Für SWL, QRP und etwas mehr Low-Power HyEndFed-Antenne für >25W-HF Bereich von 80m bis 10m von DF1BT, Ludger Schlotmann Dinklage

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1 Für SWL, QRP und etwas mehr Low-Power HyEndFed-Antenne für >25W-HF Bereich von 80m bis 10m von DF1BT, Ludger Schlotmann Dinklage HyEndFed-Antennen werden auf den Bändern immer mal wieder erwähnt. Sie wurden ursprünglich von den beiden holländischen Amateuren PA3EKE bzw. PA3RK entwickelt. Sie ermöglichen eine Endspeisung von Antennen, was den örtlichen Gegebenheiten oft entgegen kommt. Dies vereinfacht den Aufbau einer Antennenanlage, wo z.b. die Mittenspeisung eines 80/40m-Dipols nicht möglich ist. Durch die Endspeisung können andere Bänder oft mitbenutzt werden, was beim Doppeldipol nicht möglich ist. 100W-Versionen oder höher werden im Netz wie Sand am Meer angeboten. Low-Power oder QRP-Versionen sind auch dabei. Da Eigenbau immer noch Spaß macht, wurde hier mal eine Version für den Low-Power und QRP-Bereich als Anregung erstellt. Auch sehr gut nutzbar für den SWL und Kurzwellenhörer als Empfangsantenne. Auch als Anregung für einen Bastelabend in einem OV für die QRP oder SWL Gruppe. Die Mantelwellensperre Kernprüfung 80m >5K, 40m 3K, 30m 2K u. 20m 1K Gesamtinduktivität 275µH Der günstige kleine Ni-Zi-Ferrit von Pollin Nr mit den Abmessungen 22,7x12,3x5mm und einem AL-Wert je Kern mit 975 ist Grundlage dieser Sperre. (a.25cent) Er ist bestens für den unteren und mittleren KW-Bereich geeignet. Hier wurden 3 x 2 Kerne mit Zweikomponentenkleber-Schnellfest zusammengeklebt. Da der Kern von der Fertigung her ein paar sehr scharfe Kanten besitzt, müssen diese vorher einzeln mit einer Feile entgratet und geglättet werden. Die Doppelkerne mit je 4+1+4, u Windungen RG174 nach W1JR bewickelt. Ein- und Ausgang liegen sich jeweils so gegenüber. (Ersatzkerne: vier Amidon FT82/43 und zwei Amidon FT82/77 z.b. Reichelt) Der Low-Power HyEndFed-Übertrager Für den Low-Power-Bereich sollte der Kern auch bei einem hohen SWR mit mindestens 25W belastbar sein. Bei guter Anpassung ist die Belastung aber höher. (50W) Der Würth-Kern mit den Abmessungen 31x19x8mm und dem Material 4W620 mit einem AL-Wert von 550 bot sich hierfür an. Sein Volumen beträgt ca. die Hälfte eines FT140-Kernes. Der Kern wurde zur Isolierung mit Teflon-Dichtungsband bewickelt. Mit CuL-Draht 1,2mm wurden 2 verdrillte Windungen aufgebracht. Dies entspricht einem Windungsverhältnis von 2:16 und einem Widerstandsverhältnis 1:64. (50:3200Ω) (3,5-30MHz) Ersatzkerne: 2 Stück Amidon FT Pollin blau geht auch. 1

2 Die Länge der Antenne Eine HyEndFed-Antenne besteht grundsätzlich aus spannungsgespeisten λ/2 Antennenlängen oder deren Vielfache. Bei vielen kommerziellen HyEndFed-Antennen wird oft die Resonanz für das 80 o. 40m-Band durch eine Induktivität erzwungen. Solche Antennen sollte man nur benutzen wenn der Platz wirklich begrenzt ist. Durch das Einfügen einer Induktivität reduziert sich nicht nur merklich die Bandbreite sondern auch der Wirkungsgrad. Dies ist übrigens ein Manko aller verkürzten Antennen. Anleitungen für kurze Versionen mit Induktivität findet man im Netz. Wem also die die volle Länge einer λ/2 Antenne zur Verfügung steht, sollte diese auf jeden Fall nutzen. λ/2 Länge oder deren Vielfache siehe in den folgenden Grafiken. Wie in der obigen Grafik von DO5MAT ersichtlich, hat eine Länge von 20m gemeinsam, in Nuancen zwar unterschiedlich, eine λ/2 Resonanz für die Bänder 40m (1xλ/2), 20m (2xλ/2), 15m (3xλ/2), u. 10m (4xλ/2). Somit lassen sich zumindest theoretisch die vier Bänder nutzen. 2

3 Bei einer Länge von 40m haben theoretisch fast alle Bänder eine Spannungsspeisung. Sehr gut zueinander liegen die Bänder 80/40/20/15m. Bei den anderen, besonders 30m, sieht es nicht ganz so günstig aus. Auch ist schon ein Unterschied zwischen den CW-Frequenzen und den SSB-Frequenzen vorhanden. Bei Allbandbetrieb muss man hier mit Kompromissen leben, weil die Bänder eben nicht genau übereinander liegen und unterschiedliche Impedanzen haben. Hierunter "leiden" alle Mehrbanddrahtantennen, wie z.b. eine Windomantenne. Das Gegengewicht Alle von mir aufgebauten HyEndFed-Antennen besitzen eine Mantelwellensperre. Dies hat den Vorteil, dass Störungen durch Mantelwellen, also durch Ausgleichsströme, so gut wie ausgeschlossen sind. Nun sind aber Störungen im Low-Power oder QRP-Betrieb eher selten. Wie aber sieht es auf der Empfangsseite aus. Besitzt die Anlage eine Mantelwellensperre, werden eventuell vom Koax aufgenommene Störungen nicht in die Antenne induziert. Somit kann die Antennenanlage wesentlich ruhiger sein, was die Lesbarkeit von leisen Stationen doch sehr erleichtert. Beim Einbau einer Mantelwellensperre benötigt das Gebilde jetzt aber unbedingt ein Gegengewicht. Dieses muss aber längst nicht so aufwendig sein wie bei einer niederohmigen stromgespeisten Antenne. Als Gegengewichte eignen sich, ein einfaches kleines Erdnetz, Erdspieße, Gartenzäune, Blechverkleidungen, mehrere kurze Drähte, usw. Oft lassen sich auch Kombinationen davon nutzen. Eines sollte man aber bedenken, das Gegengewicht ist genauso ein Teil der Antenne wie der Strahler selbst und sollte deshalb auch so behandelt werden. Den Null- oder Schutzleiter von Strom-Versorgungsleitungen sollte man meiden, er ist mit zu viel Störungen belastet. AA5TB fügt für λ/2 Einbandantennen ein kleines Gegengewicht von λ/0,05 an. Dies führt dazu, dass der Speisepunkt einer λ/0,47 langen EFHW-Antenne fast reell und ohne nennenswerte Reaktanzen ist. Eine Anpassung mit einem Ferrit-Übertrager wird so verlustarm möglich. Kleine Reaktanzen des Übertragers selbst lassen sich oft durch eine kapazitiv oder induktiv belastete Antenne kompensieren, zumindest auf einem Band. "The End Fed Half Wave Antenna von AA5TB" Oft lassen sich mit einer Länge eines Gegengewichtes auch weitere Bänder anpassen. Keinesfalls muss es aber die Länge eines λ/4 Radial besitzen. Nach mehreren Tests hat sich eine Länge von 2m als günstige breitbandige Lösung für alle Bänder herausgestellt. 3

4 Hier für die KW-Amateur-Bänder die passenden Antennenlängen nach AA5TB Band Mitte λ0,05 λ0,47 + 1xλ0,5 + 2xλ0,5 + 3xλ0,5 + 4xλ0,5 160 m 1,850 MHz 7.95m 74,69m 80m 3,650 MHz 4,03m 37,85m 60m 5,350 MHz 2,75m 25,82m 53,30m 40m 7,100 MHz 2,07m 19,46m 40,16m 30m 10,125 MHz 1,45m 13,65m 28,16m 20m 14,170 MHz 1,04m 9,75m 20,12m 30,50m 40,87m 17m 18,118 MHz 0,81m 7,63m 15,74m 15m 21,225 MHz 0,69m 6,51m 13,44m 20,36m 12m 24,94 MHz 0,59m 5,54m 11,43m 10m 28,350 MHz 0,52m 4,87m 10,05m 15,24m 20,42m Grundlage für alle Berechnungen 300 : QRG 0,98 = 1λ Länge Dies sind theoretische berechnete Längen für den Freiraum. In der Praxis müssen sie wohl um einiges kürzer sein. Dies ist von vielen Faktoren abhängig und sehr komplex. Somit ist an jedem Standort ein Abgleich nötig. Die Abstrahlungsdiagramme von endgespeisten Antennen, besonders im Oberwellenbetrieb, sind doch sehr unterschiedlich. Die Strahlungsdiagramme von endgespeisten Drähten. λ/2 λ1,5 λ2,5 λ λ2 λ3 entnommen aus - Die Strahlung von Langdrahtantennen - von DL1VU Um sehr tiefe Nullstellen zu vermeiden kann es sinnvoll sein, den Langdraht nach der halben Länge waagerecht um 90 abzuknicken. Auch ist eine Kombination aus einem Vertikalteil und einem Horizontalteil möglich. Jeder verschiedenartige Aufbau erfordert aber seine eigenen Abgleich. Bei einer niedrig hängenden Antenne, vor allem auf den unteren Bändern, dominiert die Steilstrahlung und die ist wiederherum fast richtungsunabhängig. Der fertig aufgebaute HyEndFed-Übertrager mit Mantelwellensperre Die Einheit wurde auf einer kleinen Teflonplatte von 135 x 34 x 3mm aufgebaut. Epocxydplatte geht auch. Als Lötstützpunkte dienen kurze 3mm Messingschrauben. Der Übertrager selbst wurde hier mit 100pF im Eingang kompensiert. Die Einheit kann in ein 4

5 passendes Gehäuse eingebaut werden. Keinesfalls sollte der Übertrager später in einem Gehäuse mit Silikon oder dergleichen festgelegt werden. Einheit auf einer Teflonplatte SWR 1,8-30MHz an 4,7KΩ mit 100pF SWR 1,8-30MHz an 3,3KΩ mit 100pF Nach dem Aufbau der Einheit mit Übertrager und Mantelwellensperre wurde dieser mit dem FA-VA3 vom OV-I20 vermessen. Der Einbau in ein Gehäuse Da ein kleines aber langes Gehäuse für die Einheit nicht aufzutreiben war, wurden zwei kleine schwarze Pollin-Gehäuse 75x50x25mm (a. 1,70 ) je einseitig ausgefräst und zusammengeklebt. Für den Koax-Anschluss wurde eine BNC-Buchse eingebaut. Eine kleine Plexiglasplatte von 90x25x4mm ist durch eine Gewindeöse, die der Aufhängung dient, mit dem Gehäuse verschraubt. An der Plexiglasplatte wird der Antennendraht befestigt. Somit gibt es keine Zugkräfte auf das Gehäuse. 1 Befestigungsöse für die Einheit 2 Befestigungslöcher für den Antennendraht 3 Anschluss Antennendraht 4 Anschluss Gegengewicht 5 BNC Koaxkabel-Anschluss Statische Aufladungen Weil beim Übertrager alles galvanisch untereinander verbunden ist, werden statische Aufladungen der Langdrahtantenne über das Gegengewicht oder dem am Gerät geerdeten Koaxkabel abgeführt. Ein Blitzschutz ist dies aber nicht! Wurde die Antenne längere abgezogen kann es sinnvoll sein, den Mittelstift des Koax- Steckers zuerst ans Gehäuse zu halten und dann erst in die Antennenbuchse zu schrauben. Der Eingangstransistor wird es danken. 5

6 Der Antennentest Der Low-Power HyEndFed-Übertrager mit Mantelwellensperre an einer ca. 19,50m langen Antenne und 2m Gegengewicht. Der Übertrager wurde im Eingang mit 150pF kompensiert. Koaxzuleitung λ/2 V n: 17,75m Hirschmann-SAT-Koka110HD (V=0,84) Resonanzfrequenzen nach Abgleich: 7,042MHz / 14,024MHz / 21,354MHz / 28,179MHz Ursprünglich waren die Resonanzfrequenzen auf 20m u. 10m höher. Ungefähr 10m vom Speisepunkt entfernt (siehe Grafik unten) hat man auf 20+10m einen Spannungsbauch. Hier wurde ein 1m langer Draht an geklemmt. Dadurch ging die Resonanzfrequenz nach unten. Auf 40+15m ändert sich nichts, weil dort ein Strombauch ist. Um auch 15m z.b. in den CW- Bereich zu verlegen, wird zu Anfang bei 6,6m ein Stück Draht an geklemmt. Nun muss durch wechselseitiges ändern dieser Länge und der Gesamtlänge passende Resonanz auf 40+15m hergestellt werden. Danach wird 20+10m getrimmt. So ist es möglich, die Resonanz auf einem Langdraht dorthin zu verlegen wo man sie hinhaben möchte. Für 80m sind die Längen einfach zu verdoppeln. Die Kreuzungspunkte auf der Mittellinie haben alle einen Spannungsbauch. Mit dem Antennenanalysator FA-VA3 an einem PC ist der Abgleich in Echtzeit sichtbar und damit fast "kinderleicht". Man hat alle Bänder sofort im Blickfeld. SWR-Messungen sind zwar zeitaufwendiger, führen aber auch zum Ziel. 6

7 Die Koaxzuleitung Jede HF-Leitung die nicht reell mit seiner Nennimpedanz abgeschlossen ist, hat Transformationseffekte. Um dies zu vermeiden, sollte die Koaxzuleitung eine elektrische Länge von λ/2 V n besitzen. So eine Koax-Länge transformiert immer im Verhältnis 1:1, unabhängig ihrer Eigenimpedanz. Nun muss das Koaxkabel in einer festverlegten Anlage keinesfalls, wie oft im Amateurfunk üblich, ein teures RG213U-MIL oder Aircell7 sein. RG58 sollte man wegen der hohen Dämpfung bei Längen von über 10m meiden. Gutes Marken-SAT-Koax-75Ω (Hirschmann, Kathrein, Wisi, Beda u.a.) hat ungefähr die gleiche Dämpfung wie RG213 und 300W-HF verträgt es allemal. Der Preis beträgt oft nur ein Viertel. Aber bitte kein Billig-SAT-Koax aus dem Baumarkt oder vom Flohmarkt verwenden, die Dämpfung ist zu hoch. Auch nicht, wenn es noch so verlockend sein sollte. Es ist für Kurzwelle Schrottware. Leider findet man diesen Schrott auch sehr oft im Internet. Daher nur echte Markenware verwenden. Von den Markenherstellern gibt auch schwarzes SAT-Erdkabel mit einem UV-festen PE-Mantel. Da der Verkürzungsfaktor von SAT-Koax-75Ω bei 0,84 liegt, hätte eine Länge von 17,75m eine λ/2 V n Speisung auf den Bändern 40/20/15 u. 10m. Wenn diese Länge nicht reicht, sollte man das Doppelte nehmen. Damit hätte man auch auf 80m eine elektrisch λ/2 Speisung. Für das recht teure RG213U-MIL kann auch das günstige RG213UBX verwendet werden. Bei der Längenberechnung ist der Verkürzungsfaktor von 0,66 zu berücksichtigen. Weitere Informationen zu Längen von Koaxkabeln unter: HyEndFed-Antenne-Test-u-Portabelversion.pdf Seite 6 u. 7 Mit dem gleichen Übertrager eine Antenne fürs das neue 60m-Band u. mehr: m-HeyEndFed-Antenne-25W.pdf Hier eine andere Ausführung für eine sichere 120W Version: HeyEndFed-Antenne-120W.pdf 7