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Von der Zeppelin-Antenne zur Fuchsantenne 2

Theoretische Grundlagen und praktische Tipps

Im Jahre 1927 meldete Dr. Josef Fuchs seine Fuchsantenne zum Patent an. Die Fuchsantenne wurde damals von den Funkamateuren begeistert aufgenommen, da sie einfach und unkompliziert in Betrieb zu nehmen und weitgehend unabhangig von den Erdverhaltnissen ist. In der "Neuzeit" des Amateurfunks etwas aus der Mode gekommen ist sie aber immer noch fur so manchen Anwendungsfall aktuell!

Die Fuchsantenne

Wir greifen jetzt auf die ursprüngliche Zeppelin-Antenne zuruck (Bild 26). Sie besteht aus dem λ/4-Feeder und dem λ/2-Strahler. Wir konnen den λ/4-Feeder als einen Parallelschwingkreis betrachten, der aus Spule und Kondensator besteht. Der Feeder liefert hohe Spannung an den Strahler. Diese hohe Spannung konnen wir genau so gut am heil3en Ende eines Parallelschwingkreises abgreifen. Die beiden Darstellungen auf Bild 26 sind also physikalisch vollkommen gleichwertig.

Bild 26
Bild 26: Aus der Zeppelin-Antenne wird eine Fuchs-Antenne.

Ob Dr. Josef Fuchs, UO1JF, OE1JF, aus Wien den selben Gedankengang vollzogen hat, wissen wir nicht. Aber er hatte die Vorteile der Spannungsspeisung über einen Parallelschwingkreis klar erkannt und meldete seine "Fuchsantenne" 1927 zum österreichischen Patent an (Bild 27). In der Patentschrift erwahnt er, dass die Antenne keine Erdung und kein Gegengewicht benotigt, was in der Praxis die Installation der Antenne sehr erleichtert. Die Fuchsantenne wurde von den Funkamateuren begeistert aufgenommen, sehr hauüg installiert und mit gutem Erfolg betrieben. Spater wurde Dr. J. Fuchs sehr popular, weil er ein Standardwerk für den Funkamateur herausgab, das Signalbuch für den Kurzwellenverkehr(5). Dieses Btichlein zu besitzen, gehorte einfach zum guten Ton, und mich hat ein Exemplar den ganzen Krieg hindurch begleitet. Ich konnte es sogar durch die Kriegsgefangenschaft hindurch retten bis auf den heutigen Tag.

Bild 27
Bild 27: Patent der Fuchsantenne, Titel und Zeichnung.

Ich erinnere mich, die Fuchsantenne bei Harry Lilienthal, später DL7AH und F6DYG, 1938 in der Thomasstraße 4 von Berlin-Neu-kölln gesehen zu haben. Bald darauf hatte ich auch eine 10 m lange Fuchsantenne für das 14-MHz-Band, die (wie es sich für einen Schwarzsender gehort) unauffallig auf dem Ziegeldach lag. Meine damaligen Lehrmeister Herbert Wegener, D4GXF, und Rudi Hammer, D4AFF, hatten allerdings 54-m-Langdrahtantennen. Dazu reichte bei mir der Platz nicht aus, auBerdem ware so eine Antenne viel zu auffallig gewesen. Nach dem Abitur zog ich in das Sudetenland. Im Sommer 1940 spannte ich mir eine 38 m lange Fuchs antenne aus Alu-Litze zu einem hohen Apfelbaum und wurde damit auf 3,5 MHz tatig. Kurze Zeit daraufhangte ich eine 54-m-Lang-drahtantenne auf einen 30 m hohen Fabrikkamin, die bei weitem nicht so gut ging wie die viel niedrigere Fuchsantenne. Ich war enttauscht und fuhr eigens zu D4AFF, umm mir Rat zu holen. Schließlich baute ich die Langdrahtantenne wieder ab.

Die Speisung der Fuchsantenne

Eine Fuchsantenne muss stets eine Halbwelle oder Vielfache davon lang sein. Dann ist Gewahr gegeben, dass die Impedanz an dem zu speisenden Ende sehr hoch ist. Damit ist auch die Spannung hoch und wir haben den klassischen Fall der Spannungsspeisung. Weil die alien Kurzwellenbander zueinander harmonisch liegen, konnen wir sie mit einer rund 40 m langen Fuchsantenne abstrahlen. So wird aus der Einbandantenne eine Mehrbandantenne, weil sie immer eine Zahl von vollstandigen Halbwellen tragt:

Frequenz in MHz3,57142128
Zahl der Halbwellen12468

Leider passen die WARC-Bander nicht in diesen Rahmen, doch können such diese Frequenzen in einen 40-m-Draht über einen Antennenkoppler eingespeist werden.

Die Speisung mit dem Fuchskreis

Gnmdvoraussetzung ist es, dass wir das eine Ende der Fuchsantenne unmittelbar in der Station haben. Man muss am Drahtende ziehen konnen. Dann gibt es verschiedene Arten der Fuchskreise, und die sind herrliche Bastelprojekte. Sie sind Beispiel und Lehrstück, wie wir auf vielen Wegen zum Ziele gelangen. Die ursprüngliche Methode koppelt den Antennenkreis unmittelbar mit dem Tankkreis des Senders (Bild 28). Die Kopplung kann sehr lose sein. Ich hatte 1939 beide Spulen etwa 25 cm weit auseinander. Damit war der Einfluss sich ändemder Antenneneigenschaften auf die Frequenz des selbsterregten Senders auf ein Minimum reduziert. So manches ist noch wichtig: Der Antennenkreis muss am kalten, erdseitigen Ende des Tankkreises angekoppelt werden, die Antenne muss an die kleine Metallmasse des Antennendrehkos, fast immer am Stator, angeschlossen werden. Die große Metallmasse, der Rotor, dient dann als Gegengewicht. Er ist in allen Bildern als fetter Punkt gekennzeichnet. Die winzige Metallmasse als Gegengewicht, das klingt geradezu unglaublich, ist aber bei der hohen Eingangsimpedanz vollkommen ausreichend. Es funktioniert sogar noch, wenn wir den Drehko falsch anschließen, aber das Optimum wird nicht mehr erreicht. Dr. Fuchs empüehlt in (5) das L/C-Verhaltnis des Kreises hoch zu gestalten, ein Drehko von 150 pF ist für alle Bander groß genug. Wir brauchen aber nicht das L/C-Verhaltnis auf die Spitze zu treiben, das führt zu Problemen. Wichtig ist auch seine Spulentabelle für 2 mm Drahtdurchmesser:

Wellenband in m804020105
Windungszahl2812564
Spulendurchmesser in cm88844

Bild 28
Bild 28: Die Speisung der Fuchsantenne: induktive Kopplung vom Tankkreis auf den Antennenkreis. Die Masse des Drehkos ist mit einem Punkt markiert.

Nicht immer konnen wir das Drahtende der Fuchsantenne unmittelbar in die Funkbude führen und dort ankoppeln: Dann müssen wir die Energie über ein Koaxialkabel dem Antennenende zuführen. Dazu dient die Schaltung von Bild 29: Eine kleine Linkspule koppelt in das kalte Ende des Antennenkreises, das an den Mantel des Kabels angeschlossen ist. Damit hat die Fuchsantenne ein richtiges Gegengewicht. Es ist immer einen Versuch wert, das Kabel vom Antennenkreis zu trennen und nur induktiv über die Spule einzuspeisen, urn zu sehen, wie das funktioniert. Dan Urteil über die Signalstarke muss von der Gegenstelle gesprochen werden. Wir konnen uns die kleine Linkspule mit ihren wenigen Windungen sparen. Dazu schließen wir das Kabel an eine Spulenabzapfung an (Bild 30). Durch Messung des SWRs auf dem Kabel konnen wir den bestmoglichen Anzapfpunlct bestimmen. Wollen wir die Fuchsantenne vom Kabel sauber trennen, so müssen wir das Kabel mit einem Sperrbalun versehen. Bei der hohen Impedanz empüehlt sich der Kellermann-Balun.

Bild 29
Bild 29: Speisung mit Koaxialkabel: induktive Kopplung.

Bild 30
Bild 30: Speisung mit Koaxialkabel: galvanische Kopplung.

Eine sehr einfache Koppelmethode aus alten Zeiten ist es, die Antenne direkt über einen Kondensator, der die hohe Gleichspannung trennt, an die Anode des Senders zu legen (Bild 31). Der Vorteil der Einfachheit und Bequemlichkeit wird natürlich mit dem Nachteil der Abstrahlung samtlicher Oberwellen teuer bezahlt. Ich muss gestehen, dass diese Methode bei mir in der DA-Zeit gut funktioniert hat, wenn auch andere OMs das Vorgehen als "brutal" verurteilt haben.

Bild 31
Bild 31: Kapazitive Kopplung direkt an die Anode.

Die Abstimmung des Fuchskreises

Dafür gibt es mehrere, altvaterliche Methoden, die auch heute noch angewandt werden konnen. Am einfachsten ist es nach Bild 32, in den Antennenkreis ein Glühbimchen einzuschleifen. Damit wird auf hellstes Leuchten abgestimmt. Urn Verluste zu vermeiden, wird das Bimchen nach erfolgter Abstimmung kurz geschlossen. Ganz ahnlich ist es, ein Birnchen mit einer einzigen Drahtwindung zu verloten und diesen Kreis als Indikator zu verwenden. Die kreisformige Windung wird in die Nahe der Spule gebracht, his das Lampchen leuchtet. Dann wird auf Maximum abgestimmt und der Indikator wieder entfernt. Bild 33 zeigt, wie das Birnchen durch ein HF-Strom-Messinstrument ersetzt werden kann. Die Abstimmung erfolgt auf großten Ausschlag. Leider sind Thermokreuz- und Hitzdraht-Instrumente nicht überlastbar und Tausende Instrumente sind bei diesen Messungen schon durchgebrannt. Bei maßigen Leistungen (schon bei 10 Watt!) fließt im Fuchskreis ein beachtlicher Strom, der das Instrument schadigen kann. Dieser Strom ist ein Blindstrom, der im Kreis die hohen Spannungen aufbaut; er ist kein Antennenstrom! Wir müssen also das Instrument mit einem Nebenwiderstand shunten und uns langsam an die zu messenden Stromstarken herantasten. Auch hier soil nach der Messung das Instrument kurzgeschlossen werden.

Bild 32
Bild 32: Lampchen als Indikator.

Bild 33
Bild 33: HF-Strominstrument als Indikator.

Recht ordentlich funktioniert nach Bild 34 eine Glimmlampe, die am heil3en Ende des Fuchskreises angeschlossen ist. Zum Abstimmen auf hellstes Leuchten brauchen wir allerdings schon etwas mehr Leistung. Die Glimmlampe erzeugt durch ihr zerhacktes Brennen eine Menge von Oberwellen, so dass auch sie nach der Abstimmung zu entfernen ist. Nach Bild 35 konnen wir den geringen Antennenstrom mit einem 50-mA-Glühlampchen anzeigen. Abgestimmt wird wieder auf hellstes Leuchten. Bei QRP lasst sich das Birnchen kaum zum Leuchten bringen. Der Vorteil ist: Das Birnchen muss nach der Abstimmung nicht entfernt oder kurz geschlossen werden, es kann in der Schaltung bleiben.

Bild 34
Bild 34: Glimmiampe als Indikator.

Bild 35
Bild 35: Empündliches Gitihbirnchen zeigt den Antennenstrom.

Zum Schluss sollen drei höherwertige Antennenkreise prasentiert werden, vor allem, weil mit ihnen auch andere Antennen angepasst werden k¶nnen. Wird die Spule nach Bild 36 mehrfach angezapft, so können wir sowohl das Kabel als auch die Antenne an die passende Anzapfung legen. Wir haben also viel Freiheit, das Richtige zu wahlen, so lange, bis das SWR-Meter im Koaxialkabel ein Minimum anzeigt. Die Spulenanzapfungen entsprechen Teilmengen einer Induktivität. Wir können aber auch eine Kapazitat in Teile zerlegen. Wir haben darn wie in Bild 37 eine Kondensatorkette. Der geeignete Zapfpunkt wird nach dem niedrigsten SWR im Kabel ausgewahlt. Wer will, kann auch das Kabel an einen Zapfpunkt der Kondensatorkette legen. In meiner Bastelkiste liegt eine kommerzielle Kondensatorkette aus Glimmer-Cs, die bei 25 nF beginnt und bei 411 pF endet, sie war Teil einer Rohren-Ausgangsstufe. Die einzelnen Cs konnen etwa folgende Werte haben: 10 nF/ 5 nF/2 nF/1 nF/ 500 pF/250 pF/100 pF oder ahnlich, von der Bastelkiste diktiert. Auch eine Kette aus vielen 1-nF-Kondensatoren ist durchaus moglich. Die Erdverbindung ist gestrichelt gezeichnet. Das heiBt: Bitte probieren, was besser geht, durchverbunden oder getrennt.

Bild 36
Bild 36: Speisung über Spulenanzapfungen.

Bild 37
Bild 37: Speisung über eine Kondensatorkette.

Die letzte und vornehmste Art des Fuchskreises bedient sich nach Bild 38 eines Differentialkondensators, mit dem die Antennenkopplung kontinuierlich und feinfühlig eingestellt wird. Der Drehko ist groß und teuer, etwa 350 pF/350 pF, nicht jeder wird sich das leisten konnen. Auch hier sollte probiert werden, ob der Koaxmantel an den Kreis gelegt wird oder nicht. Die letzten drei Antennenkoppler lassen sich auch fur andere Antennen verwenden. Die sicherste Methode, die Wirksamkeit von Antenne und Abstimmung zu prüfen, ist die Feldstarkemessung in einigem Abstand von der Antenne, etwa in 1 λ bis 10 λ Distanz.

Bild 38
Bild 38: Speisung über Differentialdrehko.

Zusammenfassung

Es ist nicht einfach, eine Zeppelinantenne so zu bemessen, dass sich auf dem Feeder symmetrische Strome einstellen. Der Doppelzepp ist in Wahrheit eine Dipolantenne, mit einem Zweidrahtfeeder gespeist. Er hat alle Vorteile des Dipols ftir sich. Die Fuchsantenne ist zunachst eine Einbandantenne, die jedoch ür die harmonisch liegenden, klassischen Bander als Mehrbandantenne zu verwenden ist. Die Einfachheit dieser endgespeisten Antenne und ihr guter Wirkungsgrad sind es wert, sich damit zu befassen. Sie kann für üelddays und QRP ohne Einschrardcung empfohlen werden.

Quellen und Literatur.

  1. K. H. Hille, DL1VU, Der Dipol in Theorie und Praxis, 2. Aufl. 1998, Theuberger Verlag, Berlin
  2. ENE( 2000, Roy Lewallen, W7EL, P. O. Box 6658, Beaverton, OR 91007, USA
  3. L Moxon, G6XN, HF-Antennas for All Locations, 2. Aufl. 1995, RSGB, London, hier Seite 47 ff.
  4. K. H. Hille, DL1VU, Windom- und Stromsummenantennen, 1. Aufl. 2000, Theuberger Verlag, Berlin
  5. Dr. J. Fuchs und Fr. J. Fasching, Signalbuch fur den Kurzwellenverkehr, 5. Aufl. 1941, Verlag Fr. J. Fasching, Wien Xü

DL1VU, Karl H. Hille.