Der Selbstbau von Funkgeräten mit kleinen Sendeleistungen

7. Kapitel - Antennen

Autor: Peter Rachow Home


7.0. Einleitung

Wie schon in der Einleitung zu diesem Buch erwähnt, zählt bei Low-Power-Betrieb jedes Milliwatt, das den Sender in Richtung Atmosphäre verläßt. Also muß der Wirkungsgrad der Antenne besonders im Auge behalten werden. Nur mit einem hohen Antennenwirkungsgrad ist es möglich, QRP-Betrieb erfolgreich durchzuführen. Wenn man mit 100 oder mehr Watt Ausgangsleistung Funkbetrieb macht, ist es nicht so wichtig, ob davon 90 oder 80% effektiv abgestrahlt werden. Man wird immer noch gehört. Probieren Sie dies jedoch mit 5 oder weniger Watt, kann darin der Unterschied liegen, ob Sie am anderen Ende der Welt jemand empfangen kann oder nicht. Denken Sie also stets daran, daß der Spaß am Funken mit QRP zu einem gewichtigen, ja entscheidenden Teil vom Antennensystem bestimmt wird. Je höher der Gewinn und der Wirkungsgrad einer Antenne sind, desto bessere Ergebnisse können Sie mit Ihrer QRP-Station erzielen.

7.1 Einige Beispiele für QRP-Antennen

Anschließend einige praktische Antennenkonstruktionen, wobei der Schwerpunkt QRP-charakteristisch auf Portabelbetrieb liegt. Doch vorher muß eine wichtige Frage geklärt werden:

7.1.1 Welche Antennen sind nicht geeignet für QRP-Betrieb?

Diese Frage verdient Beachtung, weil sie den QRP-Amateur davor bewahrt, Unmögliches zu versuchen, und vermeidbare Frustrationen zu erleiden. Jede Antenne für QRP-Betrieb muß optimal an die abzustrahlende Frequenz angepaßt sein. Daraus folgt die Notwendigkeit in jedem Fall abgestimmte Systeme zu verwenden, die auf der Betriebsfrequenz in genauer Resonanz sind. Folglich scheidet ein Antennentyp aus, der sich insbesondere auf den unteren Kurzwellenbändern sehr großer Beliebtheit erfreut: die Langdrahtantennen mit zufälliger Antennenlänge. Diese Antennen müssen über ein Anpaßglied, eine sogenannte "Matchbox", in Resonanz gebracht werden, weil ihr Fußpunktwiderstand einen nicht genau bestimmbaren Wert besitzt, und zudem frequenzabhängig ist. Wer solch eine Antenne trotzdem probieren will, findet in diesem Kapitel einen Antennentuner für kleine Leistung.

Diese Antennen sind für QRP-Betrieb wirklich nicht besonders geeignet. Dies liegt zum einen daran, daß ein Teil der Sendeleistung in der Matchbox über die unvermeidbaren Verluste der dort verwendeten Bauelemente (Spule und Kondensatoren) in Wärme umgewandelt wird, zum anderen daran, daß sich die Abstrahlcharakteristik dieser Antennen nie genau vorherbestimmen läßt. Nur für die unteren Bänder (160 m, 80 m und 40 m) können diese Systeme eingeschränkt für QRP-Betrieb empfohlen werden, für die höheren Bänder sind sie gänzlich ungeeignet, wenn man mit Low-Power arbeiten will.

7.1.2 Welche Antennen können verwendet werden?

Hier ist das Spektrum wider Erwarten sehr groß. Sie können mit der Kurzwellenantenne Ihrer Station natürlich in jedem Fall QRP-Betrieb durchführen. Am besten ist es dann natürlich, eine Richtantenne (Beam) zu verwenden. Durch den Gewinn, den diese Antennen in der Hauptstrahlrichtung erzeugen, heben Sie Ihr Sendesignal deutlich an. Gerade für die höheren Bänder (ab dem 20 m-Band und darüber) ist dies ein unschätzbarer Vorteil. Aber auch ein Dipol ist eine gute Wahl, wenn er frei und hoch hängt, und möglichst als unverkürzte Monobandantenne ausgeführt ist.

Wenn Sie eine Vertikalantenne (Ground-Plane) besitzen, so können Sie diese natürlich ebenfalls benutzen. Seien Sie sich jedoch bitte darüber klar, daß der Antennengewinn hier, im Gegensatz zu den Angaben der Hersteller, immer hinter den Erwartungen zurückbleibt. Diese Antennen erzeugen leider nur einen geringen Gewinn (ca. 2 bis 4 dB) in der vertikalen Ebene, haben aber horizontal eine Rundstrahlcharakteristik. Sie sind jedoch nicht die schlechteste Wahl für den QRP-Amateur, aber es gibt Antennen, die wesentlich bessere Ergebnisse erzielen können.

Ein Antennentyp wird bei QRP-Betrieb die optimalen Ergebnisse erzielen: Die Ganzwellenschleifen (Loop-Antennen). Hierunter fallen unter anderem

- Delta-Loop-Antennen
- Quad-Antennen

Eine Baubeschreibung für solch eine DX-Antenne enthält dieses Kapitel.

7.1.3 Lohnt sich eher eine Monobandantenne oder ein Multibandsystem

Die Beantwortung dieser Frage hängt natürlich in erster Linie vom zur Verfügung stehenden Platz ab. Der Amateur, der hier keinen Beschränkungen unterworfen ist, oder der sich für sein Lieblingsband eine Monobandantenne baut oder kauft, ist bei QRP natürlich am besten beraten. Dies liegt daran, daß die Frequenzsperrglieder (Traps) der Multibandantennen Verluste haben, da die Spulen und Kondensatoren aus denen die Traps aufgebaut sind, nicht verlustfrei arbeiten. Zweitens sind diese Antennen auf den meisten Bändern (außer 10 m) mechanisch verkürzt. Dies senkt den Wirkungsgrad! Ein "Full-Size"-Monobandsystem ist in jedem Falle vorteilhafter. Insbesondere darum, weil die meisten selbstgebauten QRP-Sender und Transceiver Monobander sind, und man z.B. im Urlaub nicht einen Antennenteil mit sich herumtragen sollte, den man gar nicht braucht.

7.1.4 Wie ist es mit verkürzten Antennen?

Um das Thema "künstlich verlängerte Antennen" ein weiteres Mal aufzugreifen: Manche Antennen, insbesondere Mobilantennen, arbeiten mit Verlängerungsspulen, die die Antenne mechanisch verkürzen, verglichen mit ihrer vollen elektrischen Länge. Diese Spulen haben natürlich wiederum Verluste, die stark von den Abmessungen dieser Spulen und dem verwendeten Draht (bzw. seinem Durchmesser) abhängen. Ein gewisser Teil der Sendeleitung wird immer in Wärme umgewandelt und nicht abgestrahlt (zumindest nicht als HF!). Verwenden Sie solche Antennen nicht! Bemühen Sie sich um eine "Full-Size" Antenne, also ein System, bei dem die mechanische Länge gleich der elektrischen ist. Insbesondere für das 10 m-Amateurband könnten CB-Funk Mobilantennen verwendet werden. Bei sehr guten Ausbreitungsbedingungen kann man es mit diesen Antennen versuchen, sollte sich jedoch im Klaren sein, daß Wunder nicht erwartet werden können. Eine verkürzte Antenne wird nie an die Eigenschaften einer Antenne mit voller mechanischer Länge heranreichen.

7.1.5 Eine fast optimale Antenne

Somit wäre die optimale Antenne für QRP ein Monobandsystem mit Gewinn in einer Antennenrichtung, also ein Beam oder eine Quad mit Reflektor. Diese Antenne soll sehr hoch über dem Erdboden aufgebaut sein. Doch selbst mit einfacheren Systemem können Sie schöne Erfolge erzielen. Nehmen das vorstehend ausgeführte nicht als dogmatische Ausführungen, unter deren Standard kein Betrieb mit QRP möglich ist, sondern denken Sie stets daran, zu experimentieren und Ihre eigene Antennenanlage zu optimieren.

7.2 Antennen für QRP-Portabelbetrieb

QRP-Equipment ist klein und leicht, braucht nur kleine Stromquellen und eignet sich deshalb ideal, um im Urlaub, auf dem Campingplatz oder beim Fieldday am weltweiten Amateurfunkgeschehen teilzunehmen. Für diese Aktivitäten sollen nachfolgend einige Antennen beschrieben werden. Sie sind einfach, aber hoch im Wirkungsgrad und wirklich für QRP-Betrieb erprobt.

 7.2.1 Der einfache Monoband-Dipol für Portabel-Einsatz

Die Dipol-Antenne genießt zumindest auf den unteren Kurzwellenbändern einen ausgezeichneten Ruf. Diese Einschränkung wird ihr aber nur zum Teil gerecht. Auf Frequenzen über 14 MHz lassen sich mit Dipol und QRP-Leistung schöne Ergebnisse erzielen. Beschaffen Sie sich folgende Teile:

1 Kunststoffbrettchen ca. 5 x 8 cm für den Mittelisolator
1 Koaxialbuchse SO-259 (PL-Einbaubuchse)
1 20 m Ring isoliertes Kabel wie es in Baumärkten als Installationskabel angeboten wird

Ein Hinweis zum Kabel: Isoliertes Kabel, wie es für Schwachstrominstallationen in Baumärkten angeboten wird, ist ideal für die Konstruktion von Antennen, weil es sehr flexibel und dank einer relativ dicken Kunststoffummantelung sehr widerstandsfähig ist. Es wird als Doppeldrahtlitze in Ringen zu 10, 20 oder 50 m angeboten. Wenn Sie solches Kabel in einem Baumarkt kaufen, überzeugen Sie sich noch im Laden davon, daß sich beide Leiter des Kabels einwandfrei trennen lassen. Es werden nämlich leider manchmal Kabel angeboten, bei denen beim Trennen der einzelnen Litzen die Kunststoffhülle aufreißt, so das Kabel unbrauchbar wird.

7.2.1.1 Aufbau dieser Antenne

Der Dipol ist wie jede andere Dipol-Antenne ausgeführt. Die Länge eines der Antennendrähte berechnen Sie nach folgender Formel:
(C) Peter Rachow
wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist (ca. 299000 km/s) und f die Frequenz in Hz. Der Verkürzungsfaktor (k = 0,95) erscheint deshalb, weil die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle auf dem Draht geringfügig geringer ist als in Luft oder im Vakuum. Davon nehmen sie dann ein Viertel, weil jeder Schenkel der Antenne die Länge eines Viertels der Wellenlänge (c/f) hat.

Den Aufbau des Mittelisolators entnehmen Sie bitte dem nächsten Bild:

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb. 98 Mittelisolator für Dipolantenne

Schrauben Sie die PL 259-Einbaubuchse fest in das Kunststoffbrettchen ein. Führen Sie dann anschließen die Antennendrähte, die Sie etwas länger gelassen haben (ca. 5 cm) in 2 Schleifen durch die kleineren Löcher, um eine Zugentlastung zu erreichen und verlöten Sie jeweils einen Draht mit dem Mittelanschluß der PL 259-Einbaubuchse und eine mit dem Masseanschluß.

7.2.1.2 Abstimmen

Wenn der Dipol fertig aufgebaut ist, können Sie mit dem Abstimmen beginnen. Hängen Sie den Dipol möglichst hoch und gestreckt auf. Die Höhe ist deshalb entscheidend, weil bei geringer Entfernung zum Erdboden dieser als Kapazität (Kondensator) auf die Antenne miteinwirkt, und die Antenne deshalb ihren Resonanzpunkt auf einer niedrigeren Frequenz hat, als wenn sie weiter vom Erdboden entfernt ist. Wenn Sie die Antenne dann später in einer größeren Höhe aufhängen, wird sonst die Abstimmung nicht mehr in Ordnung sein. A propos Aufhängung. Es ist gut, während des Abstimmvorgangs die Möglichkeit zu haben, die Antenne schnell wieder auf den Boden herunterzulassen, um die Länge der Antennendrähte zu verkürzen. Wenn Sie den Dipol mit längeren Schnüren an Befestigungspunkten hochgezogen haben, können Sie durch Lösen dieser Leinen die Antenne schnell auf den Erdboden herunterlassen und nach dem Verändern der Länge sofort wieder hochziehen. Für dieses Zwecke eignet sich Maurerschnur aus Polyethylen sehr gut, die es im Baumarkt zu kaufen gibt. Drachenschnur ist ebenfalls gut geeignet.

Sie brauchen jetzt natürlich ein SWR-Meßgerät , um diesen Abstimmvorgang präzise durchführen zu können. Zuerst müssen Sie ermitteln, ob die Antennenlänge grob mit der Wellenlänge übereinstimmt. Stellen Sie ihren Sender auf die Mitte des Bandes ein und senden mit kleiner Sendeleistung, wenn Sie einen TX mit regelbarer Sendeleitung verwenden.

Schalten Sie den Sender ein und messen Sie das SWR. Verstimmen Sie den Sender nun. Wenn das SWR-Verhältnis mit niedriger werdender Frequenz besser wird, ist die Antenne zu lang. Kürzen Sie beide Schenkel jeweils um den gleichen geringen Betrag (1 bis 3 cm, je nach Wellenlänge), um die Symmetrie der Antenne nicht zu verletzen. Messen Sie das SWR erneut und wiederholen die Schritte solange, bis das minimale SWR in der Mitte Ihres bevorzugten Frequenzbereiches angezeigt wird (CW oder SSB-Bereich).

7.2.1.3 Leistungsfähigkeit dieser Antenne

Angaben über die Leistungsfähigkeit sind natürlich schwierig und selten übertragbar, weil die Bedingungen, unter denen die Antenne betrieben wird höchst unterschiedlich sein können. Doch gibt es eine Reihe von Faktoren, die beachtet werden müssen, wenn man mit dem Dipol bei QRP optimale Ergebnisse erzielen will:

- Die Höhe der Antenne über Grund
- Die Polarisation (bzw. die Strahlcharakteristik)
- Der Untergrund

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb. 99 Strahlungsdiagramm bei hoher Antennenaufhängung

Werfen wir einen genaueren Blick auf diese Größen:

- Die Höhe der Antenne über Grund

Bei jeder Antenne beeinflußt die Aufbauhöhe die Leistungsfähigkeit und Wirkungsgrad entscheidend mit. Dies gilt ebenso beim Dipol. Wenn Sie den Dipol aufhängen, versuchen Sie eine möglichst große Höhe zu erzielen. Hier zählt wirklich jeder Meter. Dies hat seinen Grund in der Tatsache, daß der Abstrahlwinkel mit steigender Aufbauhöhe der Antenne zunehmend flacher wird. Und das ist gut für DX-Kontakte. Ein steiler Winkel, der aus einer geringen Antennenhöhe resultiert, sorgt dafür, daß der größte Teil der HF-Energie sehr früh wieder auf der Erde auftrifft, und das ist bei DX-Verkehr unerwünscht. Man kann folgende Aussage machen: Bei einem horizontal aufgehängten Dipol sollte dessen Höhe über dem Erdboden mindestens so groß sein wie die halbe Wellenlänge (h > Wellenlänge/2) oder möglichst noch höher. Dies ist natürlich bei Portabelbetrieb durch die maximale Höhe der Aufhängungspunkte (meistens Bäume) begrenzt. Aber auf den Bändern größer oder gleich 20 m ist dies in der Regel zu erreichen. Ein Dipol in dieser Höhe ist für QRP eine gute DX-Antenne, weil er wie vorstehend bereits erwähnt sehr flach abstrahlt.

- Die Polarisation(bzw. die Strahlcharakteristik)

Der horizontal aufgehängte Dipol mit einer Höhe im Bereich h > Lambda / 2 hat in etwa das in Abb. 99 dargestellte Strahlungsdiagramm, die Abwesenheit von störenden Metallflächen in der unmittelbaren Nähe(s < 3 Wellenlänge) etc. vorausgesetzt. Wie erkennbar ist, hat diese Antenne bereits eine Richtwirkung, wenn auch der Gewinn in der Hauptstrahlrichtung recht gering ist (ca. 2 bis 3 dB im Vergleich zum Rundstrahler). Wird der Dipol jedoch senkrecht gestellt, was zu einer vertikalen Polarisation führt, wird aus der Antenne ein wirklicher Rundstrahler, der zudem nicht besonders flach abstrahlt. Das ganze Strahldiagramm wird um 90° gedreht, und zusätzlich kommt hinzu, daß die Antenne plötzlich relativ viel Steilstrahlung produziert. Dies ist gut für Verbindungen, die über ein oder maximal 2 Atmosphärensprünge ("hops") gehen sollen, als in der Regel für Europaverkehr. Für DX ist es dagegen empfehlenswert, den Dipol horizontal zu polarisieren.

- Der Untergrund

Auf den ersten Blick erscheint es unlogisch, daß der Boden , über dem eine Antenne hängt, die Wirkungsweise dieser Antenne beeinflussen soll. Dies entspricht jedoch den Erfahrungen. Eine dieser Erfahrungen lautet, daß man eine Antenne nicht von einem Ort zum Anderen transportieren kann, und sie dort mit Sicherheit genauso funktioniert, wie am zuerst probierten Standort. Ein Grund hierfür ist die Bodenbeschaffenheit, genauer gesagt die Bodenleitfähigkeit. Das elektrische Verhalten eines Untergrundes wird durch verschiedene Faktoren bestimmt. Als wichtigsten Faktor kann man die Höhe des Grundwasserspiegels ansehen. Je höher das Grundwasser steht, desto besser ist die Bodenleitfähigkeit. Und eine höhere Bodenleitfähigkeit zeigt in der Regel bessere Ergebnisse beim Funkverkehr. Diese Bodenleitfähigkeit beeinflußt die Fähigkeit des Erdbodens, elektromagnetische Wellen zu reflektieren anstatt sie zu absorbieren (zu verschlucken).

Die höchste Bodenleitfähigkeit findet man am Strand eines Ozeans. Salzwasser und die nahe Wasserfläche erzeugen optimale Bedingungen was die Reflexionsfähigkeit des Untergrundes betrifft. Standorte an Flüssen und Seen sind genauso gut, ebenso solche mit einem hohen Grundwasserspiegel, z.B. in Flußniederungen. Am schlechtesten schneiden sandige, trockene Untergründe ab.

7.3 Eine Delta-Loop für QRP-Portabelbetrieb

Die nachstehend beschriebene Antenne stellt wohl das Maximum dessen dar, was als QRP-Portabelantenne hinsichtlich Aufwand und Leistung erreicht werden kann. Sie benötigt nur eine einzige Voraussetzung: 2 genügend hohe Aufhängepunkte. Die Antenne wird für das 20 m Band ausgelegt, kann jedoch auf alle anderen Bänder übertragen werden, wenn man die Länge der Schleife entsprechend anpaßt.

Form und Aufbau der Antenne

Die Delta-Loop besteht aus einer Ganzwellenschleife, die Drahtlänge beträgt
(C) Peter Rachow (k = 0,95)   

Für das 20 m-Band also:
(C) Peter Rachow
Die Schleife erhält folgende Form:

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb. 100 Delta-Loop Antenne

An den Punkten a und b macht man kleine Knoten in die Drähte, um dort später die beiden Aufhängeseile aus Kunststoff einhängen zu können. Jeder Schenkel des Dreiecks ist 6,66 m lang, so daß sich ein gleichseitiges Dreieck ergibt.

Hinweis zur Abstimmung der Delta-Schleife: Falls sich diese Antenne manchmal nicht abstimmen läßt kann man die Längenverhältnisse der Schenkel verändern. Der Teil des Dreiecks der parallel zum Erdboden verläuft, wird im Vergleich zu den anderen verkürzt.

7.3.1 Die Speisung mit einem Balun

Die Delta-Loop-Antenne hat eine Antennenimpedanz von ungefähr 100 bis 200 Ohm. Die exakte Impedanz hängt von den Verhältnissen der Schenkellängen des Dreiecks und von der Höhe der Aufhängung über dem Boden ab. Dieser Widerstand erfordert, sofern mit 50 Ohm-Koaxialkabel gespeist werden soll, eine Impedanztransformation. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist ein kleiner Balun-Transformator, der gleichzeitig das unsymmetrische Speisekabel auf die Antenne symmetriert.

Der Balun wird auf einen Amidon-Ringkern T 82-2 gewickelt. Er erhält eine bifilare Wicklungen mit folgender Schaltung:

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb 101 Schaltung des 50 Ohm : 240 Ohm - Baluns

Für den Balun wird Kupferlackdraht verwendet, der einen Durchmesser von 0,5 bis 0,8 mm haben kann. Man nimmt 2 Stücke von jeweils 40 cm Länge und verdrillt sie miteinander. Die Verdrillung soll sehr innig sein, um die Verluste klein zu halten und die Betrag der übertragenen Energie zu maximieren. Man kann die Drähte mit einem Ende in eine langsamdrehende(!) Bohrmaschine einspannen und die anderen Enden festhalten oder in einen Schraubstock einspannen (zwischen 2 Holzleisten). Dieser verdrillte Draht wird mit 12 bis 15 Windungen auf den Kern gewickelt, und zwar so, daß der Kern auf seinem vollen Umfang mit gleichmäßigen Windungsabstand bewickelt ist. Dann wird der Balun entsprechend der obenstehenden Schaltskizze zusammen mit einer 50 Ohm-Koaxialbuchse in ein kleines Plastikgehäuse oder eine Medikamentendose aus der Apotheke eingebaut.

Die Anschlüsse der Drahtschleife sollten über Bananensteckerbuchsen vorgenommen werden, damit man später beim Abstimmen die Länge der Drähte unkompliziert verändern kann. Mit dem angegebenen Kern als Herzstück des Baluns kann diese Antenne eine HF-Leistung von maximal 10W PEP verarbeiten, ohne das der Kern in die Sättigung kommt oder der Draht zu heiß wird, und sich damit die Eigenschaften des Übertragers drastisch verschlechtern.

Ein kurzer Erfahrungsbericht mit dieser Antenne: Es war möglich, mit dieser Delta-Loop und einem 5 W-SSB Transceiver Stationen in Australien und Neuseeland auf dem 20 m-Band zu arbeiten, und dabei sogar ein längeres QSO zu führen. Ein vergleichsweise betriebener Dipol brachte durchweg S-Rapporte, die um eine S-Stufe schlechter waren, obwohl der Dipol 5 m höher als der Speisepunkt der Loop aufgehängt war. Dies alles von einem Portabel-Standort an einem Flußufer aus.

7.3.2 Die Speisung mit Koaxialkabel

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb 102 Speisung der Delta-Loop mit 75 Ohm-Anpaßglied

Weil eine direkte Speisung der Loop mit  50 Ohm-Koaxialkabel wegen der unterschiedlichen Impedanzen nicht möglich ist, gibt es die Möglichkeit, die Transformation über ein 75 Ohm-Koaxialkabel durchzuführen. Dieses wird zwischen dem Speisepunkt der Antenne und dem 50 Ohm-Kabel angeschlossen, und transformiert die Impedanz im Verhältnis 1 : 2, also auf 100 Ohm. Es hat eine elektrische Länge von 1 / 4 der Wellenlänge für die die Antenne abgestimmt ist. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen auf Koaxialkabel mit nur etwa 2 / 3 der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum veranschlagt werden kann, reduzieren sich die mechanischen Abmessungen der Anpaßleitung. Die elektrische Länge muß mit 0,66 multipliziert werden, um eine korrekt abgestimmte Leitung zu erhalten.

7.4 Die "Monster"-Loop

Die Monster-Loop ist die absolute Ultra-Antenne für Portabel-QRP -Betrieb überhaupt. Sie kann allerdings nur mit starken Seilen an Bäumen aufgehängt werden, die hoch sind und dicke Äste haben, denn das Gewicht der Antenne ist beachtlich (ca. 3 bis 4 kg).

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb. 103 Die "Monster-Loop"

Bei der Monster-Loop handelt es sich um die Weiterentwicklung der vorher beschriebenen Delta-Loop, die um einen Reflektor ergänzt wurde. Somit ist ein respektabler Gewinn in der Strahlrichtung zu verwirklichen, der aber vom Verfasser mangels einwandfreier Meßmöglichkeiten nicht direkt bestimmt werden konnte. Rothammel gibt aber für eine Quad mit Reflektor einen Gewinn von ca. 6 bis 8 dB an.

Konstruktion der Monster-Loop:

Die Länge des Strahlers ist der Delta-Loop aus dem vorigen Kapitel gleich, der Reflektor ist ca. 10 % länger.

Die im Bild eingezeichneten Querstreben haben eine Länge von 1/8 Wellenlänge. Bei einer Loop das 20 m-Band sind sie ca. 250 cm lang. Sie werden aus Holzleisten hergestellt, die 25 mm x 10 mm Kantenlänge haben, und in Baumärkten angeboten werden. In die Enden dieser Leisten werden Löcher gebohrt, durch welche die Drähte von Strahler und Reflektor durchgeführt werden. Die Drähte werden mit Kabelbindern so fixiert, daß die Querstreben gerade zwischen den Drähten sitzen und das die Abmessungen des Dreiecks eingehalten werden. Diese Aufgabe läßt sich bei ausgelegter Antenne auf einer ebenen Fläche am besten durchführen. In die Mitte der beiden oberen Streben werden Löcher gebohrt, durch die nachher die Halteschnüre geführt werden.

Die Antenne kann dann erstmalig hochgezogen werden. An der unteren Strebe werden vor dem Hochziehen an beiden Enden Halteschnüre befestigt, um die Antenne nach der Aufhängung parallel zum Erdboden ausrichten zu können. Sie hängt sonst nämlich an der Seite des Baluns herunter.

Es wird abschließend das SWR geprüft, und gegebenenfalls eingestellt. Dann ist die Antenne betriebsbereit.

7.5 Speisekabel

Hier ist es wirklich nicht leicht, Kompromisse zu finden. Grundsätzlich sollte der Energieverlust, den die Sendeenergie auf dem Weg durch das Speisekabels erleidet, so gering wie irgend möglich sein. Als Richtwerte für die Dämpfung eines HF-Signals mit einer Frequenz von 28 MHz können folgende Angaben dienen:

Verlust auf verschiedenen Speisekabeln in dB auf 30 m Kabellänge bei f = 28 MHz

(C) Peter Rachow

Aus dieser Tabelle geht hervor, daß man eigentlich immer RG-213-Kabel verwenden sollte. Leider ist es viel schwerer als RG-58 oder RG-59, scheidet als für leichte Portabelantennen aus, und zweitens ist es teuer. RG-58 / RG-59 stellt einen guten Kompromiß dar, wenn die Länge der Leitung unter 15 m bleibt, und man nur Kurzwellenbetrieb machen will.

7.6 Das SWR-Verhältnis

Auch in diesem Punkt gilt für QRP, daß die Antennenabstimmung und die Anpassung optimiert werden müssen. Ein SWR von 1 : 2 bedeutet eine Rücklaufleistung von ca. 11 % bezogen auf die Ausgangsleistung. Für QRO-Stationen ist das natürlich jederzeit zu tolerieren, für QRP oder erst recht QRPP natürlich nicht mehr. Also, optimieren Sie Ihre Antenne in diesem Punkt.

7.7 Wie erreicht man eine hohe Aufhängung bei einer Portabelantenne?

Zuallererst hängt die Beantwortung dieser Frage natürlich vom jeweiligen Portabelstandort ab, von der Umgebung und natürlich von Ihrer Antenne (hier hauptsächlich von ihrer Masse und Länge). Sie können einen Fiberglasteleskopmast (Angelrute) benutzen, dann haben Sie am höchsten Punkt eine Antennenhöhe von 10 oder 11 m über Grund. Das ist für die meisten QRP-Antennen, bei denen es ja aus Gründen der effektiven, weil flachen Abstrahlung für DX, auf möglichst große Aufhängungshöhe ankommt, zu wenig. Wenn Sie Bäume in der Nähe haben, die dann möglichst hoch sein sollten, haben Sie schon fast ideale Bedingungen. Nun müssen Sie nur ein Kunststoffseil oder eine dickere Schnur in den Baum über einen möglichst hohen Ast werfen, und können dann am herunterhängenden Ende der Schnur die Antenne hochziehen.

Als Schnur läßt sich ideal sogenannte Mauerschnur verwenden. Sie ist in jedem Baumarkt erhältlich. Man sollte die dickste angebotene Stärke wählen, meistens 1,5 oder 2 mm. Dann braucht man ein Wurfgeschoß, daß man in den Baum hineinwerfen kann, und das so eine große Masse hat, die Schnur nachzuziehen, wenn es über einem Ast hängt. Die Mindestmasse, die in vielen Versuchen vom Verfasser bestimmt wurde ist 200 g. Man sollte darauf achten, daß man einen Wurfkörper mit hoher Masse und geringem Volumen verwendet, weil der Luftwiderstand beim Flug des Körpers diesen sehr stark abbremsen kann, wenn das Volumen und damit die Oberfläche zu groß sind. Am besten sind Metallkörper, wie z.B. Vollrundstäbe aus Messing oder Eisen. Aluminium kann wegen des zu geringen spezifischen Gewichts nicht empfohlen werden. Die Masse des Wurfkörpers sollte aber nicht höher als 300 g sein, weil man ihn sonst nicht mehr richtig beschleunigen kann, es sei denn, man ist professioneller Hammerwerfer. Ihr "Idealgewicht" müssen Sie selbst herausfinden.

Legen Sie die Schnur auf dem Boden aus, und achten Sie darauf, daß sie sich frei abwickeln kann. Die Schnur von der Rolle abzuwickeln, wie bei einer Angel, scheidet wegen der Massenträgheit der Rolle aus. Nachdem Sie den Wurfkörper an der Schnur befestigt haben, werfen Sie ihn durch den Baum, wobei Sie natürlich versuchen sollten, eine möglichst große Höhe zu erzielen. Wenn Sie ein nur mittelmäßiger Werfer sind, beschleunigen Sie den Wurfkörper durch Schleudern in der vertikalen Ebene (also senkrecht) mit der Schnur ähnlich wie ein Hammerwerfer. Aber Vorsicht!!! Das kann ins Auge gehen! Andere Personen oder mehr oder weniger wertvolle Gegenstände, wie z.B. Autos, sollten bei diesen Versuchen einen größeren Sicherheitsabstand einhalten, weil der Wurfkörper bei dieser Technik auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt wird. Wenn er dann in die falsche Richtung davonfliegt, könnte das unter Umständen einen Chirurgen einen Tag lang beschäftigen!

Wenn die Schnur mit dem Wurfkörper wieder herunterfällt, haben Sie, so Sie das andere Ende noch in der Hand oder sonstwie gesichert haben, eine Möglichkeit die Antenne in den Baum hinaufzuziehen. Für einen Dipol suchen Sie 2 Befestigungspunkte an Bäumen, die weit genug auseinanderstehen. Mit einiger Übung sind Höhen von über 18 m zu erreichen, vorausgesetzt die Bäume sind so hoch.

7.8 Ein einfaches Antennenanpaßgerät für QRP-Sender

Es wurde vorher angesprochen, daß die Verwendung von Langdrahtantennen für QRP nicht sinnvoll ist, weil der Wirkungsgrad dieser Systeme, zumindest auf den höherfrequenten Bändern, nicht ausreichend für Sendebetrieb mit kleiner Leistung ist. Auf den Bändern 160, 80 und 40 m können jedoch Langdrahtantennen mit zufälliger Länge manchmal recht brauchbare Ergebnisse bringen. Weil der Fußpunktwiderstand dieser Antennen nicht genau bestimmbar ist, braucht man ein universelles Anpaßgerät für Langdrahtantennen. Mit dem vorgestellten Gerät ist es möglich, jeden beliebigen Draht, der Länger als 10 Meter ist, auf diese Bänder an einen 50 Ohm-Senderausgang anzupassen. Es handelt sich um eine PI-Filterschaltung mit 2 Drehkondensatoren und einer Spule mit variabler Induktivität.

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb. 104 Antennenanpaßgerät für Langdrahtantennen

Die Kondensatoren C1 und C2 sind 500 pF Drehkondensatoren auf Hartpapier- oder Keramikbasis. Die maximale Leistung des Senders, die mit dieser "Matchbox" verarbeitet werden kann, hängt vom Plattenabstand und der Plattenisolation der Drehkondensatoren ab. Mit Hartpapierdrehkondensatoren, die Folien als Dielektrikum haben, liegt die maximale Sendeleistung bei 10 bis 15 Watt HF. Bei höheren Leistungen kann es infolge der höheren Spannungen zu "Durchschlägen" und zu Beschädigung des Kondensators kommen.

Die Spule L wird aus einem Kunststoff- oder Papprohr mit 4 bis 5 cm Durchmesser gewickelt. Es werden 36 Windungen 1,5 mm Kupferlackdraht einlagig mit einem Windungsabstand von ca. 1 mm auf das Rohr gewickelt. Nach jeder zweiten Windung wird der Draht mit einer Feile oder einem Schleifaufsatz in einer Minibohrmaschine auf einem kleinen Stück blankgeschabt. Dort wird ein Drähtchen angelötet, das zu einem 16-poligen Drehschalter geführt wird. der Anschluß wird gemäß Schaltplan durchgeführt. Im Plan sind aber nur sieben Anzapfungen dargestellt. Als Wickelkörper für die Spule eignet sich eine leere Toilettenpapierrolle übrigens ausgezeichnet.

Im Betrieb muß auf eine gute Erde und ausreichende Masseverbindung am Erdanschluß des Antennentuners geachtet werden. Hierfür eignen sich Heizungs- Wasser- oder Regenrohre. Bei Portabelbetrieb wird ein 10 m langer Draht auf dem Boden ausgelegt und mit dem Masseanschluß verbunden. Die Schaltung muß in ein Metallgehäuse eingebaut werden.

Versuche haben ergeben, daß die gezeigte Matchbox von 80 m bis 10 m an einem 20 m langen Draht mit einer Zentral-Heizung als Masse auf allen Frequenzen eine Anpassung mit einem SWR-Verhältnis < 1,1 ermöglichte. Der weitere Vorteil liegt darin, daß durch das abgestimmte Tiefpaßfilter zusätzlich eine gewisse Vorselektion für den Empfänger erreicht werden kann.

 7.9 SWR-Meßgerät für QRP

Dieses Meßgerät basiert im Gegensatz zu den normalerweiser für QRP verwendeten Schaltungen mit Ringkernübertragern auf dem Prinzip der parallel verlaufenden Streifenleiter. Die Meßplatine wird entsprechend dem Layout und den darunter angegebenen Maßen engefertigt. Die Streifen können auf einer kupferkaschierten Platine geätzt werden, oder aus Kupferfolie ausgeschnitten und auf eine Lochrasterplatine geklebt werden. Wichtig ist die großflächige Masseumrandung der Meßstreifen. Machen Sie diese umgebende Masseleitung so breit wie möglich.

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb. 105 Platinenlayout und Maße für Streifenmeßplatine des SWR-Meters

(C) Peter Rachow
(C) Peter Rachow
Abb. 106 Schaltung des SWR-Meßgerätes

Um die wenigen Bauelemente zu verschalten, bohren Sie mit einem 1 mm-Bohrer Löcher an die im Schaltplan angegebenen Stellen. Der Regelwiderstand (2,2 kOhm) wird in die Frontplatte eingebaut.

Die Dioden D1 und D2 sind Germanium-Dioden. Wenn sich solche nicht beschaffen lassen, kann man ebenso gut Silizium-Typen verwenden. Die 1 N 914 ist eine brauchbare Alternative. Das SWR-Meßgerät kann für alle Bänder eingesetzt werden. Wegen der geringeren Kopplung auf den längeren Bändern muß die Sendeleistung hier allerdings mindestens 5 Watt betragen. Auf dem 10 m-Band reichen dann 0,5 Watt für Vollausschlag in Vorwärtsrichtung völlig aus.



Autor: Peter Rachow