Antenne für den eigenen Garten

Vier Schritte zur Entscheidung

Welche Antenne in deinen Garten gehört, folgt aus der Aufgabe, nicht aus einer Lieblingsbauform. Dieses Modul erklärt keine Physik neu, es ordnet das Gelernte zu einem Vorgehen in vier Schritten:

1. Ziel festlegen: Band, Entfernung der Gegenstationen, Tageszeit.
2. Grenzen des Standorts erkennen: Länge, Höhe, Befestigungspunkte, Metall in der Nähe, Personenschutz.
3. Ein Verlustbudget aufstellen: was jede Stufe zwischen Sender und abgestrahlter Welle kostet.
4. Die Maßnahmen in eine Rangfolge bringen, die größte Wirkung zuerst.

Schritt 1: Das Ziel legt den Winkel fest

Stationen in 100 bis 300 km erreicht die Welle unter rund 60 bis 80°, DX über tausende Kilometer unter flachen Winkeln (Modul 8, Lektionen 1 und 4). Auf 40 m tragen die steilen Wege, wenn foF2 auf 7 MHz und mehr steigt, meist tagsüber (Modul 8, Lektion 4).

Welche Winkel ein waagerechter Dipol bevorzugt, legt seine Höhe in Wellenlängen fest. In der 12db-Rechnung aus Modul 8, Lektion 5 für 7,1 MHz über mittlerem Boden ist ein Dipol in $\lambda/8$ Höhe quer zum Draht unter 70° rund 11 dB stärker als einer in $\lambda/2$, unter 10° liegt der hohe rund 10 dB vorn. Ein Gartenmast von 6 bis 8 m macht einen 40-m-Dipol zu einer Antenne für die Region, denn auf 7,1 MHz sind das 0,14 bis 0,19 Wellenlängen. Gelegentlich bringt auch er DX (Modul 8, Lektion 5).

Eine Vertikalantenne verhält sich umgekehrt. Senkrecht nach oben hat sie eine Nullstelle, unter 70 oder 80° kommt wenig heraus (Modul 8, Lektion 4). Unter flachen Winkeln kann sie vor einem niedrigen Dipol liegen: In derselben Rechnung ist eine Viertelwellen-Groundplane mit vier Radials, Fußpunkt 2 m hoch, unter 10° quer zum Draht rund 5 dB stärker als der Dipol in $\lambda/8$.

Für Region und DX auf demselben Band braucht es deshalb zwei Antennen mit Umschalter, oder du wählst nach dem Ziel, das dir wichtiger ist (Modul 8, Lektion 5).

Schritt 2: Was der Garten zulässt

Ein Halbwellendipol für 40 m ist rund 20 m lang, eine Viertelwelle gut 10 m hoch (Modul 2, Lektion 1, und Modul 3, Lektion 3). Miss deshalb zuerst Länge und Diagonale des Gartens, die Höhe der Befestigungspunkte und den Abstand zu Haus, Dachrinne und Freileitungen (Modul 1, Lektion 4, und Modul 4, Lektionen 4 und 6).

Passt die volle Länge nicht gestreckt hinein, kommt es darauf an, wo der Draht knickt. Die stromreiche Mitte gehört hoch und frei, die stromarmen Enden lassen sich mit wenig Verlust abwinkeln (Modul 2, Lektionen 2 und 5). Ein Zickzack in der Mitte kostet dagegen, weil sich die Felder benachbarter Zacken weitgehend aufheben (Modul 6, Lektion 5).

Bei einer EFHW gilt dasselbe auf ihrem Grundband für die Mitte des Drahts, auf den höheren Bändern liegen die Strommaxima an anderen Stellen, und der Übertrager gehört nicht an die Hauswand (Modul 6, Lektion 5).

Zu den Grenzen gehört der Personenschutz. In einem schmalen Garten kann der Sicherheitsabstand bis auf das Nachbargrundstück reichen. Ob er im kontrollierbaren Bereich liegt, ermittelst du nach einem der Verfahren der Bundesnetzagentur, bevor du sendest (Modul 10, Lektionen 2 und 4).

Die Drahtenden mit ihrer hohen Spannung hängen außer Reichweite (Modul 10, Lektion 3). Was hier nicht passt, scheidet aus, bevor du Technik vergleichst.

Schritt 3: Das Verlustbudget

Zwischen Sender und abgestrahlter Welle liegen mehrere Stufen: Tuner, Leitung, Übertrager oder Balun und die Antenne selbst mit Draht, Spulen und Boden. Jede setzt einen Teil der Leistung in Wärme um, ihre Dämpfungen in dB addieren sich.

SWR 1:1 am Funkgerät zeigt, dass der Tuner angepasst hat, nicht, was die Stufen dahinter kosten (Modul 5, Lektion 4). Die Grafik ordnet Werte aus dem Lehrgang nach Größe, jeder gilt für den Aufbau seiner Lektion.

Die großen Posten:

• Fehlanpassung auf der Leitung: Ein Draht, der auf einem Band weit von 50 Ω liegt, kann auf langem Koax mehrere dB kosten. In der Rechnung aus Modul 5, Lektion 5 verlieren 30 m RG-213 an einem 31 m langen Draht auf sieben von acht Bändern rund 4 bis 10 dB.
• Kleine und verkürzte Antennen: Eine Magnetic Loop mit 1,3 m Durchmesser aus 15-mm-Kupferrohr strahlt auf 40 m in der 12db-Rechnung ohne Verluste in Kondensator, Verbindungen und Umgebung rund 21 % ab, echte Loops liegen in der Regel darunter (Modul 7, Lektion 3). Die ähnlich große Beispiel-Loop aus Modul 7 hat auf 7 MHz bis SWR 2 rund 1,8 kHz Bandbreite (Modul 7, Lektion 2). Ein 40-m-Strahler von 5,1 m Höhe verliert mit 10 Ω Bodenverlust gegen die volle Viertelwelle 2,3 bis 3,8 dB, je nach Ort der Spule (Modul 3, Lektion 3).
• Zu kurzer Dipol am Tuner: Ein Dipol, der deutlich kürzer als eine halbe Welle ist, hat am Speisepunkt einen kleinen Wirkanteil und einen großen Blindanteil (Modul 1, Lektion 2). Auf der Leitung liegt dann ein sehr hohes SWR, und je nach Leitungslänge kommt am Tuner ein sehr kleiner oder ein sehr großer Wirkanteil an^[1]. Ein kleiner treibt die Ströme im Tuner hoch, und er setzt mehr in Wärme um (Modul 5, Lektion 4). Ein Tunerhersteller rät deshalb, einen Dipol auf dem tiefsten Band eine volle halbe Welle lang zu bauen und ihn nicht unterhalb dieser Frequenz zu betreiben^[1].

Die kleinen Posten: Für seinen 49:1-Übertrager gibt ein Hersteller 0,4 bis 0,7 dB an^[2], für einen Strombalun aus gewickeltem Koax ergeben die Bauvorschläge aus Modul 5, Lektion 3 höchstens rund 0,1 dB.

Mehrere Posten auf einmal hat die 9:1-Endfed. Ihr Draht ist bewusst auf keinem Band resonant, am Unun sollen laut Hersteller 200 bis 600 Ω liegen, durch 9 geteilt ein Bereich für den Tuner im Funkgerät^[3]. Auf dem Koax zwischen Unun und Tuner liegt deshalb eine Fehlanpassung, und im Gegengewicht fließt bei gleicher Leistung mehr als doppelt so viel Strom wie an einer EFHW (Modul 6, Lektion 4). Jede dieser Stufen kostet etwas, das ein abgeglichener Halbwellendipol nicht braucht.

Als Maßstab hilft die S-Stufe, nach der Empfehlung der IARU 6 dB^[4]. Ein halbes dB bemerkt die Gegenstation neben Schwund von 10 bis 20 dB kaum (Modul 8, Lektion 5), 4 bis 10 dB sind zwei Drittel bis gut eineinhalb S-Stufen.

Schritt 4: Die Rangfolge

1. Sicherheit und Ziel vor Technik.
2. Volle Größe vor Verkürzung: Passt ein Halbwellendraht mit abgewinkelten Enden in den Garten, bringen Spule, kleine Loop oder nichtresonanter Draht keinen Platz, den du brauchst, aber ihre Verluste.
3. Große Posten zuerst, etwa Fehlanpassung auf der Leitung und Verluste kurzer Strahler.
4. Posten unter 1 dB entscheiden erst, wenn sonst alles gleich ist, dann zählen Aufwand und Abgleich.

Zwei Bänder auf wenig Platz

Für 40 m und 20 m mit einer Antenne kennst du aus dem Lehrgang drei Lösungen. Auf 40 m arbeiten alle drei am besten mit rund einer halben Welle Draht.

• Fan-Dipol (Modul 2, Lektion 5): zwei Drahtpaare an einem Koax, jedes auf seinem Band resonant, das SWR auf dem Koax ist auf beiden Bändern klein. Das 40-m-Paar lässt sich an den Enden abwinkeln, abgeglichen wird in mehreren Durchgängen.
• EFHW (Modul 6, Lektionen 3 und 5): ein Draht von rund 20 m, auf dem 20-m-Band mit zwei halben Wellen, ein 49:1-Übertrager für beide Bänder. Dazu kommen Gegengewicht, Sperre und die hohe Spannung am Übertrager.
• Doublet mit Zweidrahtleitung und Tuner (Modul 5, Lektion 5): Frei und symmetrisch geführt, verliert die Leitung bei hohem SWR viel weniger als Koax. Ist der Draht auf 40 m deutlich kürzer als eine halbe Welle, wird das SWR aber auch auf ihr sehr hoch, und die Verluste in Leitung und Tuner steigen (oben). Ein 11-m-Doublet in 8 m Höhe hat auf 7,1 MHz in einer 12db-Simulation rund 15 − j830 Ω, auf 450 Ω ein SWR von rund 130. Dann verlieren schon 15 m Fensterleitung rund 3,6 dB statt 0,1 dB angepasst, der Tuner kommt noch dazu.

Über Koax statt Zweidrahtleitung gespeist, verliert ein Doublet auf jedem Band, auf dem es weit von 50 Ω liegt, mehrere dB in der Leitung (Modul 5, Lektion 5).