Mono­band-Dipol

Mei­ne end­ge­spei­ste Lang­draht­an­ten­ne funk­tio­niert auf dem 20-m-Band und dem 40-m-Band recht gut, mit den genann­ten Kom­pro­mis­sen auch auf 15 m und 10 m. Auf allen genann­ten Bän­dern habe ich etli­che FT‑8 QSOs durch­ge­führt. Bei ein­ge­hen­de­ren Tests habe ich aber jetzt fest­ge­stellt, daß auf dem 10-m-Band schon nach einer Minu­te Dau­er­test mit 50 Watt das Steh­wel­len­ver­hält­nis lang­sam weg­läuft. Nach zwei oder drei Minu­ten geht es dann schlag­ar­tig auf unend­lich. Das­sel­be pas­siert mit 100 Watt auf 15 m, aller­dings dau­ert es da etwa dop­pelt so lan­ge. Auf 40 und 20 m tritt die­ser Effekt zumin­dest nicht inner­halb der ersten zehn Minu­ten auf. Da ist etwas ober­faul. Ent­we­der wird der Über­tra­ger zu heiß oder der Kera­mik­kon­den­sa­tor am Ein­gang des Anpaß­glieds macht Zicken. Das wer­de ich wei­ter prü­fen, wenn das Wet­ter wie­der bes­ser wird. Bis dahin wer­de ich mich noch­mal, zunächst theo­re­tisch, mit dem Anten­nen­bau befassen.

Beim Bau der Lang­draht­an­ten­ne habe ich gelernt, daß es in der Pra­xis nicht tri­vi­al ist, eine Anten­ne für meh­re­re Bän­der zu bau­en, auch wenn sie har­mo­nisch zuein­an­der sind. Auch sind rea­le Über­tra­ger ziem­lich weit vom idea­len Über­tra­ger weg, viel­leicht auch wegen sub­op­ti­ma­ler Wickel­tech­nik. Da gibt es sicher­lich Ver­bes­se­rungs­po­ten­ti­al. Bei­spiels­wei­se habe ich jetzt in dem Balun-Work­shop gele­sen, daß man Ring­ker­ne zum Ver­mei­den von Span­nungs­über­schlä­gen bes­ser nicht mit Kup­fer-Lack-Draht bewickelt, son­dern Sili­kon-iso­lier­te Lit­ze neh­men soll. Das wer­de ich bei näch­ster Gele­gen­heit mal aus­pro­bie­ren. Die dürf­te wegen ihrer Bieg­sam­keit auch viel leich­ter zu ver­ar­bei­ten sein.

Jetzt wer­de ich aber erst mal einen Dipol nach Lehr­buch für ein ein­zi­ges Band bau­en und ihn nach allen Regeln der Kunst auf 50 Ohm Wel­len­wi­der­stand in Band­mit­te trim­men. Ich wer­de ihn auf dem obe­ren Bal­kon auf­hän­gen, der eine Spann­wei­te von gut 5,50 m zulässt. Der Dipol wäre damit etwa 8 m über dem Erd­bo­den, aber das Edel­stahl-Bal­kon­ge­län­der und die nicht weit ent­fern­te Dach­rin­ne wer­den sicher ihren Ein­fluß gel­tend machen. Schön wäre, wenn ich einen Dipol für das 15-m-Band bau­en könn­te. Wenn ich wie­der den star­ren Alu­mi­ni­um-Wei­de­zaundraht neh­me, könn­te die­ser auf bei­den Sei­ten eini­ge zehn Zen­ti­me­ter über­ste­hen ohne daß er wie bei einer Lit­ze wegen der Schwer­kraft durchhängt.

Begin­nen wir mal mit einer Simu­la­ti­on. Dafür emp­fiehlt sich das kosten­lo­se Pro­gramm 4nec2, das man z.B. hier her­un­ter­la­den kann. Bekannt­lich hat ein Dipol im Reso­nanz­fall eine reel­le Impe­danz von etwa 70 Ohm, also etwas abseits der gewünsch­ten 50 Ohm. Das ist nor­ma­ler­wei­se kein Pro­blem, weil es deut­lich inner­halb des Abstimm­be­reichs eines Anten­nen­tu­ners liegt. Hier die Simu­la­ti­on eines 6,85 m lan­gen Dipols (die Band­mit­te bei 21,225 MHz ent­spricht einer Wel­len­län­ge von 14,13 m).

Impedanz eines 685cm Dipols
Impe­danz eines ins­ge­samt 685 cm lan­gen Dipols mit 4nec2 simuliert.

Der Ver­kür­zungs­fak­tors liegt bei etwa 0,97 und die reel­le Impe­danz bei 66 Ohm. 4nec2 kann auch das zuge­hö­ri­ge Smith Dia­gramm darstellen:

Smith-Chart eines insgesamt 685 cm langen Dipols
Smith-Chart des oben gezeig­ten Dipols.

Die simu­lier­ten Wer­te kön­nen im Touch­stone-For­mat als s1p-Datei expor­tiert und mit SimS­mith wie­der ein­ge­le­sen werden:

Wiedereingelesen mit SimSmith
Touch­stone-Datei wie­der­ein­ge­le­sen mit SimSmith.

Der Kreis für ein Steh­wel­len­ver­hält­nis von 1,5 zeigt, daß der Dipol auf dem 15-m-Band bereits ohne wei­te­re Anpas­sungs­maß­nah­men zu benut­zen wäre. SimS­mith bie­tet aller­dings die Mög­lich­keit, eine Anpas­sung auf 50 Ohm mit einem LC-Glied zu erreichen:

Anpassung auf 50 Ohm
Anpas­sung mit einem LC-Glied auf 50 Ohm

Man sieht hier an der oran­gen Linie, daß der Kon­den­sa­tor die Impe­danz zunächst in den kapa­zi­ti­ven Bereich ver­schiebt und die Spu­le (grün) sie wie­der in Rich­tung zum induk­ti­ven Bereich ver­schiebt. Auf den Kon­den­sa­tor kann man kom­plett ver­zich­ten, wenn man nicht bei einer reel­len Impe­danz star­tet, son­dern im kapa­zi­ti­ven Bereich eines Dipols. Das ist dann der Fall eines ver­kürz­ten Dipols mit Ver­län­ge­rungs­spu­le. Bei einem Dipol mit 6,15 m Gesamt­län­ge sieht das dann fol­gen­der­ma­ßen aus:

Anpassung verkürzter Dipol auf 50 Ohm
Anpas­sung des ver­kürz­ten Dipols mit Ver­län­ge­rungs­spu­le auf 50 Ohm

Wel­che Art der Anpas­sung nun letzt­lich bes­ser ist, bleibt abzu­war­ten. Nor­ma­ler­wei­se wird man den Dipol in reso­nanter Län­ge ohne eige­ne Anpas­sung ver­wen­den und den Anten­nen­tu­ner an der ande­ren Sei­te des Koax­ka­bels sei­ne Arbeit machen las­sen. Wegen der begrenz­ten Ver­hält­nis­se auf unse­rem Bal­kon wer­de ich aber die ver­kürz­te Anten­ne mit Ver­län­ge­rungs­spu­le aus­te­sten, sobald das Wet­ter bes­ser wird und die Tage län­ger werden.

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