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Die Drahtpyramide für 27 MHz.. Ein wundersames Gebilde oder eine wirkungsvolle Antenne?

So jetzt geht es los mit der Beschreibung unserer Drahtpyramide.

Wer sich zum ersten mal mit dem Selbstbau von Antennen beschäftigt, der wird nun wahrlich vor einer scheinbar unüberwindlichen Hürde stehen. Doch keine Angst, Ne Antenne zu stricken ist sehr einfach, wenn man bestimmte Regeln befolgt und diese auch einhält.

Dazu eine kleine Antennenepisode aus meinem Funkleben:

Bei meiner bisher spektakulärsten Funkexpedition am 20. Juli 1980 auf den Vulkan Ätna in Sizilien, hatte sich mitten in der Nacht das Koaxkabel unserer Groundplane Antenne aus dem Stecker gerissen, so dass es kaum mglich war - völlig im dunkeln -einen neuen Stecker an das Kabel zu löten. Innerhalb von nur knapp 15 Minuten haben wir einen Dipol zusammengestrickt, die Kabel ohne Lötung von Hand verzwirbelt, und konnten so die Funkexpedition - zumindest in der ersten Nacht retten.

Also nochmal - Antennen zu bauen ist recht einfach - wenn man bestimmte Regeln einhält!

Es geht los: Wir bauen die Antenne!

Das wichtigste für unsere Antenne ist zunächst die Antennenlitze. Wir brauchen davon eine Länge von einem Lambda, also einer Wellenlänge. Bevor wir uns über die Länge unseres Drahtes Gedanken machen, müssen wir wissen, für welchen Frequenzbereich genauer gesagt für welchen Kanalbereich im CB-Funk wir unsere Antenne bauen möchten. Unsere Drahpyramide ist sehr schmalbandig, d.h. sie ist nur über einen sehr geringen Frequenzbereich resonant. Ich habe herausgefunden, dass die Bandbreite etwa 50 bis 60kHz ist, das bedeutet dass die Antenne sehr selektiv oder resonanzscharf auf höchstens 6 Kanälen ist. Das bedeutet, dass man jeweils nach 6 Kanälen entweder eine neue Antenne bauen muss, oder aber durch eine entsprechende Drahtverlängerung oder Verkürzung (Dazu schreibt Rothammel in seinem Antennenbuch genaueres) die Antenne wieder in Resonanz bringen muss.

Bitte den Verkürzungsfaktor beachten!

Im ersten Teil haben wir ausführlich über den Verkürzungsfaktor geschrieben, so dass ich an dieser Stelle nochmal auf die Beachtung dieses wichtigen Umstandes aufmerksam machen will. In der nacholgenden Tabelle will ich die wichtigsten Längen examplarisch nennen, ich gehe dabei von einem Verkürzungsfaktor von 0,96 aus:

Frequenzbereich: (Kanal)

mechanische Länge:

elektrische Länge:

26.565 - 26.625 MHz (41 - 47)

11,280m

10.829m

26.635 - 26.685 MHz (48 - 53)

11.258m

10.802m

26.695 - 26.755 MHz (54 - 60)

11.225m

10.776m

26.765 - 26.815 MHz (61 - 66)

11.196m

10.748m

26.825 - 26.885 MHz (67 - 73)

11.171m

10.729m

26.895 - 26.955 MHz (74 - 80)

11.146m

10.700m

Ich habe in der obigen Tabelle, nur die Kanäle 41 bis 80 aufgelistet, für die Kanäle 1 bis 40 müssen die entsprechenden Längen selbst ermittelt werden. Dies ist relativ einfach: Wir nehmen als Grundwert zur Wellenlängenberechnung immer den verkürzten Wert der Lichtgeschwindigkeit, also 300, teilen diese durch die Frequenz in MHz und erhalten als Ergebnis den mechanischen Lambda-Wert. Beispiel: 300 : 27.005 und erhalten als Ergebnis 11.109m Dieses Ergebnis multiplizieren wir mit 0,96 und kommen so auf unsere elektrische Länge von 10.664m

Wichtig bei der Längenbemessung unserer Antenne ist immer, dass wir immer ein Segment von 6 CB-Kanälen oder 60 kHz vorsehen. Wenn wir uns entschliessen unsere Antenne  für einen Bereich von Kanal 1 bis Kanal 6 zu bemessen, dann suchen wir uns eine Frequnez aus, die in der Mitte dieses Segmentes liegt. Um bei diesem Beispiel zu bleiben Kanal 1 ist 26.965 MHz Kanal 6 ist 27.025 MHz, die Mitte davon wäre dann 26.995 MHz. Somit funktioniert unsere Antenne +/- 30kHz um diese Frequenz herum.

Auf diese Weise bekommen wir eine Antenne, welche immer “optimal” an die jeweils zu verwendente Frequenz angepasst ist. Ober- und unterhalb der jeweiligen Resonanzfrequenz, fällt dier Wirkungsgrad der Antenne sofort scharf ab, so dass außerhalb dieser 60 kHz keine Anpassung mehr vorhanden ist. Jede Antenne hat einen bestimmten Eingangswiderstand. unsere Drahtpyramide hat einen solchen, der irgendwo zwischen 33 und 78 Ohm liegt. In der Praxis bedeuted dies, das wir ein beliebiges 50 Ohm Koaxkabel direkt an den Einspeisepunkt anschliesen können. Die bedeutet aber auch, dass Antennenanpassgeräte keine Wirkung haben, weil der Impedanzbereich der Antenne und des Funkgerätes in einem sogenannten abgestimmten Bereich liegen, so dass zwischen beiden keine Fehlanpassung vorliegt, welche durch Anpassgeräte ausgeglichen werden können.
 
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Ich habe links nebenstehend noch einmal die Grafik unserer Antenne abgebildet. Am Sockel der Pyrade sehen wir die Buchstaben A und B, welche die Strahlrichtung unserer Antenne bezeichnen. Obwohl es eine ganz leichte Richtwirkung gibt, ist diese so klein, dass man eigentlich von einer rundstrahlenden Antenne sprechen kann.In der nebenstehenden Skizze sehen wir, dass jedes Element unserer Pyramide eine Länge von 1/6 Lambda hat. An den am Boden zugewandten  Teilen, befinden sich kleine Hilfsmasten, welche allerdings nur bei einem Aufbau im Freien erforderlich sind. gleiches gilt auch für den Stützmasten in der Mitte. Hier empfehle ist einen Holzmasten oder ein Kunststoff-Rohr zu verwenden, um die Strahlungscharakteristik nicht zu beeinflussen. Ich konnte bei meinem Aufbau “Unter Dach” auf einen Masten verzichten, weil ich die Antenne einfach im Dachgestühl aufgehängt habe, und entsprechend der Bemaßung in der Skizze links, enfeich in den Ecken mit Kunstoffseil abgespannt habe. Nicht zu sehen ist auf dieser Skizze der Einspeisepunkt für das Kabel, er befindet sich an der Spitze der Pyramide.

Ich habe - wie auf dem nebenstehenden Foto ersichtlich - eine Kunststoffdose verwendet, in welche ich unsere Antennenlitze eingeführt und mit einer PL-Buchse verlötet habe. Deutlich sind die vier Teile der Antennenlitze zu erkennen, welche den oberen Teil der Pyramide bilden. Die Kunststoffdose selbst wird einfach im Dachstuhl aufgehängt und die Antennenlitze einfach wie in der Skizze erkennbar nach unten abgespannt.

Wie lang ist nun unsere Antenne?

Ich schrieb schon an anderer Stelle, dass sich dies nicht so einfach beantworten lässt, da die tatächliche Länge nicht nur vom Verkürzungsfaktor, sondern auch vom verwendeten Kanalsegment abhängig ist. Um ein Beispiel zu zeigen, dass sich auch in der Praxis anwenden lässt, gehen wir davon aus, das ein Funkfreund ein Packet-Radio Node auf Kanal 76 betreiben möchte. Nachdem der Empfang auf Kanal 24 erfolgen wird, verwendet er dort seine übliche CB-Funk-Antenne. Zum Senden auf Kanal 76 verwendet er unsere Drahtpyramide. Die Frequenz von Kanal 76 ist 26.915 Mhz, so dass er seine Antennenlitze auf eine Länge von 10,700m zuschneidet. (vorausgesetzt der Verkürzungsfaktor der Litze ist 0,96!) Wir müssen nun diese 10,700m so biegen, das vier Teillängen von je 1,7833m und eine Teillänge von 3,5666m entstehen. Dies zu bewerkstelligen ist recht einfach: Zunächst biegt man die Antennenlitze so, dass von der Mitte der Litze ausgehend 2 je 5.35m lange Hälften entstehen. Diese Mitte fixieren wir an unserer Kunststoffdose (Siehe Foto rechts oben) so, dass diese Mitte nicht verrücken kann. Die beiden Enden der Antennenlitze führen wir in die Kunststoffdose ein und verlöten diese mit den entsprechenden Kontakten der PL-Buchse. Nun messen wir jeweils von der Mitte ausgehend 1.7833m, markieren diese Stelle mit Klebeband, und

Diese Skizze zeigt das Leiterschema und die Stromrichtung auf der Drahtpyramide an.

messen weitere 1.7833m ab, markieren wieder usw. Die markierten Stellen, werden mit Kunstoffleine so abgespannt, dass alle Seiten die Form unserer Pyramide hat. Wichtig ist, dass alle Seiten den gleichen Winkel und auch die gleiche Länge haben, nur dann ist eine problemlose Funktion möglich. Wird die Antenne im Freien aufgebaut, führt kein Weg an einem zentralen Masten vorbei, auch die vier kleinen 50cm bis 1m hohen Stützmsten werden dann unbedingt benötigt. Um die Anordnung der Masten zu verdeutlichen, habe ich aus dem Antennenbuch von Karl Rothammel, eine Drahtpyramide herausgesucht, welche für das 80m Band ausgelegt ist. Die Abmessungen sind dabei für den CB-Funk allerdings völlig anders, es soll nur die prinzipielle Anordnung der Masten demonstriert werden.

Ergebnisse mit dieser Antenne:

Ich habe weiter oben schon erwähnt, dass ich diese Antenne bei mir “Unter Dach! aufgehängt habe, und die Abspannungen am Fuß der Pyramide so angebracht habe, dass sich die gewünschte Pyramidenform ergeben hat. Als erstes ist mir aufgefallen, dass trotz der ungünstigen Anbringung der Antenne, fast keine Einflüsse von anderen Metallgegenständen auf dem Dachboden (bei mir steht u.a. ein Kran aus einem Metallgerüst) aber auch von den Dachrinnen und Stromleitungen vorhanden waren. Empfangsversuche haben gezeigt, dass wie in der Skizee angezeigt, eine leichte Richtwirkung in A -B Richtung vorhanden ist. Ansonsten brachte die Antenne etwa gleich gute Signale wie eine 5/8-Groundplane auf dem Dach. Bereits 3 Kanäle ober- und unterhalb des Kanales auf welchen die Pyramide agestimmt war, ist das Empfangs-Signal schon um ca 12dB (das sind immerhin 2 S-Stufen) schwächer war als auf der abgestimmten Frequenz. Diese Schmalbandigkeit brachte erhebliche Vorteile beim Betrieb eines PR-Nodes. Ich habe wie im obigen Beispiel gezeigt, den Kanal 24 als Empfangskanal (mit der GP auf dem Dach) verwendet, den Kanal 76 als Sendekanal mit der Drahtpyramide unter Dach. Das Empfangssignal wurde in keinem einzigen Fall vom Sendesignal zugestopft oder abgeschwächt. Obwohl Sende- und Empfangsantenne keine 5 m auseinander stehen, gab es keinerlei Störungen. Dies ist das bemerkenswerteste Ergebnis meiner kleinen Testanordnung. Obwohl die Sendeantenne unter Dach angebracht war, konnten Nodes und Digis in bis zu 25 Kilometer Entfernung problemlos angesprochen werden.  Die Antenne zu bauen dauerte rund 4 Stunden (inklusiver der Anbringung unter Dach) wegen der sorgfältigen Längenabmessungen war das SWR defacto ohne jeglichen Rücklauf. Meine Materialkosten betrugen rund 15 Euro, wer sich alles kaufen muss kommt mit ca 30 Euro bestens zurecht.

Ich hoffe ich konnte den Funkfreunden, eine kleine und wirkungsvolle - wenn auch nicht ganz einfach aufbaubare Antenne zeigen und ich wünsche viel Spaß beim Nachbau. Über Erfahrungswerte würde ich mich freuen.

Alexander W. Eisele

Anmerkung: Alle Grafiken stehen unter dem Urheberrecht der Frankhschen Verlagsbuchhandlung in Stuttgart, bei allen Fotos liegen die Rechte bei rpa-radio.