SUPERANTENNEN für die KURZWELLE.

Kleine magnetische (H) Antennen (Loops) haben für die oberen Bänder einen guten Wirkungsgrad und gegenüber den E-Antennen eine definierte Richtwirkung. EH Antennen sollen die magnetischen (H) und Spannungseigenschaften (E) so verbinden, dass es keine Phasenverschiebung zwischen E+H geben soll. Das hätte dann einen besseren Wirkungsgrad zur Folge.

Seit 1998 steht auf der Homepage des leider verstorbenen OE7OKJ die Bauanleitungen seiner super kurzen Antennen für die Kurzwelle mit allen Maßen und Endaufbauhinweisen kostenlos für jeden Funkamateur zur Verfügung. Ein Artikel stand 1999 in der Fachzeitschrift "Funkamateur".  

Alle Antennen mit max. Spannung am Ende des Strahlers arbeiten nach Prinzipien, die auch im K. Rothammel Antennenbuch zu finden sind. Patente von dort gefundenen Bauformen sind seit 1932 vergeben worden. Vom Prinzip her handelt es sich um eine Lambda/2 Antenne, deren erste Hälfte aus einer offenen Koaxleitung besteht, und die zweite Hälfte der strahlende Körper ist. Damit keine Hochfrequenz zum Erzeuger zurückfliessen kann, wird das Antennensystem mit einer Stromgleichlaufsperre SGLSP (auch für diesen Fall fälschlich Mantelwellensperre genannt) oder einem hochohmigen Sperrkreis - ebenfalls im Rothammel beschrieben - abgeschlossen, und die gesamte Antenne mit 50 Ohm Speiseleitung an der Stromgleichlaufsperre eingespeist. Die Stromgleichlaufsperren können unterschiedliche Formen haben. Wenn der 2. Teil der Antenne mit einer Spule sehr verkürzt wird (wie auch als verkürzte GP bekannt), hat man den typischen Aufbau der sehr kurzen Antennen.

Die Basis, Prinzip der kurzen Antennen.

 Bild 1

Hier sieht man den abgestimmten Kreis einer T2LT Antenne. Später wurde diese Antenne mit dem hier gezeigten Parallelkreis (Mantelwellensprerre, hier hochohmiger Sperrkreis) aufgebaut. Dadurch bleibt der Strom im Inneren des Koaxkabels unbeeinflusst. Danach folgt die offene Koaxleitung Lambda/4 lang (Verkürzungsfaktor 0.66) und der Lambda/4 Strahler - der auch als verkürze GP ausgeführt werden kann.

(Nach Rothammel-Antennenbuch 10. Auflage)

Die Antenne ist ein deutsches Patent von F. Tischer  733697 von 1939. Siehe auch "Die T2LT,  der abgestimmte Sperrkreis in der Speiseleitung" in der CQ-DL 9/1988, Seite 553-554.

Bild 2

Schon 1932 ist man auf die Idee gekommen durch eine Drossel die Gleichtaktwellen zu unterdrücken. Sie stellt ein Sperrglied dar und kein Symmetrierglied.

Hier die Anwendung als "Koaxspule". Auch hier wieder die typische Antennenform mit offener Koaxleitung und nachfolgender Spule und Strahler. Auf diesem Bild sieht man sogar ein Abstimmelement in Reihe zur Strahlerkapazität. Sehr schön auch die Stromverteilung zu sehen - dazu reziprok natürlich der Spannungsverlauf, der bei SEHR kleinen Antennen im Koaxkabel kaum Bedeutung hat. Die Spannung am Koaxkabel koppelt kapazitiv gegen Erde, so dass das Koaxkabel "kaum" strahlt.  

(Nach Rothammel-Antennenbuch 10. Auflage)

Bild 3

Hier kann man den typischen Aufbau sehen, der sich auch für die sehr kurzen Antennen anbietet. Eine Breitbandkoaxialspule als Stromgleichlaufsperre mit Ferritkern z.B. 140-43 als Spulen und etwa 12 Windungen RG-58 als Spulenmaterial. Der Lambda/4-Strahler wird als verkürzte GP ausgelegt, mit einer Strahlerlänge (nach meinen Versuchen optimal) von Lambda/200 und kleiner - also 15-20cm für das 40 Meterband. Diese Art der Stromgleichlaufsperre ist ein USA-Patent von Harper, E.T.: Patent Nr.: 3.576.578, 1967.

Gegenphasige Ströme können ungehindert durch die Sperre fließen, gleichphasige Ströme werden aber unterdrückt. Die sogenannte "Guanella"-Spule hat eine große Verbreitung gefunden und wird fälschlich auch als Symmetrierspule bezeichnet.

(Nach Rothammel-Antennenbuch 10. Auflage)

Schon in den 70'er Jahren ist dieses Prinzip der sehr verkürzten Antennen bekannt. Prof. Friedrich Landstorfer und Prof. Hans Heinrich Meinke haben in ihrem Referat mit der Bezeichnung "Ein neues Ersatzschaltbild für die Impedanz kurzer Strahler in der "Nachrichtentechnischen Zeitschrift Nr. 26, Heft 11 von 1973" die Wirkungsweise sehr kurzer Antennen beschrieben (dieses Referat ist über Hr. Landstorfer im Internet als PDF-File zu beziehen. Bitte per E-Mail bei ihm anfordern).

Ich habe festgestellt, wenn der Strahler sehr kurz in der Länge und gross im Durchmesser gestaltet wird, dann kann sich auf dem Strahler der Antennenstrom nicht typisch ausbreiten. Wir können davon ausgehen, dass sich eine große Kapazität gegen die Erde und "den Raum" aufbaut, die sich sehr leicht berechnen lässt, denn ich habe in vielen Versuchsreihen eine Kurve gezeichnet, aus der ich ableiten konnte, dass sich die Kapazität des Strahlers fast linear zur Fläche des Strahlers verhält.

Nun war es ein Leichtes für mich über die Formel mx+b in mehreren Teilbereichen die Kapazität des Strahler zu bestimmen und somit auch die Reiheninduktivität nach der Thomsonschen Schwingungsformel für eine bestimmte Resonanzfrequenz zu berechnen. Nachfolgend die Windungszahl der Induktivität ermitteln (habe auch hierfür eine eigene Formel entwickelt und in meinem Berechnungsprogramm integriert).

Und hier das Prinzip der E-Antennen:

Ein Viertelwellenstrahler kann durch Dachkapazitäten virtuell verlängert werden. Dadurch ist es möglich, die physische Länge zu kürzen. Mehr Dachkapazität - immer kürzerer Strahler bis der Strahler nur noch aus der Dachkapazität besteht. Diese Kapazität in Verbindung mit einer Spule in Reihe wird nach der Thomsonschen Schwingungsformel in Resonanz der Empfangs/Sendefrequenz gebracht, bildet einen Saugkreis und transformiert den Sendestrom in eine sehr große HF-Spannungswolke am Ende des Strahlers, die ihre Ladung bei 3/4 Lambda des HF-Stromes an der Spule zur Erde und zum "Raum" abgibt (siehe physikalische Betrachtung von Alexander DL6UQ im QRP'ter Report 04-2003 sowie in der CQ-DL-Sonderausgabe "Antennen" von 2004).

Folgende Physik steckt dahinter (E-Antenne einfach erläutert):

Wenn der HF-Strom an der Spule sein Maximum erreicht ist beginnt sich der Strahler aufzuladen. (nach Lambda/4). Die gesamte Ladung (eine sehr hohe Spannung ) wird auf den kurzen Strahler geschoben (bis Lambda/2). Geht nun der HF-Strom ins negative ( Lambda 3/4) will sich die Ladespannung vom Strahler in Richtung des Erzeugers (TRX) wieder entladen. Aufgrund der Trägheit der Spannungswolke zerreisst das Spannungsfeld, und die Spannung wird fast stromlos gegen Erde (Außenleiter des kapazitiven Gegengewichtes und Umfeld) sowie gegen das Universum - oder Raum - entladen (bei Lambda Speisestrom). Die dabei entstehenden neuen Spannungsfelder und deren Schnittpunkte schreiten mit Lichtgeschwindigkeit fort und ermöglichen die Übertragung der Funkwellen. Dieser Vorgang wird mit der Sendefrequenz wiederholt. Ein geringer Teil der Energie wird Phasenverschoben durch das Kabel zurückgeführt und an der Mantelwellensperre bei Phasengleichlauf geblockt. Das Kabel hat dabei für die Abstrahlung der HF keine Bedeutung. Bei optimalem Abgleich der Antennenresonanz und guter Erdkopplung sollte das Kabel nur wenig strahlen!!

Dieses erreicht man, in dem eine Koaxleitung (RG-58) mit bestimmter Länge zwischen Stromgleichlaufsperre und Antenne geschaltet wird (Verzögerungsleitung).  Am Ende der Leitung wird jetzt die sogenannte "HF-Bremse" oder Stromgleichlaufsperre angeschlossen (siehe Rothammel 10. Auflage, Seite 123) . Dafür habe ich bei meinen ersten Versuchen einen Amedon-Ferrit-Ringkern FT 140-43 verwendet mit einem Innendurchmesser der so gross ist, dass etwa 10/12 Windungen RG 58 um den Ring gewickelt werden können (außen etwa 35-40 mm, innen etwa 20 mm). Nach der SGLSP kann die Zuleitung zum TRX unbestimmt lang sein. Ich verwende etwa 5 bis 6 Meter Koax-Leitung vom TRX zur SGLSP Bitte das Kabel zum TRX nicht zu kurz wählen...Bis 100 Watt ohne Probleme! Nur leichte Erwärmung der SGLSP

Neue Versuche mit verdrillten Kupferlackdrahtleitungen als Bewicklung der Ringkerne haben einen verbesserten Durchlauf des HF-Stromes ergeben und eine geringere Wärmeentwicklung. Auch ist es möglich mit nur einer Zuleitung alle Frequenzen abzudecken, indem man einfach zwischen der SGLSP und dem Strahler an der SGLSP das nicht benötigte Kabel aufwickelt.

Weiteres erfahrt ihr auf der nächsten Seite.

Hier geht es zu weiteren Erläuterungen, Berechnungsprogrammen und einer Skizze meiner Spraycan Antenne.   Bitte hier anklicken  ==>>   

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