Helix- und Parabolantenne
Eine Helixantenne kann man recht leicht selbst bauen, wenn man sie für 70 cm oder ein höheres Band auslegt. Dieser Beitrag gibt Tipps und erlautert auch den Aufbau einer Parabolantenne.
Der Helix-Beam nimmt eine Sonderstellung unter den Antennen ein. In der griechischen Sprache bedeutet Helikos, woraus Helix abgeleitet wurde, soviel wie Windung, Spirale oder gewunden. Aufgrund ihres spiralförmigen Aussehens hat die Helixantenne ihren Namen erhalten. Sie ist in ihren mechanischen Eigenschaften etwas kompliziert, dennoch aber durchaus nachbaubar.
Die Helixantenne
Die Helixantenne wurde in ziemlich exakter Übereinstimmung der Abmaße für Helixantennen im "Rothammel" aufgebaut. Die minimalen Abweichungen sind fir den praktischen Betrieb uninteressant.
Diese Antenne arbeitet mehr als zufriedenstellend, dean sie erreichte bereits bei nur drei Windungen einen Gewinn von annähernd 10 dB. Jede zusatzliche Windung liefert in Grenzen etwa ein weiteres Dezibel. Als optimal wurden sechs Windungen empfunden. Gemäß obiger "Faustregel" müsste ein Gewinn von ca. 13 dB vorhanden sein. Je nach Richtung der Wendelung entsteht links- oder (hier) rechtsdrehende Polarisation. Es ergibt sich je ein Verlust von 3 dB gegenüber horizontaler oder vertikaler Polarisation. Die Helixantenne hat folgende Abmessungen:
- Durchmesser Reflektor 550 mm
- Abstand Wendelanfang/Reflektor 90 mm
- Abstand Windung/Windung 165 mm
- Wendeldurchmesser 214 mm
Der Reflektor kann auch quadratisch sein und misst dann 550 × 550 mm.
Aufbau
Vor der Herstellung einer Helix schrecken sicherlich einige OM zurück, da sie glauben, diesen mechanischen Aufwand nicht unter Kontrolle zu bekommen. Hier sei daher in vereinfachter Form erklärt, wie man die Antenne am einfachsten aufbaut.
Nachdem man sich entschieden hat, wie viele Windungen die Wendel erhalten soll, wird zurnächst die Länge für den Wendelträger erstellt. Dann markiert man darauf die Abstande der Windungen. Zwischen den Abstanden auf einer Seite legt man nun die gleichen Abstande auf der gegenüberliegenden Seite fest.
Als Wendelträger wurde Rundholz verwendet, da es sich nur um einen Versuchs aufbau handelte. Für Außenmontage sollte besser Hartkunststoff benutzt werden, allerdings kein Vollmaterial. Derartige Profilschienen sind über den Fachhandel für Fensterbau zu erhalten.
Nun werden an den Markierungen Abstandshalter geklebt (Zweikomponenten-Kleber hat sich für Kunststoff sehr gut bewahrt und ist witterungsbestandig). Die Abstandshalter werden zuvor an ihren Enden durchbohrt, damit der Draht eine gute Führung erhalt. Anschließend wird der Draht durch diese Bohrungen gezogen und in die passende Form gebogen. Jetzt noch hinten den Reflektor befestigen und die Helix ist so gut wie fertig.
Anpassung
Helix-Beams haben einen Fußpunktwiderstand zwischen 120 und 140 Ohm. Einigen wir uns auf die "golden Mitte". Also muss bei einer Impedanz von 130 Ohm und Verwendung einer Speiseleitung mit 50 Ohm ein Impedanzwandler eingesetzt werden. Dazu bietet sich ein Viertelwellenstück an. Dieses benötigt 80 Ohm Wellenwiderstand, bei kleinem Fehler kann also ein 75-Ohm-Kabel gewählt werden. Der Verkürzungsfaktor darf nicht vergessen werden.
Der Innenleiter des Wandlers wird an die Wendel angelotet, und das Abschirmgeflecht erhalt Verbindung zum Reflektor. An der anderen Seite des Wandlers kann dann problemlos mit 50 Ohm eingespeist werden.
Die Parabolantenne
In rein theoretischer Form soll die Herstellung einer Parabolantenne erläutert werden, um Interessenten einen möglichen Weg für den Selbstbau aufzuzeigen. Der Bau einer derartigen Antenne erfordert etwas handwerkliches Geschick, entsprechende Werkzeuge sowie theoretische Grundkenntnisse. Hier sei auf die einschlagige Literatur verwiesen.
Hin und wieder hort man auf den Bändern den Begriff "Hochleistungsantenne". Was hat man dean darunter zu verstehen? Im Vergleich zum Isotropikstrahler könnte schließlich schon eine HB9 als Hochleistungsantenne bezeichnet werden. Ab welchem Antennengewinn kann man denn von einer Hochleistungsantenne sprechen? Diese Frage ist ungeklart. Man sollte daher immer konkretere Informationen anfordern.
Tatsache ist jedoch: Es gibt nur eine einzige Antenne, die bei einfachem Aufbau ca. 25 dB Gewinn bietet - die Parabolantenne!
Natürlich ware es durchaus moglich, auch mit Yagi-Antennen einen derartigen Gewinn zu erzielen. Dazu müssten allerdings bereits theoretisch 16 Yagis zusammengeschaltet werden, von denen jede einzelne ca. 14 dB Gewinn aufweisen müsste! Daraus ergibt sich ein rechnerischer Gesamtgewinn von ca. 26 dB. (Derartige "Antennenfelder" findet man bei den OM, die sich auf EME spezialisiert haben.)
Wir merken also: Eine "Schüssel" würde uns viel Aufwand ersparen. Wer jetzt aber glaubt, er Winne sich für das 70-cm-Band eine Parabolantenne zusammenbauen, der denke an folgende Anforderungen:
- Parabolspiegel-Durchmesser min. 5λ,
- Maschengroße des Spiegels max. λ/20
- Erreger sitzt exakt im Brennpunkt und ist prazise ausgerichtet
Sollte nur eine dieser Bedingungen nicht erffüllt sein, dann lege man die Angelegenheit zu den Akten. Den Spiegel jetzt außerdem noch über einen sogenannten Subreflektor zu aktivieren, erfordert eine noch großere Genauigkeit!
Für die Praxis
Nachdem man sich dazu entschlossen hat, eine Parabolantenne zu bauen, konnte man wie folgt vorgehen: Man nehme mehrere Bögen Millimeterpapier und klebe diese zusammen. Nun konstruiere man punktförmig eine Parabel each der bekannten Gleichung Y = X2. Im "Tabellenbuch-Metall" wird eine noch bessere Methode beschrieben. Nun ist die Parabel zu Papier gebracht. Dieses klebt man auf ein 2 mm starkes Stahlblech. Jetzt wird entlang der Papierkante die Schablone ausgesägt. Hier sind vermutlieh kleine Nacharbeiten mit einer Halbrundfeile notig. Anschließend kann diese Schablone verwendet werden, indem man sie über eine Gipsmasse zieht (Reflektordurchmesser max. 1 m). Das Ziehen ist als Drehen gemeint. Nach dem Ausharten der Masse verbleibt ein Ausschnitt von einem Paraboloid.
Nun werden aus Maschengeflecht die Segmente geschnitten und anschließend über die Form zusammengefügt und verlötet. Danach kann man den eigentlichen Reflektor von der Form abziehen. An den Stoßkanten der Segmente werden anschließend Verstärkungsstreben aus Aluminium (Band-material) eingefügt. Nun werden noch drei Haltestangen (gleichlang) zur Befestigung des Erregersystems eingesetzt.
Als Erreger kommen Dipole mit Reflektoren zum Einsatz. Es gibt aber auch sogenannte Dosenerreger, wie man sie häufig im Gigahertzbereich findet. Bei relativ niedrigen Bändern konnen such komplette Antennen(23 Elemente) im Brennpunkt installiert werden.
Bei großeren Reflektoren werden die Verstärkungsstreben über ein dickeres Holzbrett gebogen, das Parabelform hat. Danach werden anschließend die Segmente aus Maschendraht durch Vernietung befestigt.
Der Brennpunkt wird ermittelt mit der Formel F = D2/(16 × T). Hier sind D der Durchmesser und T die tiefe der Schüssel. Diese Formel ist übrigens für alle Arten von Parabolantennen gültig.
Die Schablone würde so aussehen, wie im Bild dargestellt. In der Gipsmasse wird senkrecht ein Rohrchen ziemlich genau in der Mitte eingeschoben. Der Rohrchen-Innendurchmesser sollte nur einen Millimeter großer sein als die Breite vom Steg der Schablone. Mit dem Steg der Schablone fährt man in das Rohrchen und zieht dann die Schablone in Drehform um die Masse herum. Einige Funkamateure sollen sich einen solchen "Spiegel" gebaut haben, wobei das "Gerippe" eines ausgedienten Sonnenschirms verwendet wurde.
Uwe Dining, DG2BAY.