Bau eines einfachen Dipols für Kurzwelle

Edit 20.05.2017

A) Benötigtes Material

1. Eine SO239 PL-Buchse mit Flansch
2. Ein Stück Plexiglas ca. 4mm dick, Abmessungen ca. 40mm mal 80mm
3. Zwei Stück Plexiglas, ca. 4mm dick, Abmessungen unrelevant, als Isolator
4. Lautsprecherdraht (Zwillinngslitze) ab 0,75 mm², besser 1,5 mm² oder 2,5mm²
5. Abspannleinen, reißfest (Länge je nach Bedarf)
6. ca. 50cm Koaxkabel RG58, Aircell5 oder ähnlich
7. Ein Ferritkern FT240-43
8. Zwei PL-Stecker für RG58
9. Eine PL-Doppelkupplung

B) Einspeise-Mittelstück

So soll es aussehen wenn es Fertig ist. In das Plexiglas mit den Abmessungen 40mm x 80mm wird in der Mitte ein 12mm großes Loch gebohrt (bitte Vorsicht, kann schnell zerbrechen). Wenn das nicht geht, z.B. wegen fehlendem Bohrer, dann ein 10mm Loch bohren und mit einer Rundfeile den Rest ausfeilen! Die SO239 Buchse darauf platzieren und mindestens zwei gegenüberliegende Befestigungslöcher (4 Löcher in den Ecken) auf dem Plexiglas markieren und dort dann jeweils 3mm Löcher reinbohren. Dort wird dann die SO239 Buchse mit dem Plexiglas verschraubt.

Dann noch jeweils zwei Löcher pro Seite wie oben ersichtlich in das Plexiglas bohren, denn dies ist für die Zugentlastung des Antennendrahtes notwendig. Die Löcher müssen natürlich dem Kabeldurchmesser angepasst werden und müssen so knapp bemessen werden, das das Kabel gerade so durchpasst, es sollte sich nicht bewegen können, denn dann ist die Zugentlastung nicht gewährleistet.

Die zwei Hälften des Antennenkabels werden mit einem Ende von Außen durch die Zugentlastungslöcher gezogen. Das eine wird in der Mitte der SO239 Buchse fest gelötet. Das andere wird um eine Schraube der SO239-Befestigung gewickelt und die Schraube wird mit einer Mutter fest angezogen. Alternativ kann man hier auch einen Kabelschuh nehmen, den an das Kabelende anlöten oder ranquetschen und den Kabelschuh dann um die Schraube „hängen“ und wiederum mit einer Mutter festziehen.

C) Schenkel-Länge

Die Schenkel-Länge hängt von der erwünschten Resonanzfrequenz ab. Die Faustregel die man für den ersten Schritt befolgen sollte: 300 / Resonanzfrequenz in MHz = Wellenlänge

Die Länge eines jeden Schenkels (also zwei Stück) beträgt Wellenlänge / 4 abzüglich 5 % (Verkürzungsfaktor)

Rechenbeispiel:

Dipol für 40m (7,0-7,1 MHz, Mittenfrequenz 7,05 MHz):

300 / 7,05 = 42,55 m
42,55m / 4 = 10,64 m
10,64 m * 0,95 = 10,11m

Also sollte jeder Schenkel eine Länge von 10,11m haben. Je nach Aufbauweise, also Art der Aufhängung und Aufbauhöhe, kann es nötig sein die Schenkel noch etwas zu verkürzen. Allerdings fällt das bei 100 KHz Bandbreite normal nicht ins Gewicht. Am Besten man baut den Dipol dort auf wo er benutzt werden soll und passt die Schenkellängen entsprechend an (ACHTUNG: Es muss immer exakt gleich viel vom linken und rechten Schenkel „abgezwickt“ werden).

Man kann die Schenkellängen auch Zentimetergenau genau durch Rechnung anpassen:

a) Schenkellänge(n) genau abmessen (es sollten beide gleich lang sein)
b) Antenne am Bestimmungsort montieren (wichtig da die Umgebung großen Einfluss hat)
c) Frequenz mit dem besten SWR bestimmen (z.B. mit einem SWR-Meter)

Durch die aktuelle Schenkellänge und das SWR-Minimum können wir nun den tatsächlichen Verkürzungsfaktor bestimmen mit der folgenden Formel:

Grundformel:

((Lichtgeschwindigkeit / Frequenz ) / 4 )* Verkürzungsfaktor = Länge eines Dipolschenkels

Da uns Lichtgeschwindigkeit, Frequenz und Schenkellänge bekannt sind, können wir den Verkürzungsfaktor berechnen, welchen wir bei der Bestimmung unserer nötigen Schenkellänge für die Wunschfrequenz benötigen.

Verkürzungsfaktor = Länge Dipolschenkel / ( 75 / Frequenz) (75 kommt von 300 / 4 !, Formel gekürzt!)

Den errechneten Verkürzungsfaktor setzen wir nun in die oben erwähnte allgemeine Formel ein mit der gewünschten Frequenz. Das Ergebnis ist die optimale Schenkellänge für die gewünschte Frequenz unter Berücksichtigung des tatsächlichen Verkürzungsfaktors.

Wer nicht so viel rechnen möchte, kann folgendes von DL1NUX geschriebenes Formular benutzen um die optimale Schenkellänge zu berechnen. Vorher müssen natürlich die drei Schritte a) bis c) gemacht werden:

Link zum Berechnungsformular für die Längenkorrektur

Kleiner Tipp: Ein Dipol funktioniert immer auf dem dreifachen seiner Grundfrequenz ebenfalls. So kann ein Dipol für 40m z.B. auch auf 15m (21 MHz) verwendet werden. Er ist dort auch resonant. Allerdings ist die Bandbreite im 15m Band 450 KHz. Man sollte also die Länge des Dipols genau ausmessen damit man auch die volle Bandbreite im 15m Band ausnutzen kann. Je nach Aufbauort und den örtlichen Gegebenheiten kann es auch sein, dass das SWR im 15m Band trotzdem nicht gut ist. Dann ist trotzdem ein Tuner nötig.

Man kann den Dipol natürlich mit einem guten Antennentuner auch auf allen anderen Kurzwellen-Bändern anpassen. Das Strahlungsbild ist allerdings nicht optimal. Eingebaute Automatische Tuner schaffen dies aber oft auch nicht auf allen Bändern.

D) Balun bzw. Mantelwellensperre

In den meisten Fällen bereitet es keine Probleme, einen symmetrischen Dipol direkt mit Koaxialkabel einzuspeisen. Diese Lösung ist preiswert, verlustarm und leistungsfest. Allerdings hat die direkte Einspeisung auch Nachteile: Das Richtdiagramm weicht infolge der fehlenden Symmetrierung vom Achterdiagramm vom Dipol ab, die Antenne schielt in eine Vorzugsrichtung. Auf dem Außenleiter des Koaxialkabels können so genannte Mantelwellen entstehen, deren Strahlungsfelder störende Beeinflussungen in der Nachbarschaft verursachen. Die am Kabelmantel angeschlossene Dipolhälfte ist mit der an der Kabelseele liegenden Dipolhälfte strahlungsgekoppelt. Strom und Spannungskurve bilden sich auf dieser Dipolhälfte genauso aus. Eine an das Dipolende gehaltene Glimmlampe ist dafür der eindeutige Beweiß !

Anforderungen:

Ein Balun hat also die Aufgabe, die Symmetrie im Speisepunkt trotz des unsymmetrischen Koaxkabels zu erhalten und herzustellen. Ringkernüberträger haben sich für den Einsatz seit langem durchgesetzt. Für einen Dipol mit annähernd 50 Ohm Speisepunktimpedanz muss der Balun für ein Übersetzungsverhältnis 1:1 ausgelegt sein. Ein gleichmäßiger und breitbandiger Verlauf von Impedanz und Symmetrie, sowie möglichst geringe Blindanteile über den gesamten Kurzwellenbereich, sind nicht leicht zu realisieren. Bis auf wenige Ausnahmen erfüllen selbst kommerziell hergestellte Baluns nicht alle diese Anforderungen perfekt. Diese Tatsache sollte nicht davon abhalten, es mit einem selbstgewickelten Balun zu versuchen.

Aufbau und Wirkungsweise:

Um die Entstehung von Mantelwellen auf dem Koaxkabel zu unterdrücken, hat sich besonders eine Ringkern-Einspeisedrossel, auch Current- oder Strom-Balun ganannt, bewährt. Auf einen Ringkern FT240-43 werden 13 Windungen RG-58 (oder ähnlich) gewickelt. Die siebte Windung führt zur gegenüberliegenden Seite des Ringkerns worauf die folgenden sechs Windungen in entgegengesetzter Richtung auf die zweite noch freie Ringkernhälfte aufgebracht werden. Jede Durchführung durch die Innenöffnung des Ringkerns ist eine ganze Windung, deshalb zählt die gemeinsame Verbindung der beiden Wicklungsabstände als 13. Windung ! Der Strom im abgeschirmten Innenleiter kann ungehindert fließen, die Ausbildung von Mantelwellenströmen wird durch die Drosselwirkung der Spule unterdrückt, Gleichtaktströme in und auf dem Koaxkabel verhindert. Obwohl auf den ersten Blick nicht erkennbar, sind alle 12 Windungen in gleichem Wicklungssinn auf dem Ringkern verteilt. Durch die Aufteilung der Wicklung in zwei Teilabschnitte liegen Anfang und Ende nicht direkt nebeneinander. Die sonst vorhandene Kapazität zwischen Eingang und Ausgang würde bei höheren Kurzwellenfrequenzen, so im 28 MHz-Bereich, die Drosselwirkung herabsetzen.

 

Praktische Ausführung:

Zur Bewicklung nehmen wir das 50cm-Stück RG 58 Koaxialkabel. An das eine Ende Koaxkabel, das so kurz wie möglich gehalten wird, löten wir den Koaxstecker zum Anschluss an die Antenne. An das andere entweder eine Kupplung oder einen weiteren Stecker mit einer PL-PL Doppelkupplung. Dort kann das Speisekabel vom Funkgerät direkt angeschlossen werden. Fertig! Damit das ganze Gebilde auch schon wetterfest, ein zusätzliches Gehäuse ist nicht notwendig.

E) Abspannung

Die Abspannseile dürfen nicht als Antennenverlängerung wirken, daher dürfen sie nicht elektrisch miteinander verbunden sein. Ein Isolator ist notwendig. Man kann natürlich teuere Isolationseier aus Keramik nehmen. Praxishalber nehmen wir aber zwei Plexiglasstücke in die wir wieder zwei Zugentlastungslöcher für den Antennendraht bohren. Man sollte das Antennenkabel aber noch mit etwas anderem festmachen, z.B. mit einer Schraube, einer Mutter und einer großen Unterlegscheibe (alles M6). Also ein Loch zwischen die Zwei anderen Löcher und etwas darüber bohren, so das man mit der Unterlegscheibe und der Schraube den Antennendraht zwischen Plexiglas und Unterlegscheibe festklemmen kann.

Ein oder zwei weitere Löcher werden auf die gegenüberliegende Seite gebohrt, wo dann das Abspannseil festgemacht wird.

Es gibt auch professionellere Methoden, aber für Portabel-Betrieb ist das eine äußerst günstige Möglichkeit. Für festen Aufbau sollte man doch eine etwas „festere“ Variante verwenden, z.B. wie in folgender Abbildung:

F) Aufhängetips

Je näher der Dipol zum Boden aufgehängt wird, desto kürzer muss er bemessen werden. Je tiefer er hängt, desto steiler wird auch die Abstrahlung.

Um eine optimale Abstrahlung, vor allem auf den niederfrequenten Bändern unterhalb 10 MHz, zu gewährleisten, muss der Dipol so hoch wie möglich aufgehängt werden (größer Lambda/2). Jedes Hindernis (Häuser, Bäume etc.) kann die Abstrahlung wiederum beeinflussen. Experimentieren ist angesagt !

Außerdem sollte der Dipol möglichst waagerecht aufgehängt werden, jede Veränderung der Aufhängeweise (V-Form, abgewinkelt, Enden zum Boden usw.) verändert das Strahlungsbild unter Umständen gravierend !

Weitere Tipps zur Aufbauweise und theoretische Grundlagen zur Dipoltheorie sind in den bekannten Literaturquellen zu finden (z.B. DARC Antennenbauch, Rothammel’s Antennenbuch usw.).