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Deutschland-Rundspruch des DARC e.V.

Der wöchentliche Deutschland-Rundspruch des DARC e. V. als Podcast Deutschland-Rundspruch des DARC e.V.
  • Deutschland-Rundspruch Nr. 20/2024 – 20. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 19/2024 – 19. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 18/2024 – 18. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 17/2024 – 17. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 16/2024 – 16. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 15/2024 – 15. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 14/2024 – 14. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 13/2024 – 13. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 12/2024 – 12. KW
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  • Deutschland-Rundspruch Nr. 11/2024 – 11. KW
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Eigenbau G5RV mini

Der G5RV-Mini ist eine verkürzte Version des beliebten G5RV-Drahtantennendesigns und wurde entwickelt, um Platz zu sparen, während immer noch gute Leistung im Amateurfunkbandbereich bietet. Hier ist eine allgemeine Anleitung für den Eigenbau einer G5RV-Mini-Antenne:

Materialien und Werkzeuge:

Koaxialkabel: Sie benötigen ein Koaxialkabel mit einem charakteristischen Wellenwiderstand von 50 Ohm. RG-58 oder RG-8X sind gängige Optionen.

Kupferdraht: Verwenden Sie isolierten Kupferdraht mit einem Durchmesser von etwa 1,8 bis 2,5 Millimetern.

Balun: Ein 1:1-Balun ist wichtig, um das Koaxialkabel mit der Drahtantenne zu verbinden.

Stützmast: Ein Mast oder eine Halterung, um die Drahtantenne aufzuhängen.

Isolatoren: Sie benötigen Isolatoren, um den Draht zu spannen und zu isolieren.

Schritte:

Berechnen Sie die Drahtlängen: Die genauen Längen der Antennendrähte hängen von den Amateurfunkbändern ab, auf denen Sie arbeiten möchten. Normalerweise besteht eine G5RV-Mini aus einem Hauptdraht und einem Verlängerungsdraht. Die Hauptdrahtlänge beträgt etwa 20 Fuß (ca. 6 Meter), während der Verlängerungsdraht etwa 16,5 Fuß (ca. 5 Meter) lang ist. Sie können die Längen anpassen, um sich an die gewünschten Bänder anzupassen.

Befestigen Sie die Isolatoren: Befestigen Sie Isolatoren an den Enden der Drahtstücke.

Verbinden Sie die Drähte mit dem Balun: Verbinden Sie den Hauptdraht mit einem Drahtanschluss am Balun und den Verlängerungsdraht mit einem anderen Anschluss.

Verlegen Sie das Koaxialkabel: Verbinden Sie das Koaxialkabel mit dem Balun und führen Sie es zu Ihrem Amateurfunkgerät. Achten Sie darauf, das Koaxialkabel nicht zu straff zu spannen, um Belastung auf den Balun zu vermeiden.

Installieren Sie die Antenne: Hängen Sie die Antenne mit dem Hauptdraht auf. Idealerweise sollte der Hauptdraht in einer Höhe von etwa 10 bis 30 Fuß (3 bis 9 Meter) über dem Boden aufgehängt sein, und der Verlängerungsdraht sollte in einem Winkel von etwa 90 Grad zum Hauptdraht verlaufen. Dies hilft, die gewünschten Amateurfunkbänder abzudecken.

Stimmen Sie die Antenne ab: Schließen Sie Ihr Koaxialkabel an das Funkgerät an und stimmen Sie die Antenne ab, um die optimale Anpassung für die gewünschten Bänder zu finden.

Es ist wichtig zu beachten, dass der G5RV-Mini nicht für alle Bänder ideal ist, aber er bietet eine breite Abdeckung und kann in begrenzten Platzverhältnissen nützlich sein. Experimentieren Sie mit der Antenne und passen Sie sie an Ihre Bedürfnisse an. Denken Sie daran, dass die Leistung einer Antenne stark von ihrer Installation und Umgebung abhängt.

Eigenbau G5RV mini

Die G5RV in mehreren Längen

 

 

5 Nichtresonante Multiband-Dipole
Ist es zwingend erforderlich, einen Dipol in Resonanz zu betreiben, um Hochfrequenzenergie auszustrahlen? Nein, das ist nicht notwendig. Eine Antenne strahlt stets aus, sobald in ihr ein Hochfrequenzstrom fließt und ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Die dem Antennensystem zugeführte Hochfrequenzenergie wird entweder in Form von elektromagnetischer Strahlung oder Verlustwärme abgegeben. Sie kann nicht auf andere Weise verschwinden. Die Hauptverursacher von Verlustwärme sind Induktivitäten mit Ferritkernen im Tuner oder Balun, dielektrische Verluste im Zuführungskabel (Feeder) und ohmsche Verluste in den Drähten der Antenne, des Feeders und der Spule. Ein resonanter Dipol erleichtert lediglich die Anpassung an den Feeder und den Sendetransmitter (TX), da er einen realen und niedrigen Fußpunktwiderstand aufweist.

Der Artikel von WB5IIR mit dem Titel "The easy way" [10] über nichtresonante Dipole und deren Anpassung ist äußerst empfehlenswert und erfrischend zu lesen.

Wenn wir nun beabsichtigen, einen Dipol beliebiger Länge (Random-Length-Dipol) mit beliebigen Frequenzen im Kurzwellenbereich zu betreiben, werden wir in der Regel Impedanzen mit kapazitiven oder induktiven Blindkomponenten am Fußpunkt vorfinden, die weit von den gewünschten 50 Ohm abweichen, die der Sendetransmitter "sehen" möchte. Dies führt zu einem mehr oder weniger hohen Stehwellenverhältnis (SWR). Um Verluste in der Zuleitung zu minimieren, sind daher symmetrische Anordnungen die bevorzugte Wahl, wie zum Beispiel sogenannte "Hühnerleitern" oder allgemein "Feeder". Für diejenigen, die es einfacher haben möchten, gibt es die Option, 450-Ohm-Wireman-Leitungen zu verwenden, trotz möglicher Nachteile bei schlechtem Wetter und gelegentlich schwer handhabbaren hohen Strömen und Spannungen in komplexen Anpassungssituationen. Ein Antennentuner ist weiterhin erforderlich, um die Blindkomponenten auszugleichen, die Impedanzen anzupassen und das symmetrische Signal (ausgeglichene Dipol + Feeder) in ein unsymmetrisches Signal (Koaxialkabel und TX) mit Hilfe eines Baluns (ausgeglichener - unausgeglichener) umzuwandeln.

Das räumliche Strahlungsverhalten, insbesondere weit entfernt von einer halben Wellenlänge (λ/2) und in Form eines mehr oder weniger verzweigten Kleeblatts, spielt in begrenzten räumlichen Umgebungen keine entscheidende Rolle. Man muss nehmen, was verfügbar ist. Wie dies möglich ist, wird in [19] von DG0SA erläutert.

Fazit: Nichtresonante Dipolantennen erfordern symmetrische Zweidrahtleitungen, wie etwa "Hühnerleitern", und einen symmetrischen Antennentuner, der auch mit komplizierten Impedanzen und Blindkomponenten umgehen kann. Mit diesen beiden Komponenten können die Längen der Strahler und des Feeders mehr oder weniger nach Belieben gewählt werden. Doch bevor wir uns weiter mit resonanten Halbwellendipolen beschäftigen, wollen wir einen Blick auf andere verfügbare Optionen werfen.

 

 

5.1  G5RV-Dipol

Die bisherigen Überlegungen zur Dipolantenne haben zu folgenden Erkenntnissen geführt: Dipole müssen nicht unbedingt auf die Resonanzlänge von λ/2 gebracht werden. Die Strahler können auch in einem Winkel angeordnet sein, und die Dipollänge kann in gewissem Maße verkürzt werden. Die Nutzung auf verschiedenen Bändern ist ebenfalls möglich, sei es mit Feeder-Leitungen wie Hühnerleiter oder Wireman. Dennoch erfordert die Anpassung an verschiedene Frequenzen in der Regel einen Antennentuner (ATU), der bereits verfügbar ist.

Als ich meinen befreundeten Funkamateuren von meiner Wahl der "G5RV"-Antenne erzählte, stieß ich auf breite Zustimmung. Diese Antenne, entwickelt von Louis Varney, G5RV, Ende der 1940er Jahre und 1958 veröffentlicht, wird allgemein als äußerst vielseitige Antenne angesehen. Interessanterweise war ursprünglich nicht geplant, sie als Multibanddipol zu verwenden, wie aus Internetquellen hervorgeht.

 

antenne501 g5rv 1

Abb. 5.1: G5RV-Dipol.

Es sollte eine 20-Meter-Antenne sein, die idealerweise auch für andere Frequenzbänder geeignet ist und in Mr. Varney's Garten untergebracht werden kann. Tatsächlich handelt es sich um einen 3/2-Wellenlänge-Dipol für das 20-Meter-Band mit einer Fußpunktimpedanz von etwa 100Ω. Bei der Verwendung einer symmetrischen Antennenzuführung bei der Abstimmfrequenz von 14,15 MHz fungiert diese als ein λ/2-Impedanztransformator, der die Antennenimpedanz 1:1 weitergibt. Aufgrund der Tatsache, dass die damaligen Röhrensender eine höhere Impedanz aufwiesen als moderne Halbleiterendstufen, ist die Kombination aus einer 100Ω-Antennenimpedanz und einem 75Ω-Koaxialkabel oder Twinlead recht gut geeignet.

Die Gesamtlänge des Strahlers (L1) lässt sich wie folgt berechnen, wobei n die Anzahl der Halbwellen (hier 3), 0,05 der Verkürzungsfaktor VF (hier VF=0,95) und f die Frequenz (14,15 MHz) ist:

L1 (ft) = 492 * (n - 0,05) / f
L1 (m) = 150 * (n - 0,05) / f

Mit diesen Werten ergibt sich L1 = 102,57 Fuß, was etwa 31,27 Meter entspricht (1 Fuß = 0,3048 Meter). Varney hat die Länge auf 102 Fuß gerundet und erklärte, dass das gesamte Antennensystem (Strahler plus Zuführung) durch Verwendung eines Anpassungsnetzwerks in Resonanz gebracht wird. Dies erfolgt durch Hinzufügen einer Teillänge des Zuführungskabels.

Für alle anderen Bänder dient die λ/2-lange Zuführung bei 14,15 MHz als "make-up section", um die fehlende Länge der Wellen für diese Bänder auszugleichen. Mit anderen Worten, das Zuführungskabel ergänzt das fehlende Stück der Wellenlänge, das nicht mehr auf den Strahler passt.

Die elektrische Länge der Zuführung beträgt λ/2 bei 14,15 MHz, und die mechanische Länge lässt sich wie folgt berechnen:

L2 (m) = (150 * VF) / f.

 

Feeder-Art VF Feeder-Länge L2 (m)
Hühnerleiter (open wire) 0,97 10,28
450 Ω Wireman (window line) 0,90 9,54
240 Ω Flachkabel (TV twin lead) 0,82 8,69

Tab. 5.1: G5RV-Feederleitungen.

Der beeindruckende Erfolg dieser Antenne wurde gewährleistet, da sie einen Betrieb ohne Tuner auf den Frequenzbändern 80, 40 und 20 Meter ermöglicht, während in den anderen Bändern aufgrund hoher Blindanteile ein Tuner erforderlich ist. Wer mehr Informationen sucht, kann bei einer Google-Suche nach "G5RV" etwa 220.000 Ergebnisse finden, die zum Vertiefen einladen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die G5RV-Antenne nicht als Universalantenne ohne Tuner-Betrieb mit niedrigem SWR auf allen Kurzwellenbändern geeignet ist. Die kritischen Anmerkungen am Ende von Abschnitt 5.2, die für die "Ohne Tuner Bänder" 80, 40 und 20 Meter der G5RV gelten, sind gleichermaßen relevant.

 

5.2  ZS6BKW-Dipol

Die Planung meiner Antennenanlage für eine G5RV war unbefriedigend, da die erforderlichen 2 x 15,5 Meter mit einem Winkel von über 90 Grad nicht auf meinem Grundstück untergebracht werden konnten, während ich mich an ein bewährtes Design halten wollte. Doch im Laufe der Zeit gab es Weiterentwicklungen der G5RV, wie die ZS6BKW, die für die KW-Bänder 40, 20, 17, 12 und 10 Meter ohne Antennentuner geeignet ist und mit Antennentuner auch für 80, 30 und 15 Meter. Das klingt nach der idealen Lösung, oder?

Seltsamerweise sind im Internet kaum Originalartikel von Brian Austin, G0GSF (ehemals ZS6BKW), zu finden. Einige informative Quellen sind in [12] bis [18] aufgeführt. Gemäß diesen Quellen hat Brian Austin im Jahr 2007, als die WARC-Bänder 12, 17 und 30 Meter eingeführt wurden, begonnen, die Mängel der G5RV, die diese Bänder nicht abdeckte, zu überdenken. Mithilfe eines Computerprogramms konnte er die Länge des Strahlers (L1) und des Zuführkabels (L2) sowie die Zuführimpedanz so anpassen, dass ein Betrieb auf 40, 20, 17, 12 und 10 Meter ohne Antennentuner und mit Antennentuner auf 80, 30 und 15 Meter möglich wurde. Am Ende dieses Abschnitts werde ich kritische Anmerkungen dazu machen.

Das Ergebnis der ersten Modifikation der ursprünglichen G5RV ist in den Quellen [12], [13] und [15] zu finden, wobei L1 und L2 als mechanische Längen angegeben sind:

[12]: L1 = 28,5 Meter (2 x 14,25 Meter), L2 = 13,3 Meter (mit VF nicht näher spezifiziert).
[13] (eine Abschrift des Originalartikels): L1 = 28,4 Meter (2 x 14,2 Meter), L2 = 11,1 Meter (300Ω-Flachkabel) - unter Verwendung eines VF von 0,85 ergäbe sich L2 = 13,06 Meter.
[15] (mit ausführlichen Berechnungen mit NEC4): L1 = 28,4 Meter (bezogen auf 7,1 MHz), L2 = 13,6 Meter (bezogen auf 7,1 MHz).
In [18] wird ein Berechnungsschema angegeben: L1 = 1,35 Wellenlängen bei 14,2 MHz, was L1 = 28,52 Meter entspricht, und L2 = 0,62 Wellenlängen bei 14,2 MHz, was L2 = 13,11 Meter * VF ergibt.

Es scheint auch eine Nachfolgeversion mit einem handelsüblichen Zuführkabel zu geben, wie es in [14] beschrieben wird: L1 = 27,5 Meter (2 x 13,75 Meter) und L2 = 12,2 Meter (450Ω Wireman window line CQ553) - unter Verwendung eines VF von 0,90 ergäbe sich L2 = 13,56 Meter.

Die geringfügigen Unterschiede in den angegebenen Längen in den Quellen [12], [13], [15] und [18] können wahrscheinlich auf unterschiedliche lokale Gegebenheiten der Antennenaufstellungen und die Verwendung unterschiedlicher Drahtarten zurückgeführt werden. Drähte und Litzen mit unterschiedlichen Isolierungen haben leicht unterschiedliche Verkürzungsfaktoren. Daher ist es wichtig, Anpassungen vorzunehmen, insbesondere wenn man ohne Antennentuner auskommen möchte.

Ähnlich wie bei der G5RV (siehe Abbildung 5.1) sollte der Transceiver über ein beliebig langes 50Ω-Koaxialkabel ohne Balun direkt mit dem Zuführkabel verbunden werden können. Dies mag jedoch nicht die beste Idee sein, da bei Verzicht auf einen Antennentuner ein Balun für unbekannte Impedanzen zwischen dem Zuführkabel und dem 50Ω-Transceiver erforderlich ist, wie bei DG0SA beschrieben.

Insgesamt handelt es sich bei der ZS6BKW um eine fast "wunderbare" Antenne. L. B. Cebik, W4RNL, bemerkt dazu treffend in "The G5RV Antenna System Re-Visited Part 3: The Almost-No-ATU G5RV-Type Antenna" [15]:

"Von 80 bis 10 Metern bietet Austin's System unter den meisten Bedingungen auf 5 von 8 Bändern eine akzeptable Anpassung ohne Antennentuner. Dies ist das beste Ergebnis, das ich von allen Systemen kenne."

Ein paar Jahre nach meinem Artikel bestätigte Thilo, DL9NBJ, in "ZS6BKW Antenne – Wunderantenne für 5 Bänder.." mit detaillierten Bauanleitungen und Messungen die Vorteile der ZS6BKW-Antenne.

Trotz aller vielversprechenden Beschreibungen sollte man bedenken, dass das Aufhängen einer Antenne und sofortiges Funken nicht immer so reibungslos verläuft, wie es zunächst erscheinen mag. Es gibt viele Einflussfaktoren wie Antennenhöhe über dem Boden, Antennenkonfiguration (gestreckt, gewinkelt, geneigt), Art des Zuführkabels (offene Leiter, Wireman usw.), Bodenbeschaffenheit, Umgebung (Gebäude, Bäume) und sogar das Wetter, die sich gegen uns auswirken können, insbesondere wenn die Antenne ohne Antennentuner betrieben wird. Die Erwartung, dass man ohne Antennentuner auf den Bändern 40, 20, 17, 12 und 10 Meter mit einer gekauften, nachgebauten oder berechneten Antenne arbeiten kann, die passend angepasst ist, ist möglicherweise zu optimistisch. Beachten Sie, dass dies ohne Antennentuner der Fall ist.

 

antenne502 zs6bkw swr 1 60mhz

Abb. 5.2: ZS6BKW DL6GL 1 bis 60MHz ohne Antennentuner.

"Die Aussage 'Ohne Antennentuner' ist nicht ganz präzise. Bei der vorliegenden Messung war der Antennentuner angeschlossen, jedoch auf den Modus 'Durchzug' eingestellt. Ohne aktiviertes L/C-Anpassungsglied hatte die Antenne bis auf Streukapazitäten und Leitungsinduktivitäten nur den Balun als wirkungsvolles Element. Die Amateurfunkbänder sind in hellblauer Farbe gekennzeichnet. Obwohl es vielversprechende SWR-Minima gibt, befinden sie sich in der Nähe der Bänder. Die besten, wenn auch nicht überzeugenden Ergebnisse zeigen sich auf den 40- und 20-Meter-Bändern."
antenne503 zs6bkw swr 6.5 8mhz

Abb. 5.3: ZS6BKW DL6GL 6,5 bis 8,0MHz (40m) ohne Antennentuner.

antenne504 zs6bkw swr 13 15mhz

Abb. 5.4: ZS6BKW DL6GL 13 bis 15MHz (20m) ohne Antennentuner.

Mein Antennensystem, bestehend aus einem Dipol und einem Zuführungskabel, war ursprünglich nicht für den Betrieb ohne einen Antennentuner ausgelegt. Mit dem Einsatz eines symmetrischen Antennentuners war es jedoch problemlos möglich, das Stehwellenverhältnis (SWR) in den Bändern auf die gewünschten Minima zu optimieren. Ohne den Antennentuner stehen nur begrenzte Anpassungsoptionen zur Verfügung, wenn die Antenne installiert ist. Die einzige variable Komponente ist die Länge des Zuführungskabels, die so optimiert werden muss, dass sie die Fußpunktimpedanz der Antenne möglichst nahe an 50 Ohm am TRX-seitigen Ende des Zuführungskabels mit einem SWR von weniger als 2 für eine breite Palette von Bändern bringt. Dies erfordert oft das Schneiden und erneute Messen des SWR in verschiedenen Bändern, da es schwierig ist, alle Bänder gleichzeitig optimal anzupassen. In der Regel resultiert dies in mehr oder weniger breiten Frequenzbereichen mit akzeptablem SWR, wenn überhaupt, wobei die unteren Bänder tendenziell schmalere Bereiche mit steilen SWR-Verhältnissen aufweisen. Ohne den Einsatz eines Antennentuners ist die ZS6BKW-Antenne ebenfalls auf eine begrenzte Bandbreite beschränkt.

Die Wahl des Zuführungskabels, sei es ein Drahttyp (Wireman) oder eine offene Leiter, ist Geschmackssache. Allerdings bietet die offene Leiter (Hühnerleiter) in den meisten Fällen bessere Eigenschaften. Es ist wichtig zu beachten, dass die verschiedenen Transformations-Eigenschaften aufgrund der unterschiedlichen Wellenwiderstände (450 Ohm bei Wireman im Vergleich zu 500...600 Ohm bei Hühnerleiter) bei der Anpassungsmessung mit den verschiedenen Zuführungskabellängen berücksichtigt werden sollten.

Eine interessante Entdeckung, die später gemacht wurde, aber nicht ausprobiert wurde, ist der Doppelzepp-Rechner 3.0 von Walter, DL1JWD. Dieser Rechner zeigt, wie ein nicht resonanter Dipol (Doppel-Zepp) für eine breite Palette von Bändern "gangbar" gemacht werden kann, indem die Zuführungskabellänge variiert wird, gegebenenfalls in Kombination mit einer LC-Anpassung durch einen Tuner. Der Dipol selbst wird dabei anhand eines einfachen Modells berechnet, wobei die Fußpunktimpedanzen für verschiedene Bänder entweder aus Messungen oder Simulationen, beispielsweise mit MMANA oder 4NEC2, vorgegeben werden können. Dies ermöglicht sinnvolle Vorüberlegungen, bevor der Seitenschneider zum Einsatz kommt.

Es ist erwähnenswert, dass DL1JWD und andere Autoren für die Wireman CQ553 flex Kabel nicht die Katalogwerte verwenden, sondern auf von DL4AAE gemessene Werte zurückgreifen (FA 11/2016, Seite 1034 ff.): Z = 392 Ohm, VF = 0,891 (anstatt Z = 450 Ohm und VF = 0,905).

 

 

5.3  Noch was zur Begriffsverwirrung

Beim Recherchieren im Internet stößt man auf verschiedene Bezeichnungen für Dipolantennen, neben den Namen der Erfinder wie "G5RV" und "ZS6BKW" findet man auch Ausdrücke wie "Doppel-Zepp", "Doublet" und "Levy".

All diese Bezeichnungen beschreiben denselben Typ von Dipolantenne, der in der Regel nicht resonant ist und mit einem Zweidraht-Feeder verwendet wird, oft in Verbindung mit einem Anpassungsnetzwerk (Antennentuner) und einem abgestimmten oder beliebig langen Feeder. Zum Beispiel ist die G5RV eine Doppel-Zepp mit einem Strahler von 31,2 Metern Länge und einem abgestimmten Feeder.

Die Doppel-Zepp ist eine symmetrische Variante der Zeppelin-Antenne mit einem zweiten Strahler und einer Einspeisung in der Mitte. Die ursprüngliche Zeppelin-Antenne wurde einst als Schleppantenne verwendet und hatte einen endgespeisten λ/2-Strahler, der an einem angepassten λ/4-Zweidrahtfeeder unterhalb der Gondel der berühmten Zeppeline hing, weit entfernt von der explosiven Wasserstofffüllung.

Es scheint, dass diese Begriffe mitunter unterschiedlich verwendet werden. Allerdings gibt es Unterscheidungsmerkmale für Varianten der Zeppelin-Antenne ("Zepp"), die sich in Bezug auf ihre Speisung und Länge unterscheiden:

Zepp: Endgespeist, Länge 1/2 λ
Extended Zepp: Endgespeist, Länge 5/8 λ
Double Zepp: Mittengespeist, Länge 1 λ
Extended Double Zepp: Mittengespeist, Länge 5/4 λ
Die Speisung erfolgt dabei symmetrisch mit einem angepassten λ/4-Zweidraht-Feeder (Impedanzumkehr), gegebenenfalls mit einer Verlängerung um weitere 1, 2, …λ (um die Impedanz bei 1:1 zu halten).

Die "Levy-Antenne" wird vor allem im französischen Sprachraum als Synonym für den Halbwellendipol verwendet. Lucien Lévy, ein Franzose, verwendete in den 1920er Jahren den Hertz'schen Dipol als Sendeantenne, im Gegensatz zu Marconi, der Monopolantennen einsetzte. Lucien Lévy wird übrigens auch die Erfindung des Überlagerungsempfängers (Superhet) zugeschrieben, obwohl zur gleichen Zeit, etwa 1918, auch Edwin Armstrong in den USA und Walter Schottky in Deutschland an ähnlichen Entwicklungen arbeiteten. Wir sollten also allen dreien für ihre Beiträge dankbar sein.

"Doublet" ist schlichtweg eine andere Bezeichnung für "Dipol", was auf eine Antenne mit zwei Strahlerhälften hinweist.

 

 

5.4  Symmetrierung und Mantelwellen

Der HF-Techniker könnte vor einer kniffligen Situation stehen, wenn er versucht, ein symmetrisches System wie einen Dipol und einen symmetrischen Feeder mit einem unsymmetrischen Koax-Kabel zu verbinden.

In einem symmetrischen System, wie einem Dipol und einem symmetrischen Feeder, fließt der HF-Strom hoffentlich gegenphasig. Das bedeutet, dass der Strom in einen Ast hineinfließt und aus dem anderen in gleicher Stärke wieder herausfließt. Dies führt dazu, dass der Dipol Strahlung erzeugt, während der Feeder nicht strahlt, da sich die gegenphasigen Wellen in ihm aufheben. Dieses Prinzip gilt sowohl für symmetrische als auch für unsymmetrische Feeder. Allerdings gibt es einen bedeutenden Unterschied, wenn ein Koax-Kabel ins Spiel kommt, insbesondere aufgrund des Skin-Effekts bei Hochfrequenzen.

Abhängig von der Frequenz und der Dicke der Schicht, in der der Skin-Effekt auf der inneren und äußeren Oberfläche der Koax-Abschirmung auftritt, können zwei unabhängige Ströme im Inneren und an der Außenseite der Koax-Abschirmung fließen. Im Inneren des Koax-Kabels, also zwischen der Kabelseele und der Innenseite der Abschirmung, gelten weiterhin die gleichen gegenphasigen Verhältnisse wie zuvor beschrieben. Auf der Außenseite der Koax-Abschirmung kann jedoch ein dritter Strom, der als Mantelwellenstrom bezeichnet wird, auftreten, und dieser hat keinen gegenphasigen Ausgleich (Gleichtaktstrom). Dies tritt immer dann auf, wenn die Symmetrie des Antennensystems gestört ist, da die Umgebung nie wirklich symmetrisch ist. Das Koax-Kabel, insbesondere wenn seine Abschirmung auf verschlungenen Wegen durch die Hausinstallation mit der Erde verbunden ist, trägt zur Asymmetrie bei und erzeugt Ausgleichsströme, die unerwünschte Strahlung verursachen.

Der Mantelwellenstrom, der entlang der Koax-Abschirmung verläuft, erzeugt unerwünschte Strahlung, was dazu führt, dass einem Ast des Dipols Strahlung fehlt. Der Feeder verhält sich, als ob eine dritte Leitung im Spiel wäre, und wenn dieser Feeder mit der Erde verbunden ist, kann die Strahlung ins Haus gelangen, was zu unerwünschten Effekten führt. Die gleiche Störung kann auch den Empfang im RX beeinträchtigen.

Für diese "dritte Leitung" gelten die gleichen Transformationsbedingungen wie bei Koax-Kabeln von λ/4 und λ/2 sowie deren Vielfachen mit hohen oder niedrigen Impedanzen, und somit auch mit niedrigen oder hohen Gleichtaktströmen. Änderungen in der Frequenz oder der Länge des Koax-Kabels können das SWR beeinflussen. Die Annahme, dass die Länge des unmittelbar an den symmetrischen Feeder angeschlossenen Koax-Kabels entscheidend für ein "gutes" SWR ist, ist irreführend. Sie mag in bestimmten Frequenzbereichen zutreffen, jedoch handelt es sich dabei um eine oberflächliche Lösung, ohne die eigentlichen Ursachen anzugehen.

Um dieses Problem zu lösen, benötigen wir eine Mantelwellensperre, die den Gleichtaktstrom reduziert, während der Gegentaktstrom ungehindert passieren kann. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine solche Sperre zu realisieren, darunter Luftbaluns aus Koax-Kabel, 1:1 Strombaluns mit bifilar gewickelten Drähten auf hochpermeablen Ringkernen oder Stäben, Ringkern-Baluns nach W1JR und Ferrit-Ringkerne, die auf das Koax-Kabel geschoben werden. Es gibt verschiedene Bauformen, die bei verschiedenen Anwendungen wirksam sein können.

Die Frage, ob ein 1:1 Strom-Balun oder eine Mantelwellensperre bei Dipolen notwendig oder überflüssig ist, wird im Netz intensiv diskutiert. Louis Varney hat zu dieser Diskussion beigetragen, indem er den Einsatz von Baluns am Übergang von Zweidrahtleitungen auf Koaxialkabeln im G5RV-Dipol als unnötig bezeichnete, später jedoch befürwortete. Offenbar hängt die Notwendigkeit von örtlichen Gegebenheiten und Betriebsbedingungen ab, und es gibt keine allgemeingültige Antwort auf diese Frage. Weitere Informationen und Diskussionen zu diesem Thema finden sich in [20].