www.qrp4fun.de Berechnung einer Doublet-Antenne

Drahtantennen sind für den Portabeleinsatz auf den Kurzwellenbereich wohl die erste Wahl. Ich zeige Ihnen auf dieser Webseite, wie sich eine für mehrere Bänder maßgeschneiderte Doublet-Antenne berechnen lässt. Jede Doublet-Antenne besteht aus 2 Strahlerhälften und einer Zweidrahtleitung. Da diese Antenne nicht resonant ist, erfordert sie einen Antennentuner und einen Balun zur Anpassung des unsymmetrischen Transceiver-Ausgangs an die symmetrische Speiseleitung.
 
Geeignete Längen
 
Auf die Idee, die geeignete Stelle zum Anschalten der Speiseleitung berechnen zu lassen, kam bereits Karl H. Hille, DL1VU, im Buch "Windom- und Stromsummen-Antennen" [1]. Darin berechnet er den optimalen Punkt auf dem resonanten Antennendraht einer Windom-Antenne. Doch das von ihm genutzte Verfahren lässt sich auch auf eine Hälfte einer Doublet-Antenne anwenden. Es ist ja ebenfalls ein hochohmiges Ende vorhanden und es ist ein Punkt mit moderater Impedanz gesucht.
 
Der Algorithmus zur Berechnung von Windom- und Stromsummen-Antennen hat jedoch eine Eigenart, die bei Nichtbeachtung zu Fehlern führt. Bei der Ermittlung geeigneter Anschaltpunkte werden die an einer bestimmten Stelle der Antenne fließenden Ströme aller Bänder addiert. Dadurch entsteht das charakteristische "Gebirge" wie im Bild unten. Prinzipbedingt dürfen nur die Gipfel (Maxima) in Betracht gezogen werden - Nebengipfel sind nicht verwendbar.
 
Aussagekräftiger ist das Bilden des Produkts. Beim Produkt ist das Ergebnis jedoch auch dann niedrig, wenn der Wert auf einem Band niedrig ist.
 
Stromsumme und -produkt für 160 bis 10 m
 
Das Bild oben zeigt die Stromsumme (rot) und das Stromprodukt (blau) auf einer 9-Band-Antenne für 160 bis 10 m bis 300 m Länge. Die Maxima der Summe und des Produkts sind in etwa an identischen Stellen. Doch die nutzbaren Maxima sind beim Produkt besser erkennbar.
 
Das nachfolgende Formular gibt die Maxima bis zu einer Entfernung von 300 m vom hochohmigen Ende des Drahts aus, deren Werte über 0,2 liegen. Es lassen sich bis zu 9 Bänder und Frequenzen eintragen.
 

MHz

MHz

MHz

MHz

MHz

MHz

MHz

MHz

MHz

 

 


Die Werte in Klammern geben jeweils die Höhe des auf den Maximalwert normierten Stromprodukts an.
 
Maximum auswählen
 
Ein für alle 9 Kurzwellenbänder geeigneter Punkt befindet sich bei 110,88 m.
  gestreckt
 
Denn dann sind folgende Wellenlängen auf dem Antennendraht vorhanden:

10,37 λ bei 28,030 MHz
9,21 λ bei 24,910 MHz
7,78 λ bei 21,030 MHz
6,69 λ bei 18,090 MHz
5,19 λ bei 14,030 MHz
3,74 λ bei 10,110 MHz
2,59 λ bei 7,015 MHz
1,31 λ bei 3,530 MHz
0,67 λ bei 1,815 MHz


Es fehlt nur noch die Zweidrahtleitung. Dafür zieht man sich den Speisepunkt einfach zum Transceiver. Der Antennendraht wird dann um die Länge der entspandenen Zweidrahtleitung kürzer.
  gewinkelt
 
Am Ende sind noch die Verkürzungsfaktorern des Antennendrahts (hier VFS = 0,95) und der Zweidrahtleitung (hier VFL = 0,80) zu berücksichtigen, um auf die mechanischen Längen des Stahlers lSM und der Zweidrahtleitung lLM zu kommen.
  real
 
Nachfolgend die Berechnung anhand des gewählten Maximums aus der Liste oben und der gewählten Strahlerlänge.
 

m kleiner M2

m aus Liste oben

 

 

 

m = M1

m = M2 - M1

m = lSE · VFS

m = lLE · VFL


Kontrolle
 
Bleibt nur noch die Frage, ob die so ermittelten Längen auch die erhofften niedrigen Impedanzen auf den ausgewählten Bändern ergeben. Die elektrische Längen der aus Strahler und Zweidrahtleitung zusammengeschalteten Konstruktion dürfen keine Vielfache von 1 λ betragen. Im abschließenden Schritt werden daher die ermittelten Längen kontrolliert und die entsprechenden Wellenlängen ausgegeben. Die Frequenzen sowie die Längen der Strahlerhälften und Zweidrahtleitung stammen aus den beiden vorherigen Berechnungen.
 

m bei VF =

m bei VF =

 

λ 

λ 

λ 

λ 

λ 

λ 

λ 

λ 

λ 


Möglichkeiten und Grenzen
 
Mit den hier dargestellten Berechnungen lassen sich lediglich nutzbare Strahler- und Speiseleitungslängen ermitteln. Rückschlüsse auf die Abstrahlung und somit die Wirksamkeit der Antennen sind nicht möglich. Außerdem wird die Fußpunktimpedanz entsprechend der Aufbauhöhe und der vorhandenen Bebauung immer etwas variieren. Doch diese Änderungen sollte der ohnehin notwendige Antennentuner ausgleichen können.
 
Literatur:
[1] Karl H. Hille, DL1VU: Windom- und Stromsummen-Antennen. Theuberger Verlag, Berlin 2000; Box 73, Artikel X-9141