Gegengewicht und Mantelwellen bei der Endfed

Auch die Endfed braucht einen Rückweg

Der Dipol hat zwei Arme, die Endfed nur einen Draht. Wohin fließt bei ihr der Strom zurück? Beispiel ist eine EFHW für 20 m.

Der Übertrager einer Endfed hat auf der Antennenseite zwei Anschlüsse. Wie am Viertelwellenstrahler fließt am zweiten in jedem Augenblick so viel Strom heraus, wie in den Draht hineinfließt (Modul 3, Lektion 1). Keiner der beiden Anschlüsse lässt sich vollständig isolieren^[1]. Was dort hängt, bildet den Rückweg und gehört zur Antenne. Wie in Modul 3 heißt es Gegengewicht.

Am Ende der Halbwelle ist der Strom klein, aber nicht null (Lektion 1) und muss über das Gegengewicht zurück. Weil dieser Strom klein ist, kommt die Endfed mit einem kurzen Rückweg aus. Empfohlen werden rund 0,05 Wellenlängen, auf 20 m etwa 1 m. In einem Versuch auf 20 m, das Koax ohne leitende Verbindung zum Übertrager und rechtwinklig weggeführt, reichte dieser Meter. Mehr brachte nichts Merkliches, ohne ihn ließ sich die Antenne nicht anpassen^[3]. Daneben wird ein möglichst großes Gegengewicht empfohlen, einzelne Drähte bis etwa eine Viertelwelle^[2].

Ein Fachbeitrag deutet das kurze Stück als Verlängerung des Strahlers nach unten, oft reiche dann 36:1^[4]. Eine ähnliche Deutung geht auf Moxon zurück^[3]. Die Folgerung 36:1 fand sich in keiner weiteren Quelle, sie steht hier als Gegenposition.

Die 12db-Simulation aus Lektion 1 ergab mit 1,5 m Gegengewicht in der Resonanz rund 2,6 kΩ, näher an 49:1 als an 36:1. Dass ein kurzes Gegengewicht von rund 0,05 Wellenlängen reicht, nennen dagegen zwei Quellen, eine mit Messung, eine als Faustregel^{[3] [5]}.

Ohne eigenen Rückweg wird das Kabel zur Antenne

Hängt am zweiten Anschluss nur das Koax, fließt der Rückstrom über die Außenseite des Schirms. Kabel, Gerät und was daran hängt oder daneben liegt, werden Teil der Antenne (Modul 2, Lektion 3 und Modul 3, Lektion 5). Kabelführung und Erdung beeinflussen SWR und Abstimmung^[2].

Auf dem Schirm bildet sich eine stehende Welle, in einem veröffentlichten Modell trug er bei einer der gerechneten Erdungen mehr Strom als der Draht. Kleine Leistung oder eine zufällig günstige Kabellänge können das verdecken^[2].

Ein festgelegter Rückweg macht den Aufbau wiederholbar

Üblich sind zwei Wege:

1. Ein eigenes Gegengewicht von rund 0,05 Wellenlängen des längsten Bands, auf 40 m rund 2 m, vom Draht weggeführt. Die Sperre sitzt so dicht am Übertrager wie möglich, damit das Koax nicht zusätzlich Gegengewicht wird^[5].
2. Ein festes Stück Koax bis zur Sperre. Seine Außenseite ist das Gegengewicht, empfohlen werden ebenfalls rund 0,05 Wellenlängen. Läuft das Kabel weiter ins Haus, wird der erste Weg empfohlen, sonst kann es dort weiter stören^[5]. Ein Hersteller nennt für seine Sperre 0,3 bis 0,9 m Abstand vom Übertrager^[6].

So führt immer dasselbe Stück den Rückstrom. Den Rückweg bringst du selbst mit, statt ihn am Standort aus Kabel, Gerät und Metall zusammenzusetzen.

Für den Weg mit eigenem Gegengewicht rechnen die Modelle auf 20 m mit 2 m Draht, länger als der Faustwert von 1 m.

Das zeigt eine 12db-Rechnung mit NEC-2 über mittlerem Boden: eine Endfed für 20 m aus 10 m Draht als Sloper, der Übertrager in 1,5 m Höhe, dazu dasselbe 10 m lange Koax. Die Sperre ist ein Widerstand von 5 kΩ, ein guter Ausgangswert an weitgehend symmetrischen Antennen. Die stark unsymmetrische Endfed kann mehr verlangen^[7], deshalb auch 20 kΩ. Das Kabel liegt in fünf Führungen:

• auf dem Rasen vom Draht weg,
• auf dem Boden unter dem Draht entlang,
• auf dem Boden quer zum Draht,
• auf Tischhöhe zu einem geerdeten Gerät,
• auf einem Geländer in Übertragerhöhe.

Ohne Sperre lag das kleinste SWR je nach Führung zwischen 13,78 und 14,06 MHz. Mit der Sperre 1 m unterhalb des Übertragers lagen alle fünf innerhalb von 80 kHz, mit 2 m Gegengewicht und Sperre am Übertrager vier innerhalb von 60 kHz. Die Lage der Minima ist im Modell auf rund 0,1 MHz unsicher, verglichen wird ihre Streuung.

Sitzt die Sperre erst am Kabelende, gehört wieder das ganze Kabel zum Rückweg, denn alles zwischen Übertrager und Sperre zählt dazu. Mit demselben Gegengewicht lagen die fünf Minima dann innerhalb von 140 kHz, enger als ohne Sperre, aber nicht deutlich weiter als mit der Sperre am Übertrager. In diesen fünf Führungen trennt die Rechnung die beiden Orte der Sperre also kaum.

Anders mit dem Kabel in Tischhöhe: senkrecht herab auf 0,75 m und dann 9,25 m in dieser Höhe zum Funkgerät, vom Draht weg, unter ihm entlang, quer, schräg oder zu einem geerdeten Gerät. Mit der Sperre am Übertrager lagen die Minima dieser fünf Führungen innerhalb von 100 kHz, mit der Sperre am Funkgerät innerhalb von 380 kHz. Mit halber Segmentlänge waren es 160 gegen 440 kHz.

Den Unterschied macht vor allem eine Führung: Unter dem Draht entlang lag das Minimum mit der Sperre am Funkgerät 0,3 bis 0,4 MHz tiefer als bei den übrigen vier, und diese lagen in beiden Rechnungen innerhalb von 80 kHz. Die Sperre am Funkgerät legt den Rückweg also nicht fest: Das Kabel bis zur Sperre gehört dazu, und wo es ungünstig liegt, hier unter dem Draht, verschiebt es die Abstimmung deutlich.

Das Geländer fiel aus der Reihe, auch mit 20 kΩ. Dort beginnt das Kabel hinter der Sperre direkt neben Übertrager und Gegengewicht und führte den meisten Strom. Die Sperre hemmt Strom entlang des Mantels, ein Kabel dicht daneben nimmt über die Felder trotzdem Strom auf. Schon eine kleine Streukapazität, die ungewollte Kapazität zwischen nicht verbundenen Leitern, wirkt stark: In einer weiteren 12db-Simulation nach einem Beispiel aus der Literatur^[2], einer EFHW für 40 m mit 1,8 m Gegengewicht und senkrecht herabhängendem Kabel, führte das Kabel mit 10 pF quer über den Übertrager rund 80 Prozent so viel Strom wie das Gegengewicht.

Höhe, Bäume und Boden verschieben die Abstimmung auch mit festem Rückweg, festgelegt ist nur, was zur Antenne gehört (Modul 4).

Wo die Sperre nicht hingehört

Ohne eigenes Gegengewicht ist das Kabel der einzige leitende Rückweg, und eine Sperre direkt am Übertrager nimmt ihn weg. Der Strom muss trotzdem zurück, über Streukapazität und durch die Sperre. Über ihr liegt dann hohe Spannung, und eine verlustbehaftete Sperre setzt Leistung in Wärme um^[1]. In der 12db-Rechnung blieb das SWR so in allen fünf Führungen zwischen 13,4 und 15 MHz über 2,7, und bei 14,2 MHz verheizte die Sperre 37 bis 53 von 100 W. Mit 20 kΩ wurde es in drei damit gerechneten Führungen schlechter, nicht besser: SWR über 7, mehr als 50 W Wärme. Ohne eigenes Gegengewicht nimmt eine Sperre direkt am Übertrager der Antenne umso mehr Rückweg, je stärker sie sperrt.

Ein freies Wicklungsende im Übertrager ändert daran nichts. Der Strom in der Wicklung zur Antenne kommt an ihrem zweiten Ende heraus. Fehlt dort das Gegengewicht, koppelt dieses Ende über Streukapazität an Boden, Kabel und Umgebung, die dann zum Rückweg werden^[8].

Am Dipol führt der zweite Arm den Rückstrom, die Sperre sitzt dort am besten direkt am Speisepunkt (Modul 4, Lektion 5). Der Endfed fehlt dieser Arm. Ohne eigenes Gegengewicht sitzt die Sperre deshalb ein Stück tiefer am Kabel, und das Kabelstück darüber wirkt mit seiner Außenseite als Gegengewicht. Für das Signal im Inneren bleibt es Leitung, an 50 Ω passt der Übertrager an. Auch dann verheizt die Sperre noch Leistung, in der 12db-Rechnung bei 14,2 MHz mit 1 m Kabelstück 6 bis 12 von 100 W, mit 2 m noch 1,5 bis 5 W.

Den Aufbau prüfen

Gleiche Werte sind kein sicherer Nachweis: Das SWR reagiert schwach, und ein beim Anfassen unauffälliges Kabel kann trotzdem deutlich Strom führen^[8]. Wie du ihn misst, zeigt Modul 9.