Homebrew, J-Antenne, Uli-DL2LTO - USKA

Homebrew, J-Antenne, Uli-DL2LTO file:///D:/NF-TAGUNGEN/Notfunk-Tagung 2011/Handouts/05_Antenn...
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Gesendet: Montag, 16. Mai 2011 10:35
Betreff: Homebrew, J‐Antenne, Uli‐DL2LTO
Anlagen: ATT00195.gif
QRP Halbwellenantenne für 2m im Hosentaschenformat, J-Antenne
Projekt: QRP J-Antenne für 2m
Kontakt: dl2lto@darc.de
Einleitende Worte:
Die J-Antenne ist speziell auf den höheren
Bändern weitverbreitet und 'produziert' im
gesamte 2m Band ein SWR kleiner 2:1, liefert ein
fast kreisförmiges Abstrahlungsdiagramm,
erfordert keine Radials und gestattet ein 50 Ω
Koaxkabel problemlos anzupassen.
Aus dem Hotelzimmer, bei Portabeleinsätzen,
eine Rast beim Wandern, man ist immer
gegenüber der Gummiwendel im Vorteil. Sie ist
klein, paßt in die Hosentasche, ist preiswert und
'gewinnbringend'. Eine Antenne, die in wenigen
Minuten zusammengebaut ist. Das benötigte
Material ist in der Bastelkiste zu finden. Die
fertige Antenne kann zusammengerollt in der
Hosentasche oder im Wanderrucksack verstaut
werden. In der Natur kann die Antenne mit einer
Wäscheklammer oder einem Stück Angelschnur
am Baum, am Zweig oder an einem
Teleskopmast aufgehängt werden. Super einfach
und wirkungsvoll.
Eine J-Antenne wird niemals einen Beam
ersetzen. Aber man bekommt eine gute Antenne,
die in kurzer Zeit mit wenig Material einfach
gebaut werden kann.
Details zur Befestigung der Antenne im Bild 4a, 7
und 7a.
HB9NCS und HB9NMT veröffentlichten eine
interessante Kurzdarstellung zur J-Antenne für
144 / 430 MHz.
Funktion des Halbwellenstrahlers:
Die J-Antenne besteht aus drei Teilen. Das sind der Strahler, das Anpassungsglied und
der Anpassungspunkt. Die Antenne ist ein Halbwellenstrahler, der an einem Ende gespeist
wird. Eine Speisung am unteren Strahlerende erscheint bautechnisch günstiger, das hat
aber zur Folge, dass sich dort ein Spannungsmaximum mit hoher Impedanz einstellt.
Daraus könnte sich sich das einzige Problem, die Speisung mit 50 Ω Koaxkabel, ergeben.
Aber keine Angst, das Problem wird sehr simpel gelöst. Man erinnert sich an die
Viertelwellenumwegleitung. Die hohe Impedanz wird über ein 1/4 Λ Kabel transformiert,
das an einem Ende offen und am anderen Ende kurzgeschlossen ist. Das offene Ende der
Viertelwellenbandleitung ist hochohmig, das kurzgeschlossene Ende sehr niederohmig. Wir
produzieren ja einen Kurzschluß, die Impedanz geht also fast gegen Null. Und nun der
'Trick'. Genau zwischen diesen beiden Extremen befindet sich eine Stelle, wo die Impedanz genau 50 Ω beträgt. Das
müssen wir herausfinden und unser Koaxkabel anschließen.
Stromverteilung, Anzahl der Halbwellen und Funktionsskizze der J-Antenne:
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Material zum Bau einer 2m Antenne:
Ca. 1,5m UKW Bandleitung 240/300 Ω
2 bis 3 Meter Koaxkabel RG58/U oder RG174/U
BNC Stecker für das entsprechende Koaxkabel
Kabelbinder
Schrumpfschlauch
Nylonfaden oder Angelschnur zum Befestigen am Aufhängepunkt
Hinweise zum Bau der Antenne:
Wie bereits gesagt, findest du das Material in deiner Bastelkiste. Die
UKW-Bandleitung von 240 Ω ist noch beschaffbar. In Baumärkten wird eine
UKW-Wurfantenne angeboten. Das Kabel ist ca. 1,60 m lang und reicht für den
Bau dieser Antenne. Es ist aber auf den Preis zu achten, denn mehr als 2 Euro
sollte man dafür nicht ausgeben. Oft ist es noch auf Flohmärkten oder bei ebay zu
bekommen. Die untere Abbildung zeigt den schematischen Zuschnitt des
Bandkabels. Das Bandkabel hat einen Verkürzungsfaktor von ca. 0,82 bist 0,84
und ist bei allen Berechnungen zu berücksichtigen. Das obere Kabelende bleibt
offen und wird lediglich mit einem Loch versehen. Daran kann man eine Schlaufe
aus Angelschnur oder nichtleitenden Faden zur Befetigung knippern. Für den
Outdooreinsatz sind alle Lötstellen mit Schrumfschlauch zu überziehen. Alle Anschlüsse sind so kurz wie möglich zu
halten.
Bei dem unteren Bandkabelende sind die beiden Drahtenden kurzzuschließen.
Die beiden Litzestellen darüber sind abzuisolieren aber nicht durchzutrennen. Hier wird das Koaxkabel angelötet. Das ist
der 50 Ω Punkt. Ganz wichtig! Die Abschirmung kommt an das Viertelwellenstück und der Innenleiter an das 3/4 Λ
Gegenstück. Siehe nebenstehende Abbildung.
Möglicher Bauablauf:
Schneide von der UKW Bandleitung ca. 1,5 m ab.
Es ist noch kein Maßzuschnitt! Entferne vorsichtig die
Isolierung an einem Ende ohne die Kupferleitung zu
beschädigen, 15 mm auf beiden Seiten sollten
reichen. Nimm die zwei Kupferdrähte und verdrille
beide. Anschließend die verdrillte Leitung verlöten. Wir
haben einen ‚Kurzschluß’ realisiert, das ist so gewollt.
Die Verbindung beider Drähte sollte so kurz wie
möglich erfolgen, keine großen Schleifen bilden. Damit
ist der untere Teil der Antenne bereits fertig. [Bild 1,
1a]
Als nächstes widmen wir uns der Λ/4 Leitung. Im
berechneten Abstand vom unteren Teil entfernen wir
sorgfältig auf beiden Seiten die Isolation, so ca. 3 bis
5 mm. Nicht das Kupferkabel durchtrennen oder
verletzen. An diese beiden ‚freigelegten’ Kupferdrähte
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wird später das Koaxkabel angelötet. [Bild 2, 2a]
Messe von dem Mittelpunkt des gerade abisolierten
Stücks das geforderte Maß nach oben ab und mache
auf einer Seite des Bandkabels eine Kerbe. Diesmal
wird aber die Kupferlitze mit durchgetrennt. Aber nur
auf einer Seite! Dieser Abschnitt bildet den Λ ¼ Stub.
Der andere Rest der Kupferlitze kann am Bandkabel
verbleiben und stört nicht. [Bild 3, 3a]
An einem Ende des Koaxkabels wird der BNC
Stecker befestigt. Das andere Ende wird an den Λ ¼
Stub gelötet, das ist der 50 Ω Punkt an den beiden
freigelegten Kupferleitungen. Bitte genau beachten,
wo das Geflecht und wo der Mittelleiter des
Koaxkabels an die Λ/4 Leitung angelötet werden!
Geflecht wird an Λ/4 Stub und Mittelleiter an Strahler
gelötet. Siehe Skizze. [Bild 4, 4a]
Zum Schluß wird die Antenne auf ihr genaues Maß
geschnitten. Vom unteren bis zum oberen Teil auf ihre
gesamte Länge.
Etwa 10 mm vom oberen Ende kann mit einem
Locheisen die Fixierung des Aufhängepunktes mittig in
die Bandleitung gestanzt werden. Achtung, nicht die
Kupferlitze beschädigen! [Bild 4]
Die hier angegebenen Längenangaben sind eine gute Basis zum experimentieren.
C -> 32 mm, B -> 421 mm, A -> 1370 mm
Wichtig ist es, den 'Feedpoint' zum Anschluß des 50 Ω Koaxkabels recht gut zu treffen. Die anschließend
durchzuführende Messung von SWR entscheidet, ob nachgebessert werden muß oder nicht. Alles was sich bei ca.
1.5:1 einpendelt ist OK.
Das Koaxkabel sollte nicht kürzer als 2 m sein. Ob nun RG174/ oder RG58/U macht sich nur bei der Dämpfung und
Handlichkeit bemerkbar. Bei 3 m Koaxkabel sehen die Dämpfungen etwa wie folgt aus:
RG174/U bei 145 MHz ca. 1,00 dB, bei 435 MHz ca. 1,80 dB
RG58/U bei 145 MHz ca. 0,50 dB, bei 435 MHz ca. 1,00 dB
aircell5 bei 145 MHz ca. 0,35 dB, bei 435 MHz ca. 0,65 dB
Das ist alles. Antenne aufhängen, Koaxkabel an TRX anschließen und probieren.
Abgleich der Antenne
Ganz einfach.
Wenn die angegebenen Maße eingehalten wurden, beschränkt sich der eigentliche
Abgleich nur auf die Anpassung des 50 Ω Koaxkabels am Punkt x-x.
Es muss die richtige Stelle für den Anschluss des Koaxkabels gefunden werden. Die
Angaben sind schon genaue Richtwerte und man sollte keine Abweichungen im
mm-Bereich zulassen. Mit einer SWR Meßbrücke gleicht man auf günstigstes
Stehwellenverhältnis ab. Am Stehwellenverhältnis erkennt man ganz gut, ob man den
Punkt getroffen hat.
Wer einen Analyser zu Verfügung hat sollte diesen nutzen. Ich habe festgestellt, daß ein
Stehwellenverhältnis s < 1,5 immer zu realisieren ist.
Details in Wort und Bild:
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[Bild 1] Unteres Ende der Bandleitung, beide Drähte durch
Lötbrücke kurzgeschlosssen.
[Bild 2] Freilegen der beiden Litzen und verlöten zum
späteren Fixieren des 50 Ω Abgreifpunktes .
[Bild 3] Unterbrechnung der Litze, Ende der
Viertelwellenleitung.
[Bild 4] Oberes Ende wird zur Stabilisierung mit einem Holz
oder Plasteplättchen auf beiden Seiten angepresst. Das
Loch dient der späteren Befestigung einer Nylonschnur im
Out- oder Indoorbereich.
[Bild 5] Vorbereitetes Stück Koaxkabel zum späteren
anlöten an die 50 Ω Anpassstelle.
[Bild 1a] Enden verkleben und dann mit Schrumpfschlauch
vor Feuchtigkeit schützen.
[Bild 2a] Koaxkabel wird an die offenen Litzen gelötet.
Mittelleiter an Strahler, Geflecht an Viertelwellenleitung.
[Bild 3a] Auch hier die beiden Enden verkleben und dann mit
Schrumpfschlauch vor Feuchtigkeit schützen.
[Bild 4a] Verschrumpfung des oberen Antennenteils zum
besseren Halt. An einer Schleife aus Nylonfaden ist ein
kleiner und leichter Edelstahlhaken befestigt. Dieser wird an
einer beliebigen Stelle zum Aufhängen der Antenne genutzt.
[Bild 6] Rückseite der Anpassstelle. Plaste oder Holzstück
verstärkt das Antennenstück. Damit minimiert sich die
Bruchgefahr beim Transport und den vielen Einsätzen.
[Bild 7] Wäscheklammer. An einer Hebelseite ein Pippel [Bild 7a] Hebelarme der Wäschklammer in Detail.
zum Aufstecken auf die Stitze einer GFK Rute. An der
anderen Hebelseite wurde eine Nylonschlaufe befestigt, die
zum beliebigen aufhänden der Antenen dient
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Umrechnung von cm, mm, inch
In der englischsprachigen Literatur werden die Maße in inch angegeben. Hier eine einfache Umrechnugstabelle zu den
für uns bekannteren Maßeiheiten cm und mm.
Das Inch ist eine englische und US-amerikanische Maßeinheit, was in Deutschland als 'englischer Zoll' bezeichnet wird
und 0,0254 Meter, also 2,54 cm entspricht.
Millimeter [mm] [ ]
Zentimeter [cm] [ ]
Inches [ ]
[Umrechnen][Löschen]
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