Mehrbandbetrieb mit der Endfed

Ein Draht, mehrere Bänder

Eine EFHW für 80 m ist ein Draht von rund 40 m, ein Startwert für die Länge ist $141/f$ Meter mit $f$ in MHz^[1]. Auf 3,55 MHz trägt er eine halbe Welle. An seinem gespeisten Ende liegt ein Stromknoten, die Impedanz dort ist hoch, ein Übertrager bringt sie auf 50 Ω (Lektion 1).

Auf 7,1 MHz ist die Wellenlänge halb so lang, derselbe Draht trägt zwei halbe Wellen, auf 14,2 MHz vier. Die stehende Welle beginnt am offenen Ende mit einem Stromknoten und wiederholt sich alle halbe Wellenlänge (Modul 2, Lektion 5). An jedem Stromknoten ist die Spannung am größten. Zwischen zwei Stromknoten liegt ein Strombauch, dort ist der Strom am größten.

Passt eine ganze Zahl halber Wellen auf den Draht, liegt deshalb auch am gespeisten Ende ein Stromknoten, mit kleinem, aber nicht verschwindendem Strom wie auf der Grundfrequenz (Lektion 1). Die Impedanz am Übertrager ist dann wieder hoch, und derselbe Übertrager passt auch auf diesem Band^[1]. Wie groß Strom und Spannung am gespeisten Ende sind, legt die stehende Welle auf dem Draht fest. Der Übertrager übersetzt die Impedanz, die er dort vorfindet, auf allen Bändern mit demselben Verhältnis, dafür ist er breitbandig gebaut^[1].

Gerade und ungerade Vielfache

Beim mittengespeisten Dipol zählt, was in der Mitte liegt (Modul 2, Lektion 5). Bei einer ungeraden Zahl halber Wellen sitzt dort ein Strombauch, der Speisepunkt ist niederohmig. Bei einer geraden Zahl sitzt dort ein Stromknoten, er ist hochohmig. Am Drahtende liegt dagegen bei jeder ganzen Zahl halber Wellen ein Stromknoten. Die Endfed arbeitet deshalb auf geraden und auf ungeraden Vielfachen ihrer Grundfrequenz^[1]. Für die 80-m-EFHW sind das unter anderem 7,1 MHz, 14,2 MHz, 21,3 MHz und 28,4 MHz, das Zwei-, Vier-, Sechs- und Achtfache^[1].

Wo es nicht passt

Auf 10,1 MHz trägt der rund 40 m lange Draht etwa 2,85 halbe Wellen. Am Übertrager liegt dann kein Stromknoten (Zeichnung oben, 12db-Rechnung), und derselbe Übertrager mit demselben Verhältnis passt nicht. Das Dreifache, 10,65 MHz, liegt neben dem 30-m-Band, das Fünffache, 17,75 MHz, neben dem 17-m-Band, dort braucht es einen Tuner^[1].

Ein Draht mit einer ungeraden Zahl von Viertelwellen hat am gespeisten Ende einen Strombauch. Er ist dort niederohmig und arbeitet wie ein Viertelwellenstrahler, der ein Gegengewicht braucht (Modul 3, Lektion 1). So lässt sich ein 10,05 m langer EFHW-Draht für 20 m auf 40 m direkt speisen, mit gutem Gegengewicht aus Radials^[3]. Zu einem 49:1-Übertrager passt das nicht. Eine ganze Zahl halber Wellen ergibt eine gerade Zahl von Viertelwellen.

Etwas neben dem Vielfachen

Ein resonanter Draht ist etwas kürzer als die rechnerische halbe Wellenlänge (Modul 2, Lektion 1). Dieser Endeffekt entsteht an den beiden Enden, gleich wie viele halbe Wellen der Draht trägt^[2]. Bei mehreren halben Wellen fällt er anteilig weniger ins Gewicht. Ein auf die Grundfrequenz abgeglichener Draht ist für die Vielfachen elektrisch etwas zu kurz, ihre Resonanzen liegen etwas über dem genauen Vielfachen.

Dazu passt ein Versuch mit einem EFHW-Draht für 20 m an einem eigenen, auf 10 m abgestimmten Übertrager mit Kondensator: Das kleinste SWR lag bei rund 28,7 MHz statt beim Doppelten von 14,175 MHz^[3]. Der abgestimmte Übertrager verschiebt das Minimum dabei mit, der Versuch trennt die beiden Einflüsse nicht.

Die Drahtlänge ist deshalb ein Kompromiss zwischen den Bändern.

Mehr halbe Wellen, andere Richtungen

Von einer halben Welle zur nächsten wechselt der Strom seine Richtung. Fließt er in einer gerade zum offenen Ende, fließt er in ihren Nachbarn zum Übertrager hin, benachbarte halbe Wellen sind gegenphasig^[2]. Im idealisierten Modell tragen alle halben Wellen gleich viel Strom, auch die fern vom Übertrager.

Jede halbe Welle strahlt, und in der Ferne addieren sich ihre Felder. Wie stark die Summe in einer Richtung ist, hängt davon ab, mit welcher Phase die Beiträge dort ankommen. Quer zum Draht legen alle Beiträge gleich lange Wege zurück und kommen mit der Phase an, mit der sie gestartet sind. Bei einer geraden Zahl halber Wellen heben sie sich dort im Modell ganz auf, bei einer ungeraden fehlt einer halben Welle das Gegenstück, und ihr Beitrag kommt quer an.

Schräg zum Draht legen die Beiträge verschieden lange Wege zurück. Je nach Winkel addieren oder subtrahieren sich die Beiträge^[4], der Wegunterschied gleicht die Gegenphase teils aus. So entstehen Keulen, Richtungen mit starker Strahlung, getrennt durch Richtungen mit schwacher.

Mit jeder weiteren halben Welle gibt es mehr Keulen, und die stärksten rücken näher an die Drahtrichtung:

1. Eine halbe Welle: Achtform wie beim Dipol, am stärksten quer zum Draht (Modul 2, Lektion 4).
2. Zwei halbe Wellen: vier gleich starke Keulen rund 54° zur Drahtrichtung^[4], quer zum Draht im Modell keine Strahlung.
3. Vier halbe Wellen: acht Keulen (Zeichnung unten), die stärksten rund 36° zur Drahtrichtung^[4].

Die Zeichnung zeigt das idealisierte Modell im freien Raum (12db-Rechnung), von oben gesehen gilt es für flache Erhebungswinkel.

Über realem Boden mittlerer Güte liegt in einer 12db-Simulation mit NEC-2 die stärkste Keule eines endgespeisten Drahts von zwei Wellenlängen in einer Wellenlänge Höhe rund 34° zur Drahtrichtung, und die Keulen zum freien Ende hin sind knapp 2 dB stärker als die zum Übertrager. Zwischen einer halben und zwei Wellenlängen Höhe rückt die stärkste Keule dort von 29° auf 35° zur Drahtrichtung. Dieselben Tendenzen zeigt eine ausführliche Untersuchung endgespeister Langdrähte^[2].

Die Richtungen folgen aus der Verteilung des Stroms entlang des Drahts, wie beim Dipol (Modul 2, Lektion 4). An den Stromknoten mit ihrer hohen Spannung fließt kaum Strom, dort trägt der Draht wenig zur Strahlung bei. Wie stark die Keulen in dB sind, zeigt Modul 8.