabel und Fieldday Antenne

Projekt: Portabel und Fieldday Antenne - 'Upper & Outer'

Kontakt:

Einleitende Worte:

Neugierig wurde ich durch eine Veröffentlichung von W9SCH in der SPRAT Nr.69 unter 'A Four-Band UP & OUTER Antenna' und später durch einen Artikel im QRP-Report. Die Antenne ist als 'Upper & Outer' bekannt geworden. Sie besteht lediglich aus einem vertikale Strahler, dünner Draht, der locker um einen Glasfiebermast gewickelt wird und einem horizontalen 'elevated' Radial. Dieses Radial, als 'zweiter Strahler' bildet das einzige Gegengewicht, keine weitere Erdung. 'Wenn Strahler und Radial die gleiche Länge, λ/4 haben, funktioniert die Antenne schon recht brauchbar. Ein Tuner sollte aber eingeschleift werden, um das SWR zu optimieren. Da sich das Radial niedrig gegenüber dem Erdboden befindet, beeinflußt natürlich die Erdkapazität das Resonanzverhalten. Folge, man muss meist das Radial gegenüber dem Strahler kürzen. Einfach mal mit den Längen beider 'Schenkel' experimentieren, dann kann ohne Tuner gearbeitet werden. Das gilt für Monoband 'UP & OUTER'.
Die Speisung ist auch sehr einfach. Sie erfolgt direkt mit 50 Ω Koaxkabel, ohne Balun. Der Innenleiter wird an den Strahler und die Abschirmung an das Radial gelötet. Wichtig, der Speisepunkt befindet sich etwa 60 bis 100 cm über dem Erdboden. Das Radial wird waagerecht in der gleichen Höhe abgespannt. Der Speisepunkt wird mit Klebeband am Fiberglasmast fixiert und das Radial sollte entlang einer 'Führungsschnur', Angelsehne oder Maurerschnur, gespannt werden. Das Radial hängt somit nicht durch und muß isoliert sein, was ja durch die Schnur gegeben ist. Die Antenne ist potentialfrei.

Kurzbeschreibung

Das Stehwellenverhältnis kann man optimieren, indem das Ende des 'elevated' Radials dem Erdboden entfernt, angenähert oder verkürzt/verlängert wird. Einfach ausprobieren. Die Grundeinstellung der Resonalzfrequenz wird durch kürzen bzw. verlängern des Strahlers oder des Radials realisiert. Da das Radial bequem erreichtbar ist, sollte man durch Längenänderung die Resonazfrequenz schnell finden. Ich konnte feststellen, daß sich durch ein verkürzen des Radials und gleichzeitiges verlängern des Strahlers das SWR sehr gut gegen 1 bringen läßt. Aber nicht den Draht abschneiden. Abschneiden geht schnell, aber wenn mal was zu viel gekürzt wurde, Pech gehabt, Hi. Aber noch was auffälliges. Der vertikale Öffnungswinkel, gut für DX, verringerte sich.Experimentieren lohnt sich auch mit der Höhe des Einspeisepunktes über Grund. 1,2 m bis 1,5 m sind ganz brauchbar. Das Radial wird dann gegenüber Grund höher verspannt.
Tipp:
Draht beim Zuschneiden bereits etwas länger dimensionieren. Die Strahlerenden durch umschlagen auf die geforderte Länge bringen. Dieser 'Umschlag' kann variiert werden, bis die Grundresonaz den Wünschen entspricht.
Die Antenne strahlt flach und etwas bevorzugt in Radialrichtung. Mit der Richtung des 'Outer' Schenkels kann eine geringe Richtwirkung erzielt werden. Die Antenne ist einfach und die Resultate sind erstaunlich. Genau das richtige zum Fieldday, denn dort wird ja viel experimentiert. Interessant wäre auch, den Strahler nicht senkrecht, 90°, sondern in einem stumpfen Winkel ca. 110-120° zu spannen.
Es ist eine geniale Antenne für /p Betrieb, eine DX-Antenne mit sehr geringem Aufwand!
Viel Spaß beim Experimentieren.

Skizze eines möglichen Antennenaufbaus

Multibandbetrieb:

Es ist auch leicht möglich die Antenne für Multibandbetrieb zu konfigurieren. Das 'Zaubermittel' heißt 'Hühnerleiterspeisung' und symmetrischer Antennentuner. Hier mal ein Stück einer Eigenbauhühnerleiter, wie sie zum Einsatz kommt, federleicht. Mehr zum Thema

'Hühnerleiterspeisung' findest du hier.
Speziell auf den höheren Bändern eine ideale Outdoorantenne. Der Aufstellungsort ist nicht ganz unbedeutend. Zwei Erfahrungen habe ich gemacht. Feuchter, modriger Waldboden, sumpfiges Gelände mag diese Antenne. Sie wurde auch schon von einer Sandbank in der Ostsee sehr erfolgreich getestet.
Bei Gipfellagen, die Radials möglichst abwärts spannen, wenn überhaupt möglich.

Das Koaxkabel wird ersetzt durch eine symmetrische Speiseleitung, einer 'Hühnerleiter'. Bei genauem Hinschauen könnte man diese Antennenkonstruktion als die vertikale Variante einer Doppel-Zepp betrachten.

Die symmetrische Speiseleitung ist so frei wie möglich vom Erdboden zur Station oder Tuner zu führen. Die Länge spielt eine untergeordnete Rolle, nur nicht auf dem Erdboden liegen. Auch hier ist es wichtig, die Erdverhältnisse beim Gegengewicht zu beachten. Gerade bei Portabelbetrieb mit ständig wechseldem QTH ändern sich diese ständig. Der Erdboden dämpft doch erheblich, die Resonanzfrequenz liegt dadurch tiefer, es muß am Radial gekürzt werden. Das macht man aber einmal auf z.B. Waldboden, den Rest erledigt der symmetrische Tuner.
Ich nutze ein Z-Match im Hosentaschenformat. Wenn es die Zeit erlaubt konntrolliere ich die Radiallänge auf Symmetrie mit der Glühlampenmethode, sonst verlasse ich mich auf die Anzeige beim Z-Match. Die Radiallänge aber nicht abschneiden, nur entsprechend der Anzeige knicken, denn an einem anderen Standort brauche ich das garantiert längere Radial wieder.
Das nur mal auf die Schnelle. Ich bereite gerade einen etwas ausführlichen Beitrag zum Thema rund um die

'Hühnerleiterspeisung' und deren praktische Anfertigung vor.

Details meiner Konstruktion

Ein geeigneter Befestigungspunkt war schnell gefunden. Ein Holzpfosten im Garten von ca. 1,20 m wurde beschlagnahmt. Da der 11,5 m GFK-Mast nicht ständig herausgezogen werden soll, entschied ich mich für die variable Befestigung mittels zweier Schellen. Eine Schellenhälfte wurde am Pfosten dauerhaft befestigt, die zweite Schellenhälfte ist für die Mastaufnahme variabel. Wichtig waren die Gummieinsätze im Innenbogen der Schellen, denn ich entschied mich, das unterste Mastsegment direkt am Holzpfahl zu befestigen. An der Einspannstelle wurde der GFK Mast noch mit 3-4 Lagen Textilklebeband geschützt. Das gesamte Material ist im Baumarkt zu bekommen.

Details der 'Upper & Outer' Konstruktion

Links ist die 'Upper & Outer' als ganzes und rechts einige Details der Übergänge vom Feeder zum Strahler und Radial im Bild festgehalten. Das Strahlerelement befestigte ich ca. 10 cm von der Mastspitze entfernt. Eine Bohrung zum Schieben auf die dünne Maststipze. Eine zweite Bohrung unmittelbar daneben nimmt das obere Strahlerende auf. Material war ein Stück Plastabfall. Ein 'handgeschnitzter' Grabber vereint Strahler, Radial und Feeder und wurde aus einem Stück Weichplaste gefertigt. Das Prinzip der Grabberkonstruktion, zu sehen im unteren Bild, erwies sich in der Praxis als gut. Der Strahler wurde in Abständen von ca. 2m mit Klebeband am Mast festgelegt, da das Kabel doch ganz schön flatterte. Auch sollte man die Übergangsstellen der

GFK Mastsegmente mit Textilband festlegen. Besonders die unteren Segmente!

Hier das 'Herzstück' meiner Upper&Outer. Aus Weichplaste zurechtgefeilt der Grabber für Feeder, Strahler und Radial. Die beiden unteren Löcher nehmen das Wiremanfeederkabel auf. Im mittleren Bild ist auch noch das Loch für das Radial zu erkennen. Auf der anderen Seite etwas schräg gebohrt das Aufnahmebohrung der Strahlerlitze.

Das Wireman Feederkabel mit Strahler aus Kupferbronzelitze.

Endisolatoren und Pippus für die Mastspitze

Das sind meine Endisolatoren aus Keramik. Rechts der Pippus zum arretieren des Strahlers an der GFK Mastspitze.

Simulierte Antennendiagramme

Mit

MMANA-GL gelingt eine schnelle Simulation.

Craig, WB3GCK hat die horizontale und vertikale Abstrahlung mal simuliert. Das Ergebnis habe ich von seiner Page übernommen.
Die horizontale Polarisationsebene hat eine ausgeprägte Strahlungscharakteristik, die mit einem Dipol vergleichbar ist und sich mit steigender Frequenz ändert. Bei der vertikalen Ebene ist der niedrige Erhebungswinkel mit geringer Richtwirkung zu erkennen. Einfluss darauf hat der Abstand des elevated Radials über Grund.

Modeliertes Strahlungsdiagramm für 7 MHz

Modeliertes Strahlungsdiagramm für 10 MHz

Modeliertes Strahlungsdiagramm für 14 MHz