Die Extended-Double-Zepp-Antenne
Zusätzlicher Gewinn ohne großen Mehraufwand
Die schönsten Gewinne sind diejenigen, die man umsonst einheimsen kann, oder solche, für die man wenig aufwenden muss! Auch in der Antennentechnik gibt es Gewinne, die wenig oder gar nichts kosten, und die einem wie eine reife Frucht in den Schoß fallen. Nachdem wir uns in letzter Zeit mit der Zeppelin-Antenne, dem Doppelzepp und der nahe verwandten Fuchs-Antenne auseinandergesetzt haben, soil diesmal die Extended-Double-Zepp-Antenne und ihr Gewinn analysiert werden.
Die Gewinnoptimierung
Wir konnen bekanntlich zwei Halbwellendipole verschieden zueinander anordnen:
- als gleichphasige Breitseiten-Antenne (broadside)
- als gegenphasige Endfeuer-Antenne (endfire)
- als gleichphasige Collinear-Antenne
Einen Überblick gewahrt uns Bild 1. Die Breitseiten-Antenne besteht aus zwei parallelen Halbwellenstrahlern, die in gleicher Phase erregt werden. Bei einem Abstand von 0,64 λ hat ihr Gewinn ein Maximum mit 6,95 dBi (4,8 dBd). Die "Endfeuer"-Antenne besteht aus zwei Halbwellen strahlern, die mit 180° Phasendrehung erregt werden. Ist ihr Abstand 0,13 λ, so ist das Maximum des Gewinnes 6,45 dBi (4,3 dBd). Der Gewinn ist zwar etwas kleiner als bei der Breitseiten-Antenne. Dafür ist der beanspruchte Platz nur etwa ein Drittel davon, was für die Wahl der Antenne entscheidend sein kann. Die Collinear-Antenne besteht ebenfalls aus zwei Halbwellenstrahlern, die in einer Linie angeordnet sind und in gleicher Phase erregt werden. Weil die gegenseitige Beeinflussung der Dipole bei dieser Anordnung am geringsten ist, fallt entsprechend der Gewinn auch gering aus: 3,76 dBi (1,61 dBd). Nach Angaben der ARRL in ihrem Antennenbuch(2) ist der Gewinn sogar 1,9 dBd. Diese Antenne ldsst sich sehr einfach zwischen zwei Punkten als Drahtantenne spannen, ein guter Vorteil. In Bild 1 sind Breitseiten- und "Endfeuer"-Antenne vertikal aufgestellt, durch Umklappen um 90° lassen sie sich horizontal anordnen. Die horizontale Collinear-Antenne ldsst sich genau so urn 90° umklappen und stellt dann eine Vertikalantenne dar. Alle drei Antennen sind bidirektional, das heißt, sie strahlen nach vorn wie nach hinten mit gleicher Feldstdrke. Wir konnten die Collinear-Antenne auch gegenphasig speisen. Die Stromverteilung entspricht dam einer Ganzwellen-Langdraht-Antenne, so dass wir diese Anordnung jetzt nicht weiter verfolgen wollen.
Bild 1: Richtantennen aus zwei Halbwellendipolen: links Breitseitenantenne, gleichphasig gespeist, Gewinn 6,95 dBi, Mitte Endfeuerantenne, gegenphasig gespeist, Gewinn 6,45 dBi, rechts Collinearantenne mit Feeder, Gewinn 4,05 dBi.
Da wir von der Doppelzepp-Antenne her kommen, greifen wir uns als dhnlichste Verwandte die gleichphasige Collinear-Antenne heraus. Co-linear heißt: alles in einer Linie. Die beiden Halbwellendipole liegen also in einer Linie, oder anders ausgedrückt, sie ha-ben eine gemeinsame Achse, auf welche die Drahte aufgefddelt sind. Bild 2 macht alles klar: Im Rechtsschraubensystem der drei Achsen x, y, z liegt die für das 14-MHz-Band bestimmte Collinear-Antenne. Die beiden Halbwellendipole schweben in einer Hohe von λ/2, das ist h = 10,7 m. Sie sind auch λ/2 lang, das ist l = 10,7 m. Nahe der z-Achse stoßen sie beinahe zusammen, sind jedoch voneinander isoliert. Beide Dipole werden in ihrer Mitte bei 1 und bei 2 gespeist. In der Praxis könnten dort 1:1-Baluns liegen, die von zwei 50-Ω-Koaxialkabeln gespeist werden; aber wir wollen uns zunachst gar nicht um die Speisung kümmern, die ist einfach da. Außerdem sehen wir von der Bodenreflexion ab, wir verlegen die Antenne in den Freiraum, urn von außen keine Beeinflussung zu haben. Das Abstrahldiagramm dieser Antenne prasentiert uns Bild 3. Rund um die waagerechte Antennenachse bildet sich die bekannte Form eines "Doughnuts", und die zwei Keulen des Diagramms sind einfach der Querschnitt durch diesen Drehkorper. Durch die beiden Halbwellendipole ist die Strahlung starker konzenInert als bei einem Dipol.
Bild 2: Ein Collinear-Dipol, ouch Ganzwellendipol genannt, aus zwei Halbwellendipolen mit den Speisepunkten 1 und 2.
Bild 3: Horizontaldiagramm des Ganzwellendipols.
Daraus ergibt sich ein Gewinn von 3,76 dBi. Das ist gegenüber einem Halbwellendipol ein Gewinn von 1,61 dBd. Speisen wir diese Collinear-Antenne in der Mitte, so erhalten wir einen Dipol, der zweimal so lang ist wie ein Halbwellendipol. Er wird deswegen als Ganzwellendipol bezeichnet. Für Genauigkeitsfanatiker sei hier gesagt, dass wir mit 2 mm Cu-Draht auf 14 MHz mittels EZNEC 2000(1) und einem Abstand der Dipolspitzen von 20 mm gerechnet haben. VergroBern wir den Abstand der Dipolspitzen immer mehr, so steigt der Gewinn langsam aber stetig bis zu einem Maximum an. Das refine Strahlungsdiagramm von Bild 3 bekommt dann Nebenkeulen, die ebenfalls immer mehr anwachsen. Sind beide Halbwellendipole schlieBlich rund eine halbe Wellenlange voneinander entfernt, so tritt beim Abstand d = 10,2 m das Gewinnmaximum ein. Der Gewinn ist dort g = 5,38 dBi, das sind 3,23 dB mehr als der Halbwellendipol, der 2,15 dBi Gewinn hat. Bild 4 erlautert die Lage der Dipole.
Bild 4: Collinear-Dipol fur 14 MHz, die Halbwellendipole sind 10,2 m entfernt.
Bild 5: Horizontaldiagramm des optimalen Collinear-Dipols, Gewinn 5,38 dBi.
Bild 6: Collinear-Dipol, die Halbwellendipole sind 40 m voneinander entfernt.
Bild 7: Horizontaldiagramm des auf 40 m gespreizten Collinear-Dipols. Das Diagramm ist wie eine Blume aufgesplittert.
Bild 8: Bei 10,2 m Abstand hat der CollinearDipol seinen maximalen Gewinn.
Die Collinear-Antenne hat ihren hochsten Gewinn von 5,38 dBi (3,23 dBd), wenn die inneren Enden der Halbwellendipole 0,4766 λ. voneinander entfemt sind.
Dieser Gewinn wird nur durch die Anordnung der Antenne bewirkt, ohne die Leistung des Senders gesteigert zu haben. Wir haben gewissermaBen den Gewinn "umsonst" erhalten und k8nnen uns stolz zurticklehnen. In diesem Zusammenhang ist es weft zu erwahnen, dass die angegebenen Werte mit denen der klassischen Antennentheorie gut übereinstimmen. EZNEC 2000 hat also seine Sache gut gemacht. Uns bleibt nur noch das Problem, diese gewinnoptimierte Antenne zu speisen.
Speisung mit einem gespreizten Feeder
Wie schon angedeutet, konnten wir beide Halbwellen-Elemente in ihrer Mitte über einen Balun mit zwei Koaxialleitungen speisen. Doch dies ist nicht sehr bequem und auch nicht preiswert. Aullerdem ist die Frage offen, wie wir die Energie des Senders im Verhaltnis 1:1 auf die zwei Kabel aufteilen. Bequemer und billiger ist es, den Antennenkoppler unter der Mitte der Antenne am Boden aufzustellen und von dort aus mit einer gespreizten Zweidrahtleitung an die inneren Dipolenden zu gehen, so wie es Bild 9 demonstriert. Dabei leitet uns der Gedanke, dass die Leitung mit der Spreizung kaum mehr strahlt als wenn sie eng zusammen liegt. Leider ist dies nicht der Fall: Die Spreizleitung strahlt erheblich. Wir nehmen einen Abstand der Dipole von 10 m an und sehen das Ergebnis am Strahlungsdiagramm von Bild 10: Die Spreizleitung verursacht zwei "Schmetterlingsflügel" links und rechts, wahrend die gewünschten Keulen (Schrnetterlingskorper) ziemlich klein ausfallen. Darüber hinaus ist der Gewinn der "Hauptkeulen" auf 0,13 dBi zusammengeschrumpft. Die flügelalmlichen Nebenkeulen haben in ihren Maxima 2,19 dBi, was etwa dem Gewinn eines Halbwellendipols entspricht. Die Speisung mit v-fcinnigem Feeder war also leider keine fruchtbare Idee.
Bild 9: Collinear-Dipol mit auf 10 m gespreiztern Feeder.
Bild 10: Horizontaldiagromm des CollinearDipols mit 10-m-Spreizfeeder.
Auch eine nur leichte Spreizung des Feeders muss mit einer Gewinnminderung teuer bezahlt werden. Davon gewahrt Bild 11 einen eindrucksvollen Uberblick. Sind die Dipole der Collinear-Antenne fast ohne Zwischenmum, so ist der Gewinn g = 3,76 dBi. Bis zu einer Spreizung von 2 m bleibt der Gewinn noch bei 3,5 dBi, bis zu 4,5 m Distanz noch bei 3 dBi, um darn rettungslos auf Null zuzusteuern. Warum also spreizen, wenn der Gewinn nicht zu retten ist? Da ist es das beste, mit einer ungespreizten Collinear-Antenne zu arbeiten.
Bild 11: Mit der Spreizung geht der Gewinn des Collinear-Dipols zurück.
Speisung in der Achse der Collinear-Antenne
Eine andere Losung, beide Halbwellendipole mit einer Zweidrahtleitung zu speisen, ist moglich, wenn wir den Feeder in die Mitte zwischen die Dipole empor führen und von dort aus mit horizontalen Eindrahtleitungen zu den Dipolen gehen. Bild 12 macht alles klar. Auf diese Weise entsteht ein gedehnter Dipol aus zwei Elementen, der langer als ein Ganzwellendipol ist. Dieser gedehnte Dipol ist in der anglistischen Fachliteratur als "ExtendedDouble-Zepp" bekannt. Es ware Ictihn and sehr verwegen zu behaupten, das Gewinnmaximum trate darn ein, wenn die Distanz der Halbwellenstücke wie oben festgestellt 10,2 m ware. Infolge ihrer Strahlung sind Antennen sehr empfindliche Gebilde, an die man nicht in jedem Fall mit dorfüblicher Logik herangehen kann, manchmal klappt es, manchmal nicht; doch niemand soil zunickgehalten werden fiber Antennen nachzudenken und das eine oder andere auszuprobieren. Entscheidend ist am Ende immer der praktische Versuch, ob der Gedanke richtig war oder nicht.
Bild 12: Die Extended-Double-Zepp Antenne mit Stromverteilung. Lange eines Schenkels 0,625 λ.
Um also vorsichtig an das Problem heranzugehen, haben wir von EZNEC 2000 gedehnte Dipole und ihren Gewinn berechnen lassen, wobei die entscheidende Frage war, welche Elementlange den hochsten Gewinn erbringt. Das geschah unter folgenden Voraussetzungen: Frequenz 14 MHz, Cu-Draht, Durchmesser 2 mm für Antenne und Speiseleitung, Abstand der Speisedrahte und damit der Dipolschenkel 10 cm, Antennenhohe 10,7 m, aber Rechnung für den Freiraum. Man konnte natürlich mit einer Schenkellange von 10,7 m beginnen. Wohl wissend, dass das Gewinnmaximum bei langeren Elementen liegt, beginnen wir mitl= 12,8 m und steigern diese Lange in Schritten von 5 cm = 0,05 m. Bild 13 stellt die errechneten Gewinne in Kurvenform dar. Zweimal tritt der Maximalgewinn von 5,03 dBi auf, beil= 13,35 m and bei 1= 13,40 m. Das echte, einzige Maximum liegt logischerweise dazwischen bei 1 = 13,375 m. Setzen wir dies mit der Wellenlange in Beziehung, so erhalten wir: λ = 300/14 = 21,248571 m; 13,375 m / 21,248571 m = 0,624167 λ, das sind 5/8 λ.
Bild 13: So wird die Schenkellange optimiert: Bei 13,35 m hat die Extended-Double-Zepp Antenne einen Gewinn von 5,03 dBi.
Der Extended-Double-Zepp hat seinen hochsten Gewinn von 5,03 dBi (2,88 dBd), wenn jeder Schenkel 5/8 λ lang ist.
Interessant ist in diesem Zusammenhang, Bass die Antennentheorie, die mit einer rein sinusfikmigen Stromverteilung arbeitet, den Maximalgewinn bei einer Schenkellange von 0,64 λ errechnet(3).
Resonanz?
Die Extended-Double-Zepp Antenne hat bei einer Schenkellange von 0,625 λ. und einer Betriebsfrequenz von 14,0 MHz rund 13,35 m lange Schenkel. Auf einem Schenkel stehen dam 0,5 + 0,125 λ. Die Antenne schwingt daher nicht in Resonanz. Bei Schenkeln von 0,25 λ ist die Antenne ein Halbwellendipol mit hohem Strom und niedriger Spannung an der mittleren Speisestelle. Die Impedanz hat jetzt die berfihmten 73 Ohm. Es herrscht Resonanz bei Stromspeisung, die wir auch Stromresonanz nennen konnen. Bei Schenkeln von 0,5 λ, ist dies ein Ganzwellendipol mit geringem Strom und hoher Spannung in der Mitte, wo die Speisung erfolgt. Der Strahler ist bei Spannungsspeisung resonant bei sehr hoher Impedanz an der Speisestelle. Wir nennen dies Spannungsresonanz. Früher war such der Ausdruck Antiresonanz sehr gebrauchlich. Die nachste Resonanzstelle liegt bei einer Schenkellange von 0,75 λ, wo drei Halbwellen auf den ganzen Strahler passen. Es flieSt wiederum hoher Strom bei niedriger Spannung. Wir haben Stromspeisung und Stromresonanz. Alle Resonanzen haben die Eigenschaft, dass bei ihrer Frequenz die Antenne eine rein ohmische Impedanz hat. Die Antenne hat im Speisepunkt nur Wirkwiderstand ohne induktiven oder kapazitiven Blindwiderstand.
Wo liegen nun die Resonanzen der Extended-Double-Zepp-Antenne? Eines wissen wir schon: Mit Sicherheit nicht auf der Betriebsfrequenz von 14,0 MHz. Wir müssen dazu EZNEC befragen und erhalten caber die Berechnung der Welligkeit (SWR) das Diagramm von Bild 14. Die tiefen Taler der Stromresonanzen liegen bei 5,5 MHz und bei 16,7 MHz. Dort waren bei Speisung mit 50 die SWRs rund s = 2. Bei 5,5 MHz würde der Strahler als Halbwellendipol und bei 16,7 MHz als 1,5-λ-Dipol agieren. Jedes Mal herrscht Stromresonanz. Verblüffend ist aber, dass von der Spannungsresonanz kein bisschen zu sehen ist. Hier wirkt sich das "Anti" von der Antiresonanz aus! Mit einem kleinen Trick konnen wir jedoch die Spannungsresonanz sichtbar machen: Die Spannungsresonanz ist mit einer hohen Impedanz verknüpft. Als Impedanz des Speisekabels wahlen wir 4.400 Ω (praktisch nicht gut moglich!) and steigen damit ins EZNEC ein. Diesmal erhalten wir das Diagramm von Bild 15, und siehe da: Bei 10,5 MHz geht das SWR auf s = 1,05 herab und es herrscht Spannungsresonanz oder Antiresonanz. Dafür sind jetzt die Idler der Stromresonanz spurlos verschwunden.
Bild 14: Die Extended-Double-Zepp ist für 14 MHz bestimmt. Die 50-Ω-Resonanzstellen liegen aber bei 5,5 MHz und 16,7 MHz.
Bild 15: Die Antiresonanz liegt bei 10,5 MHz. Speiseimpedanz 4.400 Ω (!).
Die einzelnen Resonanzfrequenzen verhalten sich wie 5,5 MHz : 10,5 MHz : 16,7 MHz. Sie müssten sich aber wie 1 : 2 : 3 verhalten, also etwa wie 5,5 MHz : 11 MHz : 16,5 MHz. Dies tritt nur bei rein theoretischen, unendlich dürmen Antennen auf. Die Abweichungen wie bier sind in der Antennentechnik üblich and brauchen uns nicht weiter zu beimruhigen. Für die Praxis ist es wichtiger, dass die Antenne als "Doppelzepp" von 3,5 MHz bis 29,7 MHz betrieben werden kann. Der Gewinn von 5,03 dBi ist leider nur bei 14 MHz quer zur Spannrichtung zu ernten.
Verbesserte ExtendedDouble-Zepp-Antenne
Wenn wir die Stromverteilung von Bild 12 betrachten, so stechen uns die gegenlaufigen Strome in der Mitte der Antenne besonders ins Auge. Eigentlich sind diese Strome gar nicht notwendig. Sie entstehen ja nur, well wir die beiden außeren Halbwellen auseinander bringen wollen. Für eine Verbesserung bietet sich an, diese Strome zu beseitigen oder wenigstens unwirksam zu machen. Beseitigen geht nicht; denn die Energie muss über die Strome nach außen an die Halbwellendipole geliefert werden. Wir konnen die Strome aber weitgehend unwirksam machen, indem wir sie über nicht strahlende Zweidraht-Speiseleitungen nach außen führen. Wir müssen dazu gleich große Strome um 180° in der Phase drehen und in die parallelen Leitungen schicken. Das klingt ziemlich kompliziert, ist aber doch leicht zu verstehen. Die Erklarung steckt in Bild 16. Die Dipolantenne besteht aus den beiden Leitern L and L'. Gespeist wird in den Punkten S and S' mit den beiden Drahten eines Feeders. Beim oberen Draht L liegen links vom Speisepunkt S 5/8 λ und rechts 1/8 λ. Weil der Strom von S am nach links fließt, ist der Abschnitt A unten angetragen. Weil der Strom von S aus nach rechts fließt, ist der Abschnitt B nach oben angetragen. Die Strome in A. and B sind also entgegengesetzt gerichtet. Ahnlich ist es im unteren Draht L', nur ist dieser an S' angeschlossen, and hat deswegen gegenüber S eine entgegengesetzte Phase. Also sind alle Strome in L' gegenüber L um 180° in der Phase gedreht. Oder ganz einfach: Aus plus wird minus. Die Strome in A und A' sind entgegengesetzt und gleich groß. Ebenso die Strome in B und B'. Also hebt sich die Strahlung A - A' und die Strahlung B - B' weitgehend auf. Vor alien Dingen darn, wenn die beiden Antennenaste nahe aneinander liegen. Die Halbwellenstrome an den Außenenden werden davon nicht beeinflusst und konnen ungehindert strahlen.
Bild 16: Die Strome auf den Schenkeln einer gefalteten Extended-Double-Zepp-Antenne. Die Strome der Abschnitte A-B, A'-B' heben sich auf.
Ein praktischer Aufbau ist in Bild 17 zu sehen: Der verbesserte Extended-DoubleZepp ist eine waagerecht liegende Flachreuse mit etwa 10 cm Drahtabstand. Die Drahte sind ausgezogene Linien, die Isolierseile sind gestrichelt. die Rechtecke sollen Isolatoren darstellen. Die Abstandshalter, welche die Drahte auseinander halter, sind der Ubersicht halber nicht gezeichnet. Die Antenne macht optisch ungefahr den Eindruck eines Faltdipols. Urn die gfinstigsten Abmessungen ftir 14 MHz heraus zu finden, wurde wieder EZNEC 2000 bemüht, allerdings mit der Einschrankung, dass bei nahe parallel geführten Drahten das Programm keine sehr exakten Ergebnisse liefert. Vom Speisepunkt S ausgehend wurde mit einer Strahlerlange 13,4 m begonnen und untersucht, wie sich Abschirmungsdrahte von 3,1 m bis 3,5 m auf den Gewinn auswirken. Die Ergebnisse sind auf Bild 18 dargestellt. Das Gewinnmaximum mit g = 5,24 dBi (3,09 dBd) liegt bei einer Strahlerlange von 14,1 m and einem Abschirmungsdraht von 3,35 m. Der Gewinn ist auf 5,24 dBi (3,09 dBd) angewachsen. Jetzt ist der gesamte Draht eines Schenkels 14,1 m + 3,35 m = 17,45 m lang. Weil sich die Mittelteile überlappen, wird die gesamte Lange der Antenne 28,2 m lang. Diese Langen sind auch im Bild 17 dargestellt.
Bild 17: Eine verbesserte Extended-DoubleZepp-Antenne in Form eines Faltdipols.
Bild 18: Zur Optimierung der verbesserten Extended-Double-Zepp-Antenne: Bei einer Schenkelldnge von 14,1 m und einer Überlappung von 3,35 m steigt der Gewinn auf 5,24 dBi.
Gehen wir von der klassischen Antennentheorie aus, so müsste das Gewinnmaximum zu erreichen sein, wenn die Halbwellenelemente 10,7 m lang und der Zwischenabstand 10,2 m lang waren. Es gibt keinen triftigen Grind, einen geringeren Gewinn als die theoretischen 5,38 dBi anzunehmen, wenn die Zweidrahtspeiseleitung im Mittelteil der Antenne 10,2 m lang ist. Wir konnen in guter Näherung davon ausgehen, dass diese Speiseleitung so gut wie gar nicht stabil, besonders, wenn ihr Drahtabstand nicht meter als 10 cm betragt. Es ergeben sich darn die Abmessungen von Bild 19. Die gesamte Antenne wird dann 31,6 m lang. In Wellenlangen ausgedrückt ist dies 0,5 λ + 0,4766 λ + 0,5 λ = 1,4766 λ, also rand 11/2 λ.
Bild 19: Verbesserte Extended-Double-ZeppAntenne in mechanisch optimaler Form.
In Bild 19 ist auch eine sehr praktische Konstrulction zu sehen: Nur der 10,2 m lange Mittelteil ist zweidrahtig. Die beiden Außenteile sind eindrahtig. Als Isolatoren dienen hier dreifache Eierketten. Natürlich müssen im Mittelteil isolierende Spreizer für den Abstand sorgen, 5 cm sind ausreichend, nur bei hohen Leistungen müssen wir auf 10 cm gehen. Ein Spreizer kommt in die Mitte, je ein weiterer nach außen. Falls die Gefahr besteht, dass sich die Drahte berühren, so konnen noch weitere Spreizer eingefügt werden. Wir können fur die mittleren Drahte auch isolierte Drahte verwenden, dann führt ein gelegentliches Verdrehen and Umklappen der Antenne nicht gleich zu einem Totalausfall.
Die Extended-Double-Zepp als Element von Gruppenantennen
Eigentlich ist ja diese Antenne bereits eine Gruppe aus zwei collinear angeordneten Dipolen. Wir konnen sie aber auch als Element betrachten und aus diesen Elementen eine weitere, höhere Gruppe bilden. Eine ganz einfache Gruppe entsteht daraus, wenn wir zwei Extended-Double-Zepps waagerecht spannen und übereinander anordnen, wie es Bild 20 darstellt. Diese Anordnung ist unter dem Namen "Lazy-H" bekannt, auf deutsch: "Fattier Heinrich". Dabei beschreibt "Heinrich" die H-Form der Antenne, und "faul" heißt die Antenne, weil sie Hach liegt. Der Gewinn solch einer Gruppe ist nicht zu verachten, und das ARRL Antenna Book(2) gibt uns dafür zunachst die Gewinnzahlen nach der Idassischen Antennentheorie einer derartigen Antenne, die aus Halbwellen-Elementen besteht. Der Gewinn hangt sehr von der Distanz d der beiden Antennenebenen ab. Er betragt:
| Distanz d | Gewinn g |
|---|---|
| 0,375 λ | 4,4 dBd |
| 0,500 λ | 5,9 dBd |
| 0,625 λ | 6,7 dBd |
| 0,750 λ | 6,6 dBd |
Bild 20: Ein "fouler Heinrich" aus Extended-Double-Zepp Elementen mit Stromverteilung.
Wird der "faule Heinrich" aus Elementen von 0,625 λ aufgebaut, so hat jedes einzelne Element einen in sich liegenden Gewinn von rued 2,9 dBd. Dieser Gewinn ist noch dazu zu addieren, und wir kommen dann auf folgende, ehrliche Gewinne des "faulen Heinrich" aus 0,625-λ-Elementen:
| Distanz d | Gewinn g |
|---|---|
| 0,375 λ | 7,3 dBd |
| 0,500 λ | 8,8 dBd |
| 0,625 λ | 9,6 dBd |
| 0,750 λ | 9,5 dBd |
Diese Gewinne sind nicht zu verachten und verhaltnismaf3ig mühelos erworben. AuBerdem zeichnet sich der "faule Heinrich" durch Flachstrahlung aus, was dem Signal im Weitverkehr sehr zu gute kommt. Einen Eindruck der für den Weitverkehr günstigen Flachstrahlung bietet Bild 21, das von EZNEC 2000 für einen "faulen Heinrich" für 14 MHz mit dem unteren Strahler in 10,7 m und dem oberen in 24,4 m Hohe fur normalen Erdboden gerechnet worden ist. Das Horizontaldiagramm entspricht ziemlich dem Bild 5. Die Hauptkeule hat die günstige Elevation von 15°. Der EZNEC-Gewinn von 14,15 dBi ist für diesen Fall nicht einmal übertrieben. Nach einer praktikablen Rechnung ist der Freiraumgewinn 9,6 dBd, und durch die Erdreflexion kommen noch 3 dB dazu, was sich mit der 2,15 dB-Stufe (dBd-dBi) zu 14,75 dBi summiert. Trotz der starken Bündelung ist die Antenne inimer noch bi-direktional, sie strahlt vorwarts wie rückwarts gleich stark ab. Die Rückwartsstrahlung lasst sich durch ein Metallgitter in 0,25 Abstand hinter der Antenne ziemlich gut beseitigen und in Vorwartsstrahlung verwandeln, was sich durch eine weitere Gewinnerhohung urn rund 3 dB bemerkbar macht. Diese hohen Gewinne sind Grund genug dafür, eine Extended-DoubleZepp und den "faulen Heinrich" in unsere Überlegungen einzubeziehen. Dies gilt besonders für die hoheren Bander von 14 MHz an aufwarts, besonders für 50 MHz und auch noch für VHF und UHF. Dardber hinaus sind solche Gruppen mit drei und mehr Elementen durchaus moglich und lohnenswert. Erstaunlich ist es, dass sich die ExtendedDouble-Zepp Antenne und auch der "faule Heinrich" noch auf den benachbarten Bandern verwenden lassen, wobei der Gewinn freilich zurfick geht. Ein symmetrischer Antennenkoppler ist aufjeden Fall notwendig.
Bild 21: Vertikaldiagramm des "faulen Heinrich" über normalem Erdboden.
Vertikale Anordnung
Der Extended-Double-Zepp und der "faule Heinrich" lassen sich auch mit senkrechten Elementen durchaus verwirklichen. Der halbe Double-Zepp wird darn zu der bekannten 5/8-λ-Antenne, die sich über guter Erde oder einer Groundplane als Flachstrahler bewahrt hat. Darüber spater mehr. Alle bier beschriebenen Antennen sind zuerst Einbandantennen, sie lassen sich aber auch auf anderen Bandern verwenden, wozu besonders die Speisung fiber die Zweidrahtleitung beitragt.
Literatur und Quellen
- EZNEC 2000, Roy Lewallen, W7EL, P. O. Box 6658, Beaverton, OR 97001, USA.
- ARRL Antenna Book, American Radio Relay League, West Hartford, Conn., USA, 5. Adage 1949.
- John D. Kraus (W8JK), Antennas, McGraw-Hill Book Company, New York, N.Y., USA, 1. Adage 1959, hier Seite 316.
Karl H. Hille, DL1VU.