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Wendelantenne für das 70-cm-Band

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Es wird eine Wendelantenne (Helical) beschrieben, die rechtsdrehend zirkular polarisiert abstrahlt und dementsprechend auch rechtsdrehend zirkular polarisierte Wellen aufnimmt. Sie ist für eine Mittenfrequenz von 435 MHz konstruiert; da jedoch Wendelantennen grundsätzlich sehr breitbandig sind, können die Abmessungen der Antenne selbst - im Gegensatz zum Anpaßtransformator - als unkritisch angesehen werden. Bild 1 vermittelt einen Eindruck von der Antenne. Über die Vorteile der Zirkular-Polarisation sind in letzter Zeit mehrere Veröffentlichungen erschienen(1),(2); aktueller Anlaß für den Bau einer Wendelantenne für das 70-cm-Band ist der bevorstehende Amateur-Satellit OSCAR 7.

Bild 1
Bild 1: Ansicht der Wendelantenne für das 70-cm-Band

1. Hinweise zum Bau

Die Dimensionierung der Antenne erfolgte nach (1) und (3). Die Anzahl der Wendeln wurde aus räumlichen Gründen auf 7 beschränkt; damit ist der aktive Teil der Antenne rund 127 cm oder 1,8 λ lang. Die größten Abmessungen der Antenne sind 148 cm Länge des Tragrohres und 45 cm Durchmesser für den Reflektor. Bild 2 zeigt stilisiert die Gesamtansicht.

Bild 2
Bild 2: Skizze dervollständigen Antenne

Der Realteil des Antennen-Fußpunktwiderstandes von etwa 150 Ω wird durch ein λ/4-Leitungsstück mit einem Wellenwiderstand von 88 Ω auf ca. 52 Ω transformiert (bedingt durch das Verwenden von genormten Material für Außen- und Innenleiter des Anpaß-Transformators). Als Ableitung kann ohne Änderung des Transformators sowohl 60-Ω- als auch 50-Ω-Kabel verwendet werden.

Der Blindanteil des Antennen-Fußpunktwiderstandes ist durch den nach hinten versetzten Reflektor kompensiert. Bei versuchsweisem Verschieben des Reflektors nach vorn und hinten stellt man fest, daß sich das Stehwellenverhältnis etwas verschlechtert. Der angegebene Abstand ergibt das optimale SWV und ist identisch mit der Angabe in (3).

1.1. Der Boom und die Abstandshalter

Das Tragrohr (Boom) ist 1480 mm lang und wird nach Bild 3 gebohrt. Hinweise zum Rohmaterial enthält der Abschnitt 2. Die 11 Abstandshalter (Teil 3) können aus jedem Isoliermaterial bestehen, das wetterfest ist und sich gut bearbeiten läßt.

Bild 3
Bild 3: Die Bohrung im Boom

Sie sind zunächst 120,5 mm lang und haben einen Durchmesser von 10 mm. Die Abstandshalter erhalten an einem Ende eine Bohrung mit M3-Gewinde, am anderen Ende mit M5-Gewinde. Entsprechend Bild 4 wird dann an dem Ende mit dem M3-Gewinde senkrecht dazu eine 7-mm-Bohrung angebracht. Anschließend werden 5 mm abgesägt, so daß die Stütze nun am Ende mit einer halbrunden Aufnahme für die Wendel versehen ist. Die M5-Seite wird abschließend durch die 10-mm-Bohrung des Booms gesteckt und von der anderen Seite festgeschraubt.

Bild 4
Bild 4: Die abstandshalter und ihre Befestigung im Boom

1.2. Der Reflektor

Der Reflektor besteht aus 2 mm dickem Aluminiumblech und kann zur Reduzierung des Windwiderstandes mit Löchern versehen werden (Bild 5). Der Durchmesser der Öffnungen sollte λ/10, also etwa 7 cm nicht übersteigen. Bild 6 zeigt, daß der Umfang des Reflektors der Kreisform angenähert werden kann. Außerdem sind die Bohrungen für Boom, Anpaß-Transformator und Stützen (Teil 6) zu erkennen.

Bild 5
Bild 5: Ansicht des Reflektors

Bild 6
Bild 6: Maßzeichnung des Reflektors

1.3. Der Anpaßtransformator

Bild 7 zeigt den λ/4-Transformator und seine Einzelteile. Zuerst werden die beiden Teile 9 auf das Rohr 8 gelötet, dann der Regenschutz 11 auf die Scheibe am Ende gelötet oder geklebt (Zweikomponenten-Kleber). Die (BNC-) Buchse wird auf Teil 10 montiert, wobei die Mutter vorher so zurechtgefeilt wurde, daß sie in das Rohr 8 paßt. Die beiden Polystyrol-Scheiben 13 klebt man auf den Innenleiter 12 und verlötet diesen mit dem Stift der Buchse. Diesen Aufbau schiebt man dann in das Rohr 8 und verklebt eventuell die vordere Isolierscheibe, so daß der Transformator wasserdicht abgeschlossen wird. Mit der Scheibe 9 in der Mitte wird das Anpaßglied am Reflektor festgeschraubt.

Bild 7
Bild 7: Der Anpaßtransformator und seine Einzelteile

1.4. Die Wendel

Die Wendel wird mit Hilfe der in Bild 8 skizzierten Biegevorrichtung aus 7 mm dickem Aluminiumdraht (Buntmetall-Firma!) gebogen. Das Ende des Drahtes wird mit der großen Senkkopf-Schraube (links im Bild) festgeklemmt. Dann biegt man den Draht mit dem Hebel um die Holzscheibe, lockert die Senkkopf-Schraube, schiebt den Draht nach, biegt wieder ein Stück, und so weiter. Dabei ist darauf zu achten, daß wirklich eine Rechtsschraube entsteht.

Bild 8
Bild 8: Die Biegevorrichtung für die Wendel

Der schraubenförmig gebogene Draht wird mit einem Helfer auf den richtigen Windungsabstand ausgezogen und auf den richtigen Durchmesser ausgedreht. Die letzten Korrekturen werden vorgenommen, indem man die Wendel über den mit Abstandshaltern versehenen Boom schiebt und dann an diese Halter so anpaßt, daß sie möglichst keinen seitlichen Druck darauf ausübt.

Die Drahtlänge ist mit 8 m reichlich bemessen, so daß die meist nicht schön geratenen Enden abgesägt werden können. In der Mitte der Wendel wird nun in den Draht ein 3, 5-mm-Loch gebohrt und die Wendel an der zugehörigen Stütze angeschraubt. Von der Mitte ausgehend nach beiden Seiten zeichnet man nun die anderen Befestigungslöcher an, bohrt sie und schraubt die Wendel fest. Das Ende am Anpaß-T ransformator wird geradegebogen und hier ebenfalls ein 3,5-mm-Loch gebohrt (Bild 7 oben rechts).

Nun kann der Reflektor mit eingebautem λ/4-Transformator an das Tragrohr geschraubt werden. Hierzu dienen vier Winkel 5 und drei Verstrebungen 6 nach Bild 9.

Bild 9
Bild 9: Winkel und Strebe zur Befestigung des Reflektor

2. Materialzusammenstellung

Teil Nr.AnzahlMaterialGesamtmenge
11Alu-Vierkantrohr 20 × 20 × 1,51,6 m
21Alu-Draht, weich 7 ø8 m
311Polyamid o.ä. 10 ø1,5 m
41Alu-Blech 2 mm50 × 60 cm
54Alu-Winkelprofil 15 × 15 × 210 cm
63Band-Alu 20 × 41,2m
71Wisi-Mastschelle FZ 04 
81Alu-Rohr 1500 × 120 cm
92Alu-Blech 2 mm 
101Alu-Blech 2 mm 
111Alu-Rohr 50 ø x 25 cm
121Rundmessing 3 ø20 cm
132Polystyrol o.ä. 2 mm10 cm2
141BNC-Buchse UG-1094/4 
 10Muttern M3 
 8Schrauben M3 × 8 
 11Schrauben M3 × 15 
 7Muttern M4 
 7Schrauben M4 × 5 
 7Schrauben M4 × 10 
 11Schrauben M5 × 10 

3. Messungen

Das Stehwellenverhältnis wurde im gesamten 70-cm-Band zu 1,4 gemessen, was ausreichend gut ist (0,1 dB Verlust gegenüber Anpassung).

Der Antennengewinn wurde durch Vergleichsmessung mit einer Antenne bekannten Gewinns ermittelt. Er beträgt 9,5 dB gegenüber dem zirkular polarisierten λ/2- Kreuzdipol beziehungsweise, bei Aufnahme einer linear polarisierten Welle, 6,5 dB gegenüber dem Dipol.

Der 3-dB-Öffnungswinkel der Strahlkeule beträgt 50°. Einer (fast) beliebigen Verlängerung der Antenne zur Gewinn-Erhöhung steht nichts im Wege(4). Die Anpassung kann dabei unverändert bleiben; doch muß die Befestigung der Antenne am Mast anders erfolgen.

4. Literatur

  1. Dr. A. Hock: Zirkular- Polarisation, UKW-Berichte 12 (1972) H. 3, S. 181 - 186
  2. T. Bittan: Zirkular-Polarisation im 2-m-Band, UKW-Berichte 13 (1973) H. 3, S. 148 - 153
  3. K. Rothammel: Antennenbuch, Telekosmosverlag Stuttgart, 3. Auflage, S. 299; 4. Auflage, S. 403 - 408
  4. A. Heilmann: Antennen III, Bibliografisches Institut Mannheim, 1970, S. 20 - 31

OE1GHB, W. Stich.