UKW - Antennen

Ums gleich vorweg zu nehmen: Antennen sind bezüglich ihrer Komplexität etwa gleich einzustufen wie Frauen, also eher obere Kategorie... Ich werde versuchen, hier in naher oder ferner Zukunft und im Rahmen der Speicherkapazität des Servers einiges darüber zu vermitteln (über die Antennen...)  Weiter unten gibts vorerst mal einige wichtige Begriffe.

Für Interessierte gibt es ein hervorragendes Buch:

Rothammels Antennenbuch, DARC Verlag, ISBN 3-88692-033-X

Mit knapp 1000 Seiten beinhaltet es eigentlich alles Wissenswerte rund ums Thema Antennen. Wer nicht gleich ein Studium in Nachrichtentechnik machen will, tut sich aber gut daran eine erprobte Antenne von hier nachzubauen oder eine zu kaufen. Oft ist der Kauf sogar nur unwesentlich teurer und "da weiss man, was man hat". Eventuell...

Sollte man irgendwo eine Empfangsantenne herumliegen haben oder zu den glücklichen gehören die so was auf dem Schrott finden, kann man sie anhand dieser Anleitung zu einer sendefähigen Antenne umbauen. Das Ergebnis wird nicht ganz optimal sein, da mangels Wissen über Impedanz der umzubauenden Antenne eine korrekte Anpassung schwierig möglich ist. In der Praxis funktioniert`s aber recht gut und ob das SWR Meter 1:1 oder 1:1,5 anzeigt ( ~ 4 % Leistungsverlust) ist im Empfänger kaum zu hören. Das wird durch den Gewinn von z.B. einer 3 Element Yagi (~3 dBd) um ein weites wieder gut gemacht.

 

Einige wichtige Begriffe...

 

Bilderbuchbeispiel einer Sinuskurve...  :)

 

Wellenlänge λ (Lambda):

Wie auf der schönen Sinuskurve oben zu sehen, entspricht  die Wellenlänge dem Abstand zweier benachbarten Punkte gleicher Phasenlage. Eine Wellenlänge entspricht also immer einer kompletten Schwingung von 360 Grad.

Frequenz  in Hz (Hertz):

Die Frequenz in Hz entspricht der Anzahl  Schwingungen pro Sekunde. 1 Schwingung = 1 Hz = 1 λ
1 kHz    =  1000 Hz
1 MHz  =  1000 kHz    = 1`000`000 Hz
1 GHz   =  1000 MHz  = 1`000`000 KHz  =  1`000`000`000 Hz

Wellenausbreitung: 

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von elektromagnetischen Wellen im freien Raum entspricht der Lichtgeschwindigkeit (300`000 km/s). Eigentlich ist in unserer Atmosphäre ist die Ausbreitung der Wellen etwas langsamer, der Unterschied ist aber in der Praxis unerheblich, weshalb in der Hochfrequenztechnik allgemein mit  c = 300`000`000 m/s gerechnet wird.

Das führt nun zwangsläufig zur Berechnung der Wellenlänge λ, eine wichtige Grösse in der  Antennentechnik:

Formeln zur Berechnung der Wellenlänge Lambda

Ein Beispiel für die Wellenlänge in Meter für 98 MHz:

λ = 300`000`000 : 98`000`000 = 300 : 98 ≈ 3.0612

Man spricht daher beim UKW Rundfunk (88 MHz ... 108 MHz) auch vom 3 Meter Band.

 

Antennenformen:

Einige gebräuchliche Antennen für UKW Sender sind

Gebräuchliche Antennen für UKW Sender

 

 

a)  der gestreckte und

b)  der gefaltete Halbwellendipol

 

 

 

c)  die 3 Element Richtantenne mit Reflektor,      Strahler und Direktor

 

 

 

d)  die λ/4 Groundplane

 

 

 

 

Die beiden Dipole und die Groundplane sind Rundstrahler, d.h. sie strahlen in alle Richtungen gleichmässig, während die Yagi in Abhängigkeit von der Anzahl Direktoren die Energie mehr oder weniger gebündelt in eine Hauptstrahlrichtung abgibt. In dieser Richtung entsteht dadurch ein Leistungszuwachs, der in der Antennentechnik als Gewinn bezeichnet wird. Wie stark dieser Gewinn ist wird in dB ausgedrückt, bezogen auf den Dipol (dBd), oder auf den Isotropenstrahler (dBi). Der Isotropenstrahler ist eine in der Praxis nicht realisierbare Antenne und dient ausschliesslich als Bezug bei Berechnungen.

Die wohl am häufigsten anzutreffenden Antennen sind die Dipole. Sie dienen auch in der Yagi als strahlendes Element. Da die Eingangsimpedanz mit 60 Ohm für den gestreckten, bzw. 240 Ohm für den Faltdipol von der Impedanz des Senders abweicht, ist eine Anpassung nötig. Ebenfalls muss für die Speisung mit unsymmetrischem Koaxkabel eine Symmetrisierung vorgenommen werden. Die Groundplane hat mit 4 Radials in einem Winkel von 45% eine Impedanz von 50 Ohm und kann direkt an ein Koaxkabel angeschlossen  werden. Da bei ihr das Strommaximum am Fusspunkt des Strahlers liegt, muss dieser gut isoliert befestigt sein.

 

Anpassen der Antenne:

Baut man sich eine Antenne, so muss diese abgestimmt und angepasst werden. Mit Abstimmen ist Antenne auf Resonanz bringen gemeint, also die Strahlerlänge der Frequenz anzupassen. Es gibt hier eine gute Excel-Tabelle, mit der sich die exakte Strahlerlänge mit Verkürzungsfaktor für die gewünschte Frequenz berechnen lässt. Man kann mit dieser Tabelle ebenfalls die Länge von diversen Koaxkabeln berechnen, was z.B. fürs BALUN bauen ganz hilfreich ist.

Anpassen  bedeutet die Antenne der Impedanz des Senders bzw. der Speisungleitung anzugleichen. Will man eine symmetrische Antenne mit einem unsymmetrischen Kabel (Koax) speisen, muss zusätzlich wie bereits weiter oben erwähnt eine Symmetrisierung mit einem BALUN (engl. BALanced UNbalanced) vorgenommen werden.

Zu diesen Dingen aber zu einem anderen Zeitpunkt mehr, da  zum guten Verständnis eine Menge dazu gehört. Und für das fehlt mir momentan  Zeit und Lust...

Aber für etwas gibts ja noch das Senderbau-Forum...

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