Häufig muss man Kurzwellenantennen elektrisch verkürzen. Das gilt ganz besonders beim Mobilbetrieb:
Viel länger als 1/6 der Wellenlänge wird man die Antenne bei 20m und tiefer nicht machen
können - zumindest wenn man während der Fahrt funken will. Solche Antennen haben im, durch die Verlängerungsspule
erzwingenen, Resonanzpunkt eine Eingangsimpedanz im Bereich 10-15 Ω. Wie bringt man das auf 50 Ω, damit
man per Koaxialkabel zum Sender kommt?
Diese Impedanz ergibt sich vorzugsweise aus den Verlusten des Antennensystems und nicht aus dem Strahlungswiderstand
– also dem Energieentzug durch die Abstrahlung. Die traditionelle Methode, solch eine Antenne mit dem Sender
zu verbinden, ist eine automatische Matchbox. Die löst gleich zwei Probleme: Die Anpassung der Impedanz an 50 Ω
und die Abstimmung der Antenne. Genau betrachtet ist das ein Problem, denn das Abstimmen einer Antenne
bedeutet nichts anderes, als ihre Fußpunktimpedanz reel zu machen. Siehe auch meine Seite zu
Optimale Antennenlängen.
Das steht im Widerspruch zu der Einstellung vieler Funkamateure, die mit viel Aufwand an ihrer Antenne
herumschnippeln, bis sie auf einer ganz bestimmten Frequenz auf eine minimale Fehlanpassung kommen.
Das ist aber nur wichtig, wenn man auf weitere Anpassglieder verzichten will. Diese Frage stellt sich hier nicht,
weil die Fußpunktimpedanz auf jeden Fall weit weg ist von 50 Ω.
Nach dem alten Grundsatz Strom strahlt ist es sinnvoll, einen möglichst großen Teil der Antenne
mit einem möglichst gleichmäßigen Strombelag zu versehen. Wenn man eine Antenne schon verkürzen muss,
dann sollte man nach Möglichkeit mit Dachkapazitäten am Spannungsbauch arbeiten.
Das sind gelegentlich sehr große Gebilde, die letztlich selbst kaum etwas zur Strahlung beitragen.
Bei Langwellenantennen kann das bedeuten, dass die vielen, zwischen diversen Masten horizontal aufgehängten Kabel
kaum etwas zur Strahlung beitragen.
Ihre Aufgabe ist lediglich, durch ihre Kapazität gegen ide Umgebung den Strom des Strahlers aufzunehmen.
Der spezielle Sinn dieser Konstruktion ergibt sich aus dem Strahlungsdiagramm einer Vertikalantenne:
Wollte man eine vergleichbar flache Abstrahlung mit einer horizontal polarisierten Antenne erreichen,
müsste man die mindestens einer halben Wellenlänge hoch aufhängen.
Das stelle man sich mal bei einer Wellenlänge von mehreren Kilometern vor...
Wer mit Endkapazitäten bei Portabelantennen experimentieren will, den sei die Website von
DJ9RB empfohlen.
Anpassung mit L-Glied
Die Matchbox muss in diesem Fall von einer niedrigen zu einer höheren Impedanz hin transformieren. Also genügt
ein Anpassglied aus einer Längsinduktivität und einer Querkapazität. Berechnungsangaben stehen z.B. in
[1]. Nach dieser Methode funktionieren wohl alle verkürzten Monoband-Strahler mit PL-Stecker.
Diese Anpassung lässt sich hier sehr einfach verwirklichen, weil man einfach der Verlängerungsspule ein paar Windungen
mehr gibt und in den Stecker einen passenden Keramikkondensator einbaut.
Antennen mit 3/8-Zoll-Gewinde haben kein solches Anpassglied, weil ihnen der Masseanschluss
fehlt. Die klassische Montagemethode dieser Antennen ist ein Punkt möglichst tief am Fahrzeug unmittelbar
am Kofferraum. Dann kann man einen maximal langen Strahler verwenden und mit 20 cm Draht direkt zur Matchbox im
Kofferraum durchstechen. Allein:
Diese Methode ist legal nur möglich, wenn man die Antenne auf dem Kofferraumdeckel montiert und die Matchbox
unmittelbar darunter. Alle beliebten Lösungen von der Klemme auf der Anhängerkopplung über die Montage
auf der Öse für das Abschleppkabel bis zum Kugel-Antennenfuß auf dem Kotflügel sind nicht zulässig: Der Anhang I der
EU-Richtlinie 74/483/EWG definiert, dass
außer den Außenspiegeln und dem Kopf der Anhängerkupplung alles außen am Auto glatt zu sein hat. Und spitz, wie
so manche Blech-, Winkel- oder Schraubenkonstruktion, darf außen am Auto sowieso nichts sein.
Anpassung mit Strombalun
Man kann aber auch leichter auf 50 Ω kommen: Ein 1:2-Transformator setzt die Impedanzen im Verhältnis
1:4 um – aus 12 Ω werden also 50 Ω. Wer schon konventionelle Spannungbaluns nach der
traditionellen Transformatormethode gebaut hat, wird der nebenstehenden Konstruktion keine 100 W zumuten
wollen. Und wer die Streufelder der Eisenpulver-Kerne mit den Amidon-Materialien -2 oder -5 kennt, wird sich
Gedanken machen, wie viel Abstand vom Autoblech ein Balun braucht. allein: Das Teil funktioniert völlig anders.
Ein solcher Strombalun ist nichts anderes als eine Mantelwellensperre. Ihre Funktion besteht darin, dass der
hoch permeable Kern alle Magnetfelder entlang des Kabels unterdrücken soll, also alle unsymmetrischen Ströme
möglichst klein macht. Anders ausgedrückt: Die Spannungen am Anfang und am Ende des Koaxkabels sind gegeneinander
potentialfrei, man kann sie also addieren wie die Spannungen zweier Batterien. Dieses Thema habe ich aber schon
anderweitig in dieser Website beschrieben.
Das Ergebnis dieser Übung: Man kann sich einen 3/8-Zoll-Antennenfuß ins Autodach einbauen
und unmittelbar daneben, zwischen Blech und Himmel, den Balun platzieren. Schon kann man mit RG-58/U zum Transceiver
fahren.
Literatur
- [1] Krischke, A. (DJ0TR): Rothammels Antennenbuch, 12. aktualisierte Auflage (2006), S. 656f
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