Gegengewicht und Fehlersuche bei Vertikalantennen

Der Strahler braucht seine zweite Hälfte

Von einer Vertikalantenne siehst du nur den Strahler. Der Strom, der am Fußpunkt in den Strahler fließt, muss dort in gleicher Stärke aus einem Gegengewicht kommen (Lektion 1). Ohne Rückweg lässt sich der Strahler nicht speisen, und baust du keinen, sucht sich der Strom selbst einen, über das Kabel, das Gerät oder die Installation im Haus^[1].

Fehlen die Radials, nimmt der Rückstrom vor allem den Weg über die Außenseite des Koaxschirms. Innen- und Außenseite des Schirms sind auf Kurzwelle getrennt wie beim Dipol (Modul 2, Lektion 3): Im Inneren fließen auf Innenleiter und Schirm gleich große Ströme in entgegengesetzter Richtung, die nicht abstrahlen. Außen fließt der Rückstrom des Strahlers, und das Kabel wird zur zweiten Hälfte der Antenne. Ganz ohne Radials fließt fast der ganze Antennenstrom über den Schirm^[2].

Warum das Verlegen den Messwert ändert

Als Teil der Antenne wirkt das Kabel mit seiner Außenseite: mit seiner Länge, damit, wie es liegt, was in seiner Nähe ist und wo es geerdet ist. Das alles bestimmt, wie viel Strom außen fließt, und damit Wirk- und Blindanteil am Fußpunkt. Welche Kabellänge wenig Strom außen bringt, hängt von Führung, Erdung und Umgebung des Kabels ab, eine Länge für jeden Aufbau gibt es nicht^[1]. An einer Groundplane mit vier Radials für den unteren VHF-Bereich änderte sich das SWR deutlich, als die Länge der Speiseleitung geändert wurde^[2].

Die Leitung im Inneren des Kabels ändert sich dabei nicht. Kapazität und Induktivität je Meter und damit der Wellenwiderstand folgen aus den Durchmessern von Innenleiter und Schirm und aus dem Isolierstoff dazwischen, der Verkürzungsfaktor hängt am Isolierstoff. Beim Umlegen ändert sich keins davon und auch nicht die Länge. Weil die Welle fast ganz im Inneren läuft, darf ein Koaxkabel gebogen, mäßig verdreht und an Metall entlang geführt werden, ohne dass sich an ihr etwas ändert^[5], solange es nicht scharf geknickt wird.

Die Folgen kennst du vom Dipol mit Mantelstrom (Modul 2, Lektion 3): Das Kabel strahlt mit und verändert das Diagramm, HF kann bis an Mikrofon und Gerät kommen, und beim Empfang nimmt das Kabel Störungen aus dem Haus auf.

Auch wenige Radials lassen Strom auf das Kabel

Vier abgestimmte Radials machen den Schirm nicht stromlos. In einer 12db-Simulation einer 80-m-Groundplane mit vier abgestimmten Radials in 2,5 m Höhe und dem Kabel am Boden zum geerdeten Funkgerät floss auf dem Kabel ohne Sperre noch rund 6 Prozent des Stroms im Strahler, ein anderes Modell zeigt deutlich mehr^[1]. Je weniger Radials, desto mehr Strom geht auf das Kabel^[1], in der 12db-Simulation war der Unterschied allerdings klein. Bei einem Netz aus 25 oder mehr Radials voller Länge ist voraussichtlich wenig Strom auf dem Kabel^[1].

Ohne Sperre sank der abgestrahlte Anteil in der 12db-Simulation über mittlerem Boden mit vier Radials um rund 0,1 dB, mit 16 Radials um rund 0,05 dB. Eine Modellstudie mit erhöhten Radials kommt bei vier Radials auf deutlich mehr, empfohlen wird die Sperre dort auch bei 12 bis 16 Radials^[4].

Die Sperre ersetzt kein Gegengewicht

Eine Sperre am Fuß verringert den Strom auf der Außenseite des Schirms deutlich, ganz verschwindet er nicht^[2]. Den Rückweg muss dann das Gegengewicht bieten.

Ein Erdspieß ist dafür kein Ersatz (Lektion 2).

Fehlersuche in drei Schritten

1. Prüfe Kabel und Stecker. Lass dann die Kabellänge gleich, lege das Kabel anders und miss am Kabelende. Ändern sich Wirkanteil, Blindanteil oder SWR deutlich, fließt außen auf dem Schirm Strom.
2. Prüfe das Gegengewicht: Liegen genug Radials, und liegen sie gleichmäßig verteilt (Lektion 2)?
3. Setze die Sperre direkt an den Fußpunkt und wiederhole Schritt 1. Bleibt der Messwert jetzt beim Umlegen fast gleich, fließt deutlich weniger Strom außen auf dem Schirm. Wie du den Strom auf dem Schirm direkt misst, zeigt Modul 9.

Was beim Portabelaufbau zählt

Auf der Wiese kommen Strahler und Gegengewicht in einer Abwägung zusammen. Ein voller Viertelwellenstrahler hat einen deutlich größeren Strahlungswiderstand als ein mit Spule verkürzter (Lektion 3). Radials senken den Verlust im Boden, der mit dem Strahlungswiderstand in Reihe liegt. Ein kurzer Strahler gewinnt durch ein besseres Gegengewicht zwar mehr als ein voller^[3], seinen kleinen Strahlungswiderstand und den Verlust in seiner Spule gleicht aber auch ein dichtes Radialnetz nicht aus. Wie viele und wie lange Radials du aus deinem Draht machst, zeigt Lektion 2.

Aufbauzeit sparst du nicht beim Gegengewicht, sondern mit Vorbereitung: Radials fest an einem Ring, die Sperre fest am Fußpunkt.