24: Die"optimale Vertikalantenne" für KW.
Vor einiger Zeit gab's im Internet einige heftige, langatmige Diskusionen zu diesem Thema. Leider hat keiner der beteiligten konkrete Unterlagen zu seiner Version gebracht. Nun bringe ich nachdem sich die Wogen geglättet haben, Konkretes. Es ist schon vor 1945 bekannt gewesen daß es nur eine "optimale Drahtlänge "gibt. Das ist der 5/8-Vertikalstrahler über gutem"Grund" oder entsprechend 2x5/8 Dipol.Die untenstehende dritte Kopie ist aus "Kraus Antennas"1950. Die zeigt das der Gewinn bei 5/8 optimal ist, 3 dB über 1/4 GP. Besonders deutlich kann man dieses Verhalten am 2m-Mobilstrahler sehen. Nur muß man darauf achten das die Anpassung für den 5/8 Stahler hergestellt wird, weil dieser zwei bis dreimal höher ist als beim 1/4 Strahler und die Blindkomponente kompensiert wird. Was üblicherweise durch ein kleine Induktivität erreicht wird (2..5myH bei14 MHz). Bild in der Mitte: theoretischer Impedanzverlauf für einen Dipol über die Wellenlänge dargestellt. Eine GP hat etwa die halben Werte. Wenn man bedenkt das das Quad-Element bei einem Umpfang von einer Wellenlänge nur 1 dBD Gewinn macht ist die 5/8 Wl-Antenne mit weniger Aufwand eine sehr guter Strahler. Weil der Öffnungswinkel nur ca.40° bei einem horizontalem 2x5/8 Dipol ist, empfiehlt sich daher nur der Schrägdraht bzw. der Vertikaldraht mit mindesten 1/8-Wl-Gegengewicht oder guter Erde, Metall-Balkongeländer, Dachrinnen u.s.w.. Ein Test war wie folgt auf gebaut:12m Draht war an einer 10m erhöht aufgestellter Angelrute als Schrägdraht befestigt. Das untere Ende ging direkt über eine kleine Matchbox an den TRX. Als Erde diente das Regenrinnenabfallrohr und der Heizkörper.Ein Impedanzmessung ohne Matchbox zeigte für 14,2MHz mit 2,5myH in Serie 136 j0 Ohm. Theoretisch müsste der Wert bei ca.60...90 Ohm liegen,die Differenz kann man durch die schlechte Erde erklären. Teilen wir den theoretischen Mittelwert v.75 Ohm durch den gemessenen so erhält man einen Verlustfaktor v.ca.0,55 bzw. 55%.Das die Antenne trotzden gut geht zeigt, dass bei normalen Bedingungen auf dem 20m-Band Weltweit gehört wurde und Ja+W in SSB/ 100W gearbeitet werden konnte. Nun wurde aber das Faxgerät im Büro kräftig gestört. Abhilfe schaffte eine kurze aber kräftige Verbindung zum offenbar gut geerdeten Metallzaun. Obiger 5/8-Vertikalstrahler wurde wie folgt auf den Bändern angepasst: L = Strahlerende gegen Erde, C= Strahlerende zum Koaxinnenleiter. 20m 1,2 yH/64 pF,30m 4,5yH/67pF,40m 15,5yH/150 pF und das 80m-Band 6,6yH/100pF.Zu diesem Test wurde ein Rollspule mit ca.20yH und ein Rundfunkdoppeldrehko in Sprittstatorschaltung betrieben. Bei 100W/CW genügt das vollkommen. Auf 40m ist dieser Strahler durch 0,3 Wl. eine "fullsize GP". Im 80m-Band ist der Strahler dann immerhin noch 0,15 Wl. hoch und sein Fußpunkt hat 25 Ohm. Die Steilstrahlung im 80m-Band ist günstig für den Europafunkverkehr. Experimente mit Speerstubs im 15+10m-Band stehen auf der Planung.
2.Teil des Tests 5/8-Vertikal. Am 31.3.07 habe ich noch eine kurze Erdleitung zum Wasserleitungrohr hergestellt und den Strahler 2m Höher gebracht. Es hat sich gelohnt: jetzt ist der Fußpunktwiederstand auf 90 Ohm im 20m-Band gesunken (2,5yH kompensiert) das entspricht etwa einer Effiezenz v. 90%! Die neuen Anpasswerte sind: 20m 1,1yH/62pF, 40m 12,8yH/130pF und im 80m-Band 6,9yH/120pF. Die SWR -1,9-Bandbreiten betragen: 20m 680kHz,40m 432kHz und im 80m-Band sinds 320 kHz. Die +/- 3 dB-Bandbreite ist in der Regel dreimal größer! Ergebnis: Spanische Stationen kamen im 40m-Band jetzt mit9+20...30 dB herein.Grundrauschen ging um ca. 12 dB zurück.
3.Teil des Tests mit 5/8 Wl-Vertikal Strahlern vom Typ "Exdended " .Der nicht Resonante 5/8 Strahler wird um 1/8 Wl.verlängert und man hat dann die 3/4-Resonanz .Um die Nebenzipfel zu minimieren,die sonst beim senkrechten 3/4 Strahler entstehen , hat DL4KCJ dieses Zusatz-1/8 um ca. 30° von der Vertikalen abgewinkelt. Siehe Bild 4 .Besonderer Vorteil im 20m-Band, sind keine Anpassglieder notwendig weil 50..60 Ohm.
4.Teil des Tests mit 5/8 Wl.Strahlern. Da für den "Extendend Typ" keine geeigneter 14m-Mast zur Verfügung stand bin ich wieder zum 5/8 WL-Schrägdraht zurück gekehrt. Weitere Untersuchungen zeigten das die Heizungserde TVI verursachte und wurde daher abgeklemmt. Dafür wurde die Erdung zum Metallzaun unter der Antenne verbessert.
Ein weitere Versuch galt der Verlängerung durch eine Spule um diesen Strahler im 20m-Band in die 3/4-Resonanz zu bekommen. Ergebnis 70 Ohm reell mit einer 3,5yH Induktivität in Serie.Weil aber eine galvanische Verbindung zur Erde wegen der statischen Ladungen gefordert war,hab ich das bereit vorgestellte LC-Gied eingesetz. Änliches galt auch dem 80m-Band. Mit einer Serieninduktivität von 13yH ist zwar die 1/4 Wl.-Resonanz erreicht worden jedoch mit 25 Ohm reell.Weil man jetzt zusätlich noch ein Anpassglied benötigt um auf 50 Ohm zu kommen, habe ich wieder das LC-Glied mit 6,6yH/100pF benutzt. So bleibt dieser Vertikalstrahler vor erst so stehen. Man kann den Strahler noch durch eine Dachkazität verkürzen ,ist bei mir aber nicht vorgesehen. Später werde ich diese GP mit meinen KW-Loops vergleichen.
5.Teil des Tests. Überprüfung der Anpassschaltung :Mit einem 400MHz-Oszilloskop und zwei 1:100 Teilertastköpfen wurde die Senderausgangsspanung und die Fußpunktspannung bei 100W/CW/eff. gemessen und ins Verältnis gebracht ,woraus man sofort das Q der Anpassschalung erhält.Hier das Ergebnis: Am Senderausgangstanden 200Vss und am Fußpunkt der Antennen 800Vss.Das ergibt ein Q hier bei 14,2 MHz von 4. Da der Drehko in Splitstatoranordnung mehr als 1kVs verträgt war dieser nicht gefährdet, denn 800Vss/2 =400Vs. (Der Kondensator wird nur jeweils mit einer Halbwelle belastet.) Auf den anderen Bändern sind die Ergebnisse änlich: 7 MHz/ Q3, 3,6MHz /Q9,7.
Bei QRP-Betrieb sollte man das Q der Anpassung dadurch erhöhen,das man zusätzlich noch parallel zum Eingang des TRX eine einen großen Drehkondensator schaltet: 1200pF bei 80m und ca.500pF im 20m-Band.
Durch das hohe Q im 80m-Band treten 1750Vss bei 100W/CW/eff am Antennenfuß auf! Auch hier wird der Drehko nur mit 1750/2 =875Vs beansprucht. Als besonders verlustarme Anpassspulen erwiesen sich, aus versilberten Koaxkabeln angeferigte Spulen( nur Außenleiter benutzt).In der Praxis benötigt man nur zwei Spulen ,für 20+30m ca.1,5 yH und für 40+80 m 7 yH.
Bezüglich der Radiale siehe auch Kap.24:GP,Dipol,Loop usw. auf dieser Homepage. Besonders gut hat sich als Gegengewicht die 30m Haushaltsalufolie bewährt. Mindestens einen Spatenstich vergraben und gut wässern.Im portablen Betrieb wird die Folie mit langen "Heringen" fixiert. Die Kontakte werden durch Alu U-Profiele durch gegenseitiges Klemmen hergestellt. März. 2007 DL4KCJ.
Das dritte Bild : Skizze der 5/8 Vertikal!
Strahlungsdiagramme aus dem "Rothammel". Wird eine GP erhöhtaufgestellt ,singt der Erhebungswinkel. Wie das Diagramm d)erkennen lässt ist der vertikale Öffnungswinkel nur halb so groß
Angebot: Die Machtbox für den "optimalen Vertikalstrahler" mit 3 dBD-Gewinn erhalten Sie hier: info@DL4KCJ.de für nur 98,-€.
P.max.100...200W/CW je nach Band!
Ein Musteraufbau der Anpassschaltung für den 5/8-optimal Srahler! Den Bauteilesatz ohne Gehäuse bekommen Sie wie hier abgebildet schon ab: 19,80 € ! Versilberte Spulen mit Ferritabstimmstab gibts je nach Verfügbarkeit! Bitte vorher anrufen/ nachfragen! Die Box wie hier abgebildet verarbeitet anstandslos 100W/CW! Der Umschalter hat zweimal 2 Kontakte, die Parallel betrieben werden,siehe Foto.
Zur Anpassung kann man das LC-Glied in in umgekehrtem Betrieb benutzen,also CL Glied. Mfg. Helmut DL4KCJ
Bestellen Sie bitte hier: info@DL4KCJ.de. besser per
Fon,oder Fax: 02228 911565, werktags v. 9...11,30 Uhr!
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Mit FITNEC gerechneter Gewinnverlauf einer Vertikal-
Schleife 0,2 x 9m !
Kommentar: Vergleicht man die Schleifenvertikal mit dem Aufwand der Vertikal mit großer Spule ergibt sich der Vorteil zu gunsten der Schleifenvertikal, weil diese ja keine Radiale benötigt . Was man besonders im portable Betrieb als angenehm empfindet.
DL4KCJ Sep.07
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