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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Multiband-Halbwellenantenne. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / HF-Antennen Seit Beginn der Entwicklung der Kurzwellen sind Funkamateure ständig an Drahtantennen interessiert, deren Emitterlänge gleich oder einem Vielfachen der halben Wellenlänge ist und deren Anregung vom Ende des Emitters aus erfolgt. In der englischen Literatur werden solche Antennen als EFHW bezeichnet, was für „end-fed half wave“ (end-fed half wave) Antenna steht. Die vielleicht bekannteste davon ist die Fuchs-Antenne, bei der die Anregung des Emitters durch einen zusätzlichen, auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Parallelschwingkreis erfolgt. Viele Menschen reizt die Tatsache, dass es laut Fuchs im Gegensatz zu den meisten einfachen Antennen (viele Drahtantennen, GPs usw.) keiner guten „Masse“ oder „Funkmasse“ (Waagen) bedarf. Diese Aussage ist falsch, obwohl sich diese Antenne ohne offensichtliche Gegengewichte tatsächlich als effizient erwiesen hat. Es stellt nur geringe Anforderungen an sie (nicht die gleichen wie beispielsweise an GP), und ihre Rolle wird oft von dem gespielt, was an den Anpassungskreis angeschlossen ist (Einspeisung, Sendergehäuse). Obwohl es sich bei der EFHW-Antenne tatsächlich um eine Multiband-Antenne handelt, hat sie heute einen kleinen Nachteil: Sie funktioniert problemlos nur auf mehreren („alten“) HF-Bändern. Und jetzt gibt es bereits einige davon, die nicht in dieses Raster fallen. Der zweite Nachteil besteht darin, dass solche Antennen mit einer konstanten elektrischen Länge des Senders in unterschiedlichen Reichweiten unterschiedliche Strahlungsmuster aufweisen. Aber absolut alle Antennen dieser Art haben diesen Nachteil, angefangen bei WINDOM. Allerdings verschließen sie dabei immer die Augen, da es unter realen städtischen Bedingungen nicht immer möglich ist, auch nur eine Drahtantenne zu installieren. Die Ausgangsimpedanz moderner Transceiver und Sender ist niedrig (normalerweise 50 Ohm), was bedeutet, dass ein Anpassungsgerät erforderlich ist, um eine Halbwellenantenne anzutreiben, die eine hohe Eingangsimpedanz (bis zu mehreren Kiloohm) hat. Dabei kann es sich um einen Parallelschwingkreis, wie bei der Fuchs-Antenne, und verschiedene LC-Schaltungen handeln. Der Nachteil solcher Anpassungsgeräte in einer Mehrbandantenne ist die Notwendigkeit des Umschaltens und Abstimmens beim Übergang von Bereich zu Bereich. Breitband-Hochfrequenztransformatoren auf Ferrit-Magnetkernen werden seit langem in Transistorverstärkern, insbesondere in Breitband-Leistungsverstärkern, eingesetzt. Daher sollte man sich nicht wundern, dass die Idee entstand, einen Halbwellenemitter vom Ende her durch einen solchen Transformator zu speisen. Der Gewinn liegt klar auf der Hand: Bei Reichweitenänderungen ist das Einschalten des passenden Gerätes nicht erforderlich. Eine der Optionen für eine solche Antenne wurde von der niederländischen Kurzwellenantenne PD7MAA [1] vorgeschlagen. Er nutzte es für die Arbeit auf dem Feld, aber auch als Schreibgerät in der Stadt eignet es sich. Schließlich sind viele Kurzwellenempfänger gezwungen, ihre „Antennenfarm“ auf eine Drahtantenne zu beschränken, die aus dem Wohnungsfenster zu einem nahegelegenen Mast oder Baum reicht. Er implementierte zwei Versionen der Antenne – eine für die Bänder 80, 40, 20, 15 und 10 Meter und die andere für die Bänder 40, 20 und 10 Meter. Sie unterscheiden sich lediglich im Design des Emitters. Eine Variante der Antenne für 40, 20 und 10 Meter und ihr passendes Gerät ist in Abb. dargestellt. 1. Für sie gilt A = 10,1 m, B = 1,85 m.
Sein Emitter besteht aus einem Halbwellendrahtstück (für eine Reichweite von 20 Metern), einer Induktivität L1 und einem dieser Spule nachgeschalteten relativ kurzen Drahtstück. Die Induktivität der Spule L1 ist so gewählt (34 μH), dass zusammen mit dem zweiten Drahtstück die elektrische Länge des Emitters nahezu der halben Wellenlänge im Bereich von 40 Metern entspricht. Auf den Bändern von 20 und 10 Metern fungiert dieser Induktor als Drossel, indem er praktisch das zusätzliche Segment vom Hauptteil des Strahlers „abschneidet“, und seine Länge entspricht einer halben Wellenlänge im Bereich von 20 Metern und einer Wellenlänge auf einer Reichweite von 10 Metern. Dadurch werden in allen drei Bereichen „Halbwellen“-Strahler an das passende Gerät angeschlossen. Die Verteilung der Ströme über den Emitter für diese Bereiche ist in Abb. dargestellt. 2.
Der Induktor L1 ist auf einen Kunststoffrahmen mit einem Durchmesser von 19 mm gewickelt und verfügt über 90 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 1 mm. Das Anpassungsgerät erwies sich als äußerst einfach – ein Breitband-HF-Transformator T1 und ein Korrekturkondensator C1. Es ist in einer kleinen Plastikbox untergebracht (Abb. 3). Der Transformator basiert auf dem Magnetkreis FT 140-43 von Amindon. Seine Primärwicklung hat 2 Windungen, die Sekundärwicklung 16 Windungen. Die Wicklungen sind mit einem Draht mit einem Durchmesser von 1 mm umwickelt.
Die Sekundärwicklung, wie in Abb. 3 ist in zwei Teile mit jeweils 8 Windungen unterteilt, die entlang des Rings verteilt sind. Ein Merkmal des Aufbaus dieses Transformators besteht darin, dass der Draht der Primärwicklung und der Draht der ersten beiden Windungen der Sekundärwicklung (unten in Abb. 3) miteinander verflochten sind. Dies ist auch in Abb. deutlich zu erkennen. 3. Der Kondensator C1 dient zur Korrektur des Frequenzgangs des Anpassgeräts im 28-MHz-Band (10 Meter). Seine Kapazität kann im Bereich von 100 ... 150 pF liegen. Es muss für 1000 V ausgelegt sein. Am Gehäuse des Anpassgeräts ist der koaxiale HF-Stecker XW1 zum Anschluss des vom Transceiver kommenden Kabels und der E1-Anschluss zum Anschluss des Antennenstrahlers angebracht. Dieses Anpassgerät ist für eine Transceiverleistung von ca. 100 Watt ausgelegt. Eine andere Version der PD7MAA-Antenne, die für den Betrieb in den Bändern 80, 40, 20, 15 und 10 Meter ausgelegt ist, unterscheidet sich nur in der Größe des Emitters und der Induktivität der L1-Spule. Für ihn betragen die Abmessungen A = 20,35 m und B = 2,39 m, und die Spule hat eine Induktivität von 110 μH. Es ist ebenfalls auf einen Rahmen mit einem Durchmesser von 19 mm gewickelt – 260 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 1 mm. Es ist notwendig, an der Zuleitung am Transceiver eine Kabeldrossel zu installieren (z. B. einen Ferrit-„Riegel“ anzubringen) und es empfiehlt sich, kurze Gegengewichte an das passende Gerät anzuschließen. Ihre Länge ist nicht kritisch – für eine Fuchs-Antenne wird in der Literatur eine Länge von etwa 0,05λ empfohlen. Die Strahlerabstimmung für beide Antennenoptionen beginnt im Hochfrequenzbereich. Der Induktor L1 ist kein guter „Rejektor“ (Falle, wie beim Antennentyp W3DZZ), daher kann das zweite Segment des Strahlers (B) die Resonanzfrequenz des Strahlers geringfügig beeinflussen. Dementsprechend kann eine gewisse Korrektur seiner Induktivität erforderlich sein. Im niedrigsten Frequenzbereich beschränkt sich die Abstimmung darauf, die Länge von Segment B so auszuwählen, dass die elektrische Länge des Emitters (seine Resonanzfrequenz) in diesem Bereich (40 bzw. 80 Meter) nahe an einer „halben Welle“ liegt. Das amerikanische Unternehmen PAR Electronics produziert mehrere Antennen dieses Typs, darunter eine Antenne namens EF-10/20/40 MKII für 40, 20 und 10 Meter [2]. Interessante Testdaten sind im Internet verfügbar [3, 4]. Diese Antenne verfügt über ein passendes Gerät, das für eine geringere Belastbarkeit (25 Watt) ausgelegt ist, kommt aber ansonsten der PD7MAA-Antenne sehr nahe. Auf Abb. In Abb. 4 zeigt ein Foto des Kits zur Installation dieser Antenne.
Nach Angaben des Unternehmens beträgt seine Bandbreite im Bereich von 20 Metern bezogen auf SWR = 1,5 etwa 500 kHz. Bei einer Reichweite von 40 Metern beträgt sie etwa 140 kHz, bezogen auf SWR = 2, und bei einer Reichweite von 10 Metern etwa 900 kHz, bezogen auf SWR = 1,5. Diese Daten entsprechen einem Abzweig mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm. Mit anderen Worten: Das sind sehr ordentliche Bandbreitenwerte für eine einfache Multiband-Antenne. Die Antennenbeschreibung enthält Daten, die beim Abstimmen der PD7MAA-Antenne nützlich sein können. Eine Änderung der Länge des Hauptteils des Strahlers und seines Zusatzsegments (A und B in Abb. 1) um 1 Zoll (2,5 cm) führt zu einer Verschiebung der Bandbreite um 30...35 kHz. Literatur
Autor: Boris Stepanow (RU3AX)
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