Verlustarme Halbwelle für CB-Funk mit LC-Anpassung

Wenn man weiß, wann man am besten mit einer endgefütterten Halbwelle die Wellen erregt, dann lernt man sie zu schätzen. Natürlich kann sich die Halbwelle auch zickig zeigen, wenn die Grundbedingungen nicht passen. Das fällt dann aber nicht am SWR auf (wie viele meinen), das bleibt bei den meisten Halbwellen optimal einstellbar, sondern an mangelnder Bodeninteraktion. Die Halbwelle macht sich bei guten Grundbedingungen die ganze Bodenfläche unterhalb zum Radial. Alle Antennen agieren auf diese Weise mehr oder weniger mit dem Grund auf dem sie stehen. Die Halbwelle bietet jedoch einen günstigen Übergangswiderstand zum Erdreich an, sie ist am gespeisten Strahler Ende hochohmig. Damit bildet sie eine Annäherung zum Erdwiderstand und die Welle kann sich gut im Grund fortsetzen. Wer darum weiß, macht es sich zu Nutzen und findet die passenden Einsatzorte.

Daraus ergibt sich dann natürlich auch ein neues Interesse an der Thematik und den zahlreichen Möglichkeiten, solch einen Halblambda-Draht zu erregen. Der Draht ist zwar resonant, aber sein Fußpunktwiderstand absolut nicht zum 50 Ohm Koaxkabel und dem dann folgenden Senderausgang passend. Neben der falschen Standortwahl, liegt ein vermeidbarer Schwachpunkt bei Halbwellen in der Ausführung der notwendigen Anpassung. Viele günstige kommerzielle Halbwellen haben diese Anpassung auf einer winzigen Platine im Fußpunkt versteckt, das funzt zwar irgendwie ... aber viel der zugeführten Leistung, verschwindet eben auch genau dort. Nur so ist es auf der einen Seite möglich, sehr günstige Einsteigerantennen an zu bieten, auf der anderen Seite aber auch den Ruf der Halbwelle ungerechtfertigter Weise zu schaden. Schön ist, daß einige Funkfreunde die Vorteile wieder erkennen und sogar ihre alte Citystar wiederbeleben, um am richtigen Ort mit einer guten Antenne in die Luft zu gehen.

High-"Q" LC matching circuit

Um Verluste in der Anpassung zu vermeiden, braucht man eine möglichst große Spule mit weit auseinander liegenden Wicklungen, damit nicht durch kapazitive Kopplung wieder negative Einflüsse gegen wirken. Zur Vollständigkeit einer verlustarmen Anpassung wird nun noch ein Kondensator mit hoher Spannungsfestigkeit als Mitspieler im LC-Matching gebraucht. Alles sehr schön gemacht bei der aktuell recht neuen Halbwelle aus Italien - echt graziol! Für den schnellen Portabelaufbau aber zu viel Blech (Alu) und damit zu schwer für den GFK-Mast. Grund genug das "Mach es groß" auf schnell und portabel zu übertragen, damit es auch an den 18 Metermast passt.

Große Spule mit weit auseinander liegenden Wicklungen aus Koax

Der Spulenkörper ist leider nicht aus Luft, sondern aus PP-Polypropylen. PP ist aber von der Permeablität (Duchlässigkeit für magnetische Flussdichte) ein recht günstiger Werkstoff. PP ist leicht und stabil, die Wandungen können recht dünn ausgeführt werden. Manche schönen Spulenkörper aus dem 3D-Drucker haben bei der falschen Wahl des Kunststoffes wesentlich höheren Einfluss auf die Spule als es gut ist. Leider wird dieser 3D-Fehler häufig gemacht, es schaut toll aus ... verhunzt aber die möglichst luftige Spule ...

Die Spule selbst besteht aus Koaxkabel, wobei hier die Schirmung bzw. dereren Oberfläche die Windungen bildet. Die Leistungsbemessung ist hierbei recht unkritisch, weil in diesem Fall nur die Belastbarkeit des Mantelgeflechts zählt und nicht die vollständigen Eigenschafen des Koaxkabels berücksichtigt werden müssen. Am Kondensator können jedoch sehr hohe Spannungen anliegen und ein Durchsschlagen verursachen. An dieser Stelle wird dann ein sehr spannungsfestes Koax gebraucht, um es als Kondensator einsetzen zu können.

Spannungsfester Kondensator aus hoch belastbarem LowLoss-Koaxkabel

In dieser Version ist das Verhältnis LC, also Spule zu Kondensator, zu Gunsten einer größeren Spule gewählt und C fällt entsprechend kleiner aus. Dadurch steigt die Kreisgüte, aber die Bandbreite schrumpft. Hier ist der Bereich mit SWR <1.5:1 um 0,7 MHz gewählt. Das paßt dann halt nur für 40 optimal Kanäle, so wie bei vielen alten guten Antennen auch. Wenn das für das Funkvergnügen reicht, wird man dafür mit einer hoch effektiven und ruhigen Antenne belohnt. Entgegen breiterer Antennen fällt hier sofort ein geringeres Rauschen auf, es wird alles außerhalb des Nutzbereiches stark abgedämpft und ganz schwache Stationen bleiben etwas besser lesbar. Vorteilhaft wirkt auch die direkte Verbindung auf Masse über die Spule, welche Aufladung vom Strahler direkt ableitet.

SWR 26-28 MHz - SWR max. 3

26-28 MHz Reaktanzkurve X

26-28 MHz - Impedanz

26-28 MHz - Return Loss

Betrieb am 18 Meter GFK-Mast

Eine echt fetzige portabel Antenne, die sich nicht hinter Alustangen verstecken muß! Aber in einer nächsten Version wird C etwas größer und L etwas kleiner, damit es etwas mehr Bandbreite mit guten Werten gibt. Beim portabel Aufbau hat man nicht immer die Zeit für lange Einstellarbeiten, es muß funzen. Daher wird bei der V.II der Spielraum als Toleranz etwas breiter ausfallen sollen und die LC etwas weniger spitz zuschneiden. Hier gilt es dann aber den Wirkungsgrad im Auge zu behalten, der durch die breitere Anpassung natürlich wieder etwas nachlässt. Also ein Grenzgang zwischen toleranter Abstimmung und tatsächlich abgestrahlter Leistung.

Spätestens an dieser Stelle kommt man dann allein mit dem Antennenanalyzer nicht mehr aus, sondern sollte auch Antennenstrom- und Feldstärkemessungen im Nah-und Fernfeld mit einbeziehen. Ein eigener abgesetzter Web-SDR leistet dann zusätzlich gute Dienste, um die Signale aus der Ferne zu beurteilen. Wir messen hier z.B. die Feldstärke in 110 Meter Entfernung zur Antenne beim Austritt aus dem Testgelände. Der Web-SDR steht in 17 Kilometer Entfernung und liegt um gut 20 Meter niedriger als der Testplatz. Wenn sich beide Signal-Werte analog verhalten, also im gleichen Maße verändern, kann das schon gute Vergleichswerte liefern. Zusätzlich können wir aus der Entfernung per Selektivruf den RX-Signalwert (PR-Daten-Paket) am Testplatz abrufen und so auch von außerhalb verschiedene Aufbaubedingungen testen und vergleichen. Damit ist man nicht auf Gegenstationen angewiesen und kann Tests beliebig oft als Serie wiederholen. So lassen sich dann Umgebungseinflüsse besser einschätzen und man erhält verlässlichere Werte-Statistiken als bei kurzen Spontanvergleichen von Antennen.

Weitere Aussagekraft liefert die Rekonstruierbarkeit von Meßergebnissen auch beim Verändern (A-B, A-C) oder Vertauschen (A-B, B-A) der Testbedingungen. Solche Kontrollexperimente sind extrem wichtig und daher absolut unerlässlich, stellen sie doch sicher, daß keine falschen, einseitigen und voreiligen Schlüsse gezogen werden - die dann unwissenschaftlich und wertlos sind.

"Man vergleicht nicht direkt die Antennen miteinander, sondern deren Performance unter den jeweiligen Aufbaubedingungen!!! Alles andere ist krudes Freiraumgeschwurbsel, also grund- und luftlos ..."