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Vertikaler Dipol für 20m

Untersucht wurden Antennen, die hochohmig eingespeist werden und bei denen man auf eine Groundplane(Radials) verzichten kann. Es werden hier nur ½ Lambda-Verticals beschrieben. 5/8-Strahler wurden nicht untersucht.

Sleeve-Antenne
Im Baumarkt gibt es Aluminiumrohre in Längen von 2m ... 2,5m zu kaufen. Durch ein 10mm-Rohr kann man leicht ein RG58 ziehen. Der untere Dipolast ist also ca. 1/4-Lambda lang. Der Innenleiter des Koaxkabels wird dann an den oberen Dipolast angeschlossen. Die Abschirmung des RG58 wird genau in der Mitte des Dipols mit dem unteren Dipolast verbunden.

Der Antenne werden gute Eigenschaften zugeschrieben. Jedoch muss man gleich am Beginn der Bastelei die richtige Verkürzung der Rohre einhalten, denn sonst schwingt sie auf der falschen Frequenz bzw. auf der Wunschfrequenz ist das SWR zu hoch. Mir gelang es leider nicht, die Abstimmung zu optimieren. Es kann sein, dass die eloxierten Rohre beim Zusammenstecken keinen elektrischen Kontakt hatten. Es kam als weitere Schwierigkeit hinzu, dass die Länge meines Glasfibermastes nicht ausreichte. Den oberen Dipolast hatte ich schon aus Gründen des geringeren Gewichtes nur mit einem Draht ausgeführt. Nachdem sich nach mehrfachen Versuchen kein vernünftiges SWR einstellte, gab ich auf. Mit einiger Geduld möge man selbst versuchen, die Antenne erfolgreich zu errichten.

Anpassung durch eine Transformationsleitung
Die hochohmige Anpassung sollte durch eine Zweidrahtleitung von Lambda/4 Länge erfolgen. Dazu wurde zunächst diese Leitung mit einem Trimmpoti abgeschlossen, um die notwendige Verkürzung zu ermitteln.

Das nächste Bild zeigt den Verlauf des SWR. Dabei wurde die obere Kurve (links) bei einem Abschluss von 4k aufgenommen. Die Resonanz liegt ungefähr bei der Wunschfrequenz 14,280 MHz. Das SWR war dort 1,4.

Die untere Kurve(links) zeigt den Verlauf bei einem Abschluss mit 1k. Die Rückflussdämpfung stieg auf 12 dB = SWR 1,6 an. Der Verlauf guter Anpassung verlief jetzt über einen breiteren Frequenzbereich. Das Ergebnis weist darauf hin, dass man die Länge der Bandleitung kaum bei einem Abschluss finden kann, der der Impedanz der Antenne entspricht. Man muss die hohe Impedanz des Dipols mit einem induktionsfreien Widerstand nachbilden. Ich verwendete ein Trimmpoti 5K auf Keramiksubstrat. Ein Metallfilmwiderstand von 2,7k tut es aber auch.

Zur Absicherung der Vermutung, dass die Bandleitung zu lang sei, wurde sie um 10cm gekürzt. Der Abschluss war wieder 2,7 k. Der Spektrumanalysator zeigte Resonanz bei 14,35MHz und 10dB Reflektion = SWR 1,9.

Der VNA wies 1,6 SWR bei 14,265 MHz(1) aus. Das MFJ zeigte SWR 1,2 bei 14,5 MHz. Offensichtlich war die Kürzung zu arg, denn ich wollte die Antenne bei 14,28 MHz optimieren. Dennoch habe ich zunächst an der Bandleitung nichts weiter verändert. Denn jetzt war erst einmal die Optimierung der Strahlerlänge vorzunehmen.

Nach dem Anschließen des Strahlers(1/2 Lambda * 0,95) wurde die Antenne über einen größeren Frequenzbereich gewobbelt.

Es zeigte sich, dass diese Antenne ab ca. 11MHz bereits ein SWR unter 2 aufweist. Das macht sie zu einer idealen Breitbandantenne, zumindest für den Empfang. Bei der Wunschfrequenz war die Rücklaufdämpfung allerdings gering. Ein SWR unter 1,7 war nicht zu erreichen.

Mit dieser Antenne machte ich viele Signalvergleiche im Empfangsbetrieb. Der Strahler hat gute DX-Eigenschaften. Oft waren die Signale um eine S-Stufe größer als die an meiner horizontalen Schleife, die bei gleicher Frequenz ein ausgezeichnetes SWR von annähernd 1,2 hatte. Allerdings war dabei der Empfang von starkem Rauschen begleitet, wodurch man schwache Stationen viel deutlicher mit der 1/2Lambda aufnehmen konnte. Als Empfangs antenne ist diese "Breitbandantenne" ausgezeichnet. Im Sendebetrieb verliert man 7 ... 8% der Senderleistung. Ob sie aber auch flach abstrahlt, habe ich nicht getestet.

Eigentlich war es für mich nicht überraschend, mit einer Transformationsleitung aus dem Dipol einen Breitstrahler zu machen. Transformiert doch die 300Ohm-Bandleitung die Impedanz des Koaxkabels auf beliebig hohe Werte des Strahlers. Der hat nunmal bei vielen Frequenzen kein ausgeprägtes Resonanzverhalten, wenn er durch die Bandleitung "belastet" wird. Nur so kann ich es mir erklären, dass die Antenne mit der Impedanz der Bandleitung am Dipolende nur ein mäßiges SWR zeigt. Vielleicht gelingt es mit einer Zweidrahtleitung, die eine höhere Impedanz hat, besser. Jedoch nach der Theorie hat die Impedanz der Leitung eigentlich keinen Einfluss auf die Transformationseigenschaften einer 1/4Lambda-Anpassung.

Ich möchte nochmal betonen, dass es ein Vergnügen ist, mit solch einer Antenne schwache Stationen zu empfangen. Sie ist extrem geräuscharm. Selbst wenn mal der S-Wert niedriger als der von der Loop war, konnte man die Station deutlicher lesen, weil der Rauschpegel fehlte. Dabei kam es durchaus vor, dass die Signalstärke oft größer als die an der Loop war.

Mit verkürztem Strahler
Bisher wurden "Full-Size-Antennen"untersucht. Der Strahler war 1/2Lambda lang. Das untere Ende war ca. 1,5 ... 2m über Grund. Verwendet wurde ein Glasfibermast.

Weil ich am oberen Ende des Mastes stets ein dickes Aluminiumrohr als Verlängerung anbringen musste, wollte ich diese Last vermeiden und mit einem verkürzten Strahler arbeiten. Nach einem Vorschlag von DJ9JV wurde die Spule(15uH) im oberen Drittel untergebracht. Die Antenne ließ sich gut auf Resonanz bringen. Dabei war ein SWR von 1,4 zu erreichen. Aber im Vergleich zu der Empfangsleistung meiner Schleifenantenne zeigte der RX an dieser Vertical immer zwei S-Stufen niedriger an.

Fuchsantenne
Als weitere Variante blieb jetzt die Fuchsantenne mit einem Schwingkreis am Fuß des Dipols. Der Schwingkreis hätte den Vorteil, dass sich die Resonanz bequem mit einem Drehko einstellen ließe. Wickelt man die Spule mit Blankdraht, sollte man am kalten Ende auch leicht einen optimalen Anzapfpunkt für das 50 Ohm-Kabel finden. Der materielle Aufwand ist natürlich größer, zumal man die Bauteile in ein wetterfestes Gehäuse bringen muss. Vorteilhaft ist aber die Möglichkeit einer direkten Erdung des Schwingkreises und damit der bessere Blitzschutz der Antenne. Letzteres wäre auch bei der J-Antenne der Fall.

Die Schwingkreisspule hatte 5cm Durchmesser und war ca. ebenso lang. Ich wickelte 11 Wdg 1,5 mm Blankdraht. Zur Abstimmung verwendete ich einen kleinen Drehkondensator. Die Anzapfung war an der zweiten Windung vom kalten Ende. Die Antenne wurde am unteren Ende des Schwingkreises zugleich geerdet. Den Schwingkreis brachte ich ein einer Haushaltsdose aus Plastik unter und band alles am Mast fest. Inzwischen hatte ich den Mast mit Plastikrohren um 2m unten verlängert. Ich brauchte oben nur noch einen dünnen Alustab(Rohr) , der ca. 1,5m über den Glasfiber hinausragte. Das folgende Bild zeigt das SWR.

und ein weiteres, das über den großen Frequenzbereich gewobbelt wurde.

Und hier die darstellung im Smith-Diagramm:

Die Bilder sind beeindruckend im Vergleich zu den bisherigen SWR-Aufzeichnungen. Allerdings stieg nunmehr auch wieder der Rauschpegel an. Dennoch war er nicht so hoch wie an der Loop. Die Empfangspegel waren bei DX-Stationen größer als sie die Loop abgab. Innerhalb Europas waren aber die Verhältnisse meist umgekehrt.

Nun konnte ich wegen der ungünstigen Ausbreitungsbedingungen die Antennen nicht genügend gründlich vergleichen. Ich nutzte einige Tage, an denen Contests liefen. Ein gutes SWR sagt noch nichts darüber aus, wie die Antenne abstrahlt. Um das herauszufinden, muss ich noch viele Verbindungen fahren. Falls ich die Versuche fortsetzen sollte, werde ich noch eine J-Antenne installieren und testen.
DF8ZR

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