Antennenbau ist die Disziplin, in der aus einer Formel eine funktionierende Antenne wird. Dazwischen liegen Materialwahl, Mechanik, Montageort und vor allem: messen und nachbessern. Wer die Reihenfolge kennt, kommt mit erstaunlich wenig Werkzeug zu einem Ergebnis, das gekaufte Antennen nicht schlägt, aber auch nicht braucht.
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Was gehört zum Antennenbau?
Kurz gesagt: Antennenbau umfasst die Auswahl einer Bauform, die Berechnung der Abmessungen, die Wahl von Material und Mechanik, den Aufbau am Montageort sowie das Messen und Abstimmen unter realen Bedingungen. Die Theorie dahinter - Resonanz, Impedanz, Gewinn, Polarisation - steht im Artikel Antenne; hier geht es um die Umsetzung.
Welche Antenne soll es werden?
Vor der ersten Rechnung steht die Anwendung. Diese Fragen entscheiden die Bauform:
- Für welches Band, und soll die Antenne ein oder mehrere Bänder bedienen?
- Nahbereich, Weitverkehr oder Relaisbetrieb?
- Rundstrahler oder Richtantenne?
- Stationär, portabel oder mobil?
- Wie viel Platz und welche Aufbauhöhe sind wirklich verfügbar?
- Welche Sendeleistung ist geplant?
| Einsatzzweck | Häufig geeignete Bauformen |
|---|---|
| Einstieg auf Kurzwelle | Halbwellendipol, Inverted V |
| Mehrere Kurzwellenbänder | Doublet mit symmetrischer Speisung, Fächerdipol, endgespeiste Halbwelle |
| Lokale VHF- und UHF-Verbindungen | Groundplane, Vertikalantenne |
| Gerichteter Betrieb auf VHF und UHF | Yagi-Uda |
| Wenig Platz | verkürzte Antenne, Magnetic Loop |
| Portabelbetrieb | Drahtdipol, endgespeiste Halbwelle, Teleskopstrahler |
Die Tabelle ist eine Orientierung, keine Rangliste. "Die beste Antenne" gibt es nicht - es gibt nur die, die zu Standort, Band und Vorhaben passt.
Die Länge berechnen
Grundlage ist der Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Frequenz:
$\displaystyle \lambda = \frac{c}{f} \qquad \text{bzw. praktisch} \qquad \lambda \text{ in m} \approx \frac{300}{f \text{ in MHz}}$
Für 7,1 MHz sind das rund 42,25 m Wellenlänge. Die geometrische halbe Wellenlänge wäre 21,13 m. So lang wird der Dipol aber nicht: Wegen der Endkapazitäten des Leiters und seiner Dicke muss er kürzer sein. Der DARC-Lehrgang gibt dafür einen Verkürzungsfaktor von k = 0,93 bis 0,97 an, also drei bis sieben Prozent Verkürzung; in Prüfungsaufgaben wird mit 0,95 gerechnet.
$\displaystyle \lambda = \frac{300}{7{,}1} \approx 42{,}25 \text{ m} \qquad \frac{\lambda}{2} \approx 21{,}13 \text{ m}$
Mit k = 0,95: Gesamtlänge 21,13 m · 0,95 ≈ 20,07 m, also je Schenkel rund 10,04 m.
Kompakt geschrieben ist das die bekannte Faustformel: Gesamtlänge in Metern $\displaystyle \approx \frac{143}{f \text{ in MHz}}$
→ Antennenlänge interaktiv berechnen
Für einen Viertelwellenstrahler mit Radials rechnet man nach demselben Muster: λ/4 mal Verkürzungsfaktor. Bei der klassischen Groundplane werden Strahler und Radials zunächst mit derselben Länge angesetzt - so rechnet auch der Fragenkatalog. In der Praxis werden erhöhte Radials am Montageort abgestimmt, während verlegte oder vergrabene Radials anderen Auslegungsregeln folgen. Für eine Yagi gibt es dagegen keine brauchbare Faustformel - dort führt der Weg über ein erprobtes Design und dessen Optimierung, dazu weiter unten mehr.
Und dann kommt der wichtigste Schritt: Auf dieses Maß wird für den Bau noch etwas aufgeschlagen, üblicherweise zwei bis fünf Prozent. Das klingt widersinnig, weil die Formel ja gerade um fünf Prozent gekürzt hat - rechnerisch landet man damit fast wieder bei der geometrischen halben Wellenlänge. Genau das ist gewollt: Der Verkürzungsfaktor ist ein Mittelwert, der reale Wert hängt von Draht, Isolation, Höhe und Umgebung ab. Mit der Zugabe ist die Antenne mit hoher Wahrscheinlichkeit zu lang, und Kürzen geht nun einmal leichter als Ansetzen.
Diese Rechnungen tauchen so auch im Fragenkatalog auf. Sechs Originalfragen quer durch den Bauablauf:
Sechs Prüfungsfragen zum Antennenbau
Fragetext und Antworten stammen aus dem offiziellen BNetzA-Fragenkatalog. Die Reihenfolge der Antworten wird bei jedem Aufruf neu gemischt und weicht deshalb vom Katalog ab. Nichts wird gespeichert, du kannst beliebig oft probieren.
EG202 Welcher Prozentsatz entspricht dem Verkürzungsfaktor (Korrekturfaktor), der üblicherweise für die Berechnung der Länge einer Drahtantenne verwendet wird?
- 95 %
- 75 %
- 66 %
- 100 %
AG102 Eine $\lambda/2$-Dipol-Antenne soll für 7,1 MHz aus Draht gefertigt werden. Wie lang müssen die beiden Drähte der Dipol-Antenne jeweils sein? Es soll hier mit einem Verkürzungsfaktor von 0,95 gerechnet werden.
- Je 10,04 m
- Je 10,56 m
- Je 20,07 m
- Je 21,13 m
AG104 Eine $\lambda/4$-Groundplane-Antenne mit vier Radials soll für 7,1 MHz aus Drähten gefertigt werden. Für Strahlerelement und Radials kann mit einem Verkürzungsfaktor von 0,95 gerechnet werden. Wie lang müssen Strahlerelement und Radials jeweils sein?
- Strahlerelement: 10,04 m, Radials: je 10,04 m
- Strahlerelement: 21,13 m, Radials: je 21,13 m
- Strahlerelement: 10,56 m, Radials: je 10,56 m
- Strahlerelement: 20,06 m, Radials: je 20,06 m
EG407 Wozu wird ein Symmetrierglied (Balun) beispielsweise verwendet?
- Zum Anschluss eines Koaxialkabels an eine Dipol-Antenne
- Zur Einstellung der Frequenzablage für Relaisbetrieb
- Zur Nutzung einer Wechselspannungsversorgung am Gleichstromanschluss eines Transceivers
- Zur Umschaltung zwischen horizontaler und vertikaler Polarisation einer Kreuz-Yagi-Uda
AG427 Wodurch können Mantelwellen auf Koaxialkabeln verursacht werden?
- Durch symmetrische Antennen, schlechte Erdung asymmetrischer Antennen oder Einkopplung in den Koax-Schirm
- Durch Asymmetrie der Spannungsversorgung oder durch Dielektrika der Speiseleitung, die einen hohen Widerstand aufweisen
- Durch Stehwellen in Koaxialkabeln mit geflochtenem Mantel, deren Länge ein Vielfaches von $\lambda/2$ betragen
- Durch Oberwellen auf Speiseleitungen, deren Länge ein Vielfaches von $\lambda/4$ oder $5\lambda/8$ betragen
EK206 Auf welchen besonderen Sicherheitsaspekt ist speziell bei ungeerdeten Drahtantennen zu achten?
- Bereits durch Regen oder Hagel kann es zu elektrischen Aufladungen der Antenne kommen.
- Durch die Sendeleistung entstehen hohe Spannungen gegen Erde, die eine dickere Isolierung des Antennendrahtes erfordern.
- Bei Sonnenstürmen entstehen elektrische Aufladungen, die hohe Spannungen erzeugen können.
- Durch die fehlende Erdung und den Strombauch im Speisepunkt kann der Mittenisolator zu stark erhitzt werden und durchschmelzen.
Diese Fragen stammen aus dem offiziellen Fragenkatalog der Bundesnetzagentur. Im Lernbereich übst du sie mit Fortschrittsspeicherung und persönlicher Auswertung.
Warum Rechnung und Praxis auseinandergehen
Der Verkürzungsfaktor ist nicht der einzige Einfluss. Diese Faktoren verschieben die Resonanz zusätzlich, und keiner davon steht in der Formel:
| Einfluss | Wirkung |
|---|---|
| Isolierter statt blanker Draht | Verkürzt zusätzlich. In einer NEC-Modellrechnung von L.B. Cebik ergab ein 30-MHz-Dipol aus 2 mm Draht mit 2 mm Isolation einen Verkürzungsfaktor von 0,957, also gut vier Prozent - der Wert hängt aber von Dicke und Material der Isolation ab |
| Aufbauhöhe über Grund | Verändert Resonanz und Speisepunktimpedanz, besonders unterhalb einer halben Wellenlänge Höhe |
| Umgebung | Gebäude, Blechdächer, Dachrinnen, Bäume, andere Antennen und Abspannungen koppeln ein |
| Leiterdurchmesser | Dickere Leiter verkürzen stärker und verbreitern die Bandbreite |
| Speiseleitung | Ohne wirksame Symmetrierung wird der Kabelmantel Teil der Antenne |
| Bodenbeschaffenheit | Bei Vertikalantennen entscheidet sie mit über Wirkungsgrad und Abstrahlwinkel |
Die Maße in einer Bauanleitung waren beim Autor richtig - an seinem Standort, in seiner Höhe, mit seinem Draht. Das sagt über den eigenen Garten wenig aus. Genau deshalb die fünf Prozent Zugabe.
Material: Draht, Isolatoren, Seile, Mechanik
Der Antennendraht
Die Materialfrage wird meist überschätzt. Zwar unterscheiden sich die spezifischen Widerstände deutlich - Kupfer hart liegt bei 0,0174, Bronze bei 0,067, Stahl bei 0,14 Ohm·mm²/m -, aber bei Hochfrequenz fließt der Strom wegen des Skin-Effekts ohnehin nur in einer dünnen Außenschicht. Bei 3,5 MHz sind das in Kupfer rund 36 Mikrometer, bei 14 MHz etwa 18, bei 144 MHz noch knapp 6.
HB9ACC hat den Unterschied für einen konkreten Fall durchgerechnet: Ein Dipol 2 × 20 m in 10 m Höhe auf 3600 kHz erreicht mit 1 mm Draht 8,2 dBi in Kupfer und 7,49 dBi in Stahl - 0,71 dB Unterschied. Bei 2 mm Drahtstärke schrumpft der Abstand auf 0,36 dB. Das hört am anderen Ende niemand.
Verallgemeinern lässt sich das aber nur für vollwertige, unverkürzte Drahtantennen. Sobald der Strahlungswiderstand klein wird - bei stark verkürzten Antennen, Verlängerungsspulen, Magnetic Loops, sehr dünnen Leitern oder schlechten Übergängen -, gewinnt der Verlustwiderstand an Gewicht und kann den Wirkungsgrad dominieren. Und weil der Strom nur in der Oberfläche fließt, zählen dort auch Beschichtung, Oberflächengüte und Korrosion.
| Drahtart | Eignung |
|---|---|
| Kupferlitze, blank oder verzinnt | Gut leitend, lötbar, flexibel. Bei langen Spannweiten auf die Bruchlast achten |
| Antennenlitze mit Stahl- oder Aramidkern | Der Kern nimmt die Last, das Kupfer leitet. Beispiel aus dem DX-Wire-Datenblatt: eine Litze mit V4A-Kern und verzinntem Kupfer erreicht bei 0,48 mm² Kupferquerschnitt rund 100 kg Bruchlast, eine reine Hartkupferlitze mit 1,0 mm² dagegen rund 40 kg |
| Blanker Aluminiumdraht | Leicht und günstig, aber steif in der Handhabung und heikel an Verbindungsstellen |
| Installations- und Lautsprecherlitze | Umstritten: HB9ACC rät wegen der Längung ab, andere setzen sie erfolgreich ein. Für kurze Spannweiten vertretbar, für lange eher nicht |
Isolatoren
Ein Isolator am Drahtende muss zwei Dinge können: die Zugkraft der gesamten Antenne halten und die dort anliegende Spannung aushalten - am freien Ende sitzt der Spannungsbauch. Beim resonanten Halbwellendipol ist die Spannung am mittigen Speisepunkt deutlich geringer, weil dort der Strombauch liegt. Auslegen muss man den Mittelisolator trotzdem: für Sendeleistung, Witterung und mögliche Fehlanpassung, etwa im Mehrbandbetrieb.
Material: Keramik und Steatit sind bewährt und verlustarm, PTFE hat einen sehr niedrigen Verlustfaktor, ist aber teuer. Aus dem Baumarkt geeignet sind Kunststoff-Rundstäbe. Entscheidend ist eine vom Hersteller ausgewiesene UV- und Witterungsbeständigkeit - die Farbe allein ist kein Nachweis, auch wenn schwarzes Material im Ruf steht, robuster zu sein. Bei unstabilisiertem Polyamid und POM ist im Dauereinsatz im Freien Vorsicht geboten: Beide können unter UV-Strahlung verspröden, Polyamid nimmt zusätzlich Wasser auf. Stabilisierte Varianten verhalten sich deutlich besser.
Abspannseile und Masten
HB9ACC bewertet Nylon, Polyester (Dacron) und Kevlar als geeignete Abspannseile; Polypropylen und Polyethylen fallen bei ihm durch. Als Reißkraft empfiehlt er mindestens 80 kg. Wer Stahlseil braucht, nimmt rostfreies - verzinktes rostet im Dauereinsatz und verliert seine Festigkeit dann ziemlich plötzlich. Bei leitenden Abspannungen ist zusätzlich zu beachten, dass einzelne Abschnitte nicht zufällig auf einem Amateurfunkband resonant werden und als ungewollter Reflektor wirken.
Für Masten haben sich GFK-Teleskopmasten durchgesetzt, weil sie leicht, nichtleitend und schnell aufgebaut sind. Bei Aluminium-Konstruktionen wie Yagis trennt man üblicherweise nach Aufgabe: Elemente aus der gut verarbeitbaren Legierung EN AW-6060, der tragende Boom aus der festeren EN AW-6082 - so macht es zum Beispiel ein Datenblatt einer kommerziellen 70-cm-Yagi.
Korrosion
Aluminium und Kupfer liegen in der elektrochemischen Spannungsreihe weit auseinander. Bringt man sie im Freien direkt in Kontakt, entsteht bei Feuchtigkeit ein galvanisches Element, und die unedlere Seite - das Aluminium - korrodiert. Abhilfe: die Materialien elektrisch trennen, Verbinder verwenden, die auf beide Metalle ausgelegt sind, oder die Verbindung dauerhaft gegen Feuchtigkeit abdichten. Schrauben und Muttern im Außenbereich sind aus Edelstahl.
Speisung, Symmetrierung, Anpassung
Für die Grundlagen zu Koaxialkabel, Hühnerleiter und 50 Ohm sei auf den Artikel Antenne verwiesen. Beim Bauen sind drei Punkte praktisch relevant.
Erstens: Der Übergang vom Koaxkabel auf eine symmetrische Antenne braucht eine Symmetrierung. Sonst fließt auf der Außenseite des Kabelmantels ein Gleichtaktstrom, die Mantelwelle. Welches Bauteil das leistet, hängt vom Aufbau ab:
| Bauteil | Aufgabe | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| Balun | Koppelt symmetrisch und unsymmetrisch, 1:1 oder mit Transformation | Dipol am Koaxkabel, Faltdipol mit 4:1 |
| Unun | Koppelt zwei unsymmetrische Systeme, meist mit Transformation | Übertrager der endgespeisten Halbwelle, üblich 1:49 oder 1:64 |
| Mantelwellensperre | Hochohmig für den Gleichtaktstrom auf der Kabelaußenseite; als Koaxial-Strombalun zugleich 1:1-Balun | Überall dort, wo das Kabel nicht mitstrahlen soll |
Zweitens: Eine Mantelwellensperre sollte man nachmessen können. Entscheidend ist eine über den vorgesehenen Frequenzbereich ausreichend hohe Gleichtaktimpedanz; wie hoch sie sein muss, hängt von Antenne, Speiseleitung und Einsatzfall ab, und eine einzelne Dämpfungszahl ohne Angabe der Messmethode sagt wenig. Als Fallbeispiel: DC4KU misst an einer selbstgebauten Sperre bei 7 MHz eine Sperrdämpfung von 41 dB. Der Effekt ist keine Theorie - nach dem Einbau sank in derselben Messreihe das Grundrauschen im 80-m-Band von -79 dBm auf -100 dBm, also um 21 dB.
Drittens: Ein Antennentuner gehört ans Ende der Kette, nicht an den Anfang der Planung. Er transformiert die Impedanz am Senderende und macht eine Antenne bedienbar - die Verluste auf der Speiseleitung beseitigt er nicht.
Aufbauen: Mechanik und Wetter
Hier scheitern mehr Antennen als an der Elektrik.
Hängt das Gewicht des Koaxkabels am Stecker, zieht es Seele und Mantel über Monate langsam aus dem Steckverbinder heraus, bis der Kontakt verloren geht. Das Ergebnis ist ein plötzlicher Totalausfall mit extremem SWR - und die Ursache sieht man dem Stecker von außen nicht an. Deshalb: immer eine Zugentlastung, die die Last am Mittelstück abfängt, bevor sie den Stecker erreicht.
Vier weitere Punkte, die über die Lebensdauer entscheiden:
- Tropfschlaufe: Ein unbeschädigter Koaxmantel ist wasserdicht, die Stecker sind es nicht. Eindringende Feuchtigkeit wandert per Kapillarwirkung ins Kabel - übrig bleibt, mit HB9ACCs Worten, ein Kabel, das höchstens noch als Kunstlast taugt. Vor jeder Steckstelle und vor der Hauseinführung gehört deshalb eine nach unten hängende Schlaufe.
- Steckverbinder abdichten: Selbstverschweißendes Butylband, straff und mit reichlich Überlappung gewickelt, darüber eine Lage UV-beständiges Band als mechanischer Schutz.
- Kabelbinder: Gewöhnliche schwarze Binder sind nicht automatisch UV-fest. Ohne ausdrückliche UV-Stabilisierung versprödet auch schwarzes Polyamid im Freien und bricht dann bei der kleinsten Belastung.
- Durchhang einplanen: Ein Draht, der straff gespannt wird, hat keine Reserve für Wind, Eis und thermische Längung. Etwas Durchhang ist kein Schönheitsfehler, sondern Konstruktion.
Messen: Womit und wo
| Gerät | Was es zeigt | Grenze |
|---|---|---|
| SWR-Meter | Anpassung am Messpunkt, während des Sendens | Nur der Betrag. Ob die Antenne zu lang oder zu kurz ist, sagt es nicht |
| Antennenanalysator | SWR und Impedanz über die Frequenz, ohne Sendebetrieb | Je nach Gerät ohne Vorzeichen der Reaktanz |
| Vektorieller Netzwerkanalysator | Betrag und Phase, komplexe Impedanz, Smith-Diagramm, Durchgangsmessungen | Muss kalibriert werden, sonst misst er das Kabel mit |
Der entscheidende Unterschied: Ein reines SWR-Meter liefert nur den Betrag der Fehlanpassung. Erst ein Gerät, das den Blindanteil mit Vorzeichen anzeigt, verrät die Richtung. Bei einem einfachen Dipol nahe seiner Grundresonanz deutet eine negative Reaktanz auf eine elektrisch zu kurze, eine positive auf eine elektrisch zu lange Antenne hin. Bei Mehrbandantennen, Anpassnetzwerken und Messungen über eine Speiseleitung ist diese Zuordnung allerdings nicht ohne Weiteres möglich.
Kalibrieren, bevor man misst
Ein VNA rechnet alle Fehler bis zu dem Punkt heraus, an dem beim Kalibrieren die Kalibrierstandards angeschlossen waren. Diese Kalibrierebene gehört ans Ende des Messkabels, nicht an die Gerätebuchse - sonst misst man die Antenne durch die Brille des Kabels.
DC4KU beschreibt für den NanoVNA den Ablauf und die Kontrolle: Nach der Kalibrierung mit Open, Short und Load muss der offene Anschluss im Smith-Diagramm exakt am rechten Rand liegen, die 50-Ohm-Last im Zentrum und der Kurzschluss am linken Rand. "Falls anstelle der Punkte noch Linien in der Smith Chart zu erkennen sind, muss die Kalibrierung wiederholt werden."
- Zu wenig Messpunkte. Die Standardanzeige arbeitet mit 101 Punkten und kann bei einer scharfen Resonanz - typisch im 80-m-Band - das eigentliche Minimum schlicht überspringen. Am PC lassen sich mehrere Segmente aneinanderhängen und so über tausend Punkte erreichen.
- Kalibrierung nach Kabelwechsel vergessen. Jeder Adapter hinter der Kalibrierebene verfälscht das Ergebnis.
- Bauteile oberhalb ihrer Eigenresonanz als Induktivität oder Kapazität ablesen. Die gemessene Impedanz stimmt dort weiterhin - nur passt das Ersatzmodell nicht mehr. Eine Drossel wirkt oberhalb ihrer Eigenresonanz überwiegend kapazitiv; die daraus errechnete "negative Induktivität" ist ein Artefakt der Umrechnung, kein Messfehler.
Warum am Speisepunkt gemessen wird
Eine Speiseleitung transformiert die Impedanz - was am Kabelende ankommt, ist nicht das, was die Antenne zeigt. Zwei Fälle sind davon ausgenommen. Ist die Last an den Wellenwiderstand der Leitung angepasst, bleibt die Eingangsimpedanz bei jeder Länge gleich. Und eine verlustlose Leitung, deren elektrische Länge ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge beträgt, gibt auch eine fehlangepasste Abschlussimpedanz unverändert weiter. Und "elektrisch" heißt hier: mit dem Verkürzungsfaktor des Kabels gerechnet, der bei PE-isoliertem Koax bei etwa 0,66 und bei luftisoliertem bei etwa 0,85 liegt.
Praktisch heißt das: entweder direkt am Fußpunkt messen oder die Kalibrierebene sauber ans Kabelende legen.
Mantelwellen erkennen
Gleichtaktströme verfälschen jede Messung. Zwei Symptome sind verräterisch: Das SWR ändert sich, wenn man die Kabellänge ändert - oder wenn man das Kabel anfasst. Beides bedeutet, dass das Kabel Teil der Antenne geworden ist. Weitere Folgen sind Störungen an Nachbargeräten, Hochfrequenz im Shack und, wie DK3SS beschreibt, falsche Anzeigen am Leistungsmesser.
Abstimmen: von der Kurve zur Resonanz
- Antenne mit etwa fünf Prozent Überlänge zuschneiden und fertig aufbauen.
- Am endgültigen Montageort und in endgültiger Höhe messen - eine am Boden abgeglichene Antenne verhält sich oben anders.
- Resonanzfrequenz bestimmen: Wo liegt das SWR-Minimum, und in welche Richtung zeigt der Blindanteil?
- Auf beiden Seiten gleich viel kürzen, in kleinen Schritten.
- Nach jeder Änderung neu messen.
- Zum Schluss das gesamte Nutzband durchfahren und die Bandbreite prüfen.
Die Faustregel für die Richtung: Liegt das SWR-Minimum unterhalb der Wunschfrequenz, ist die Antenne zu lang; liegt es darüber, ist sie zu kurz. Bei Mehrband- und gekoppelten Antennen gilt das nur eingeschränkt, weil sich die Elemente gegenseitig beeinflussen.
Was die Form der Kurve verrät
- Lage des Minimums: zeigt die Resonanzfrequenz und damit die Richtung der Korrektur.
- Tiefe des Minimums: zeigt, wie gut die Anpassung im Resonanzpunkt ist.
- Breite des Minimums: Ein unerwartet breites SWR-Minimum kann auf Verluste hindeuten, muss es aber nicht. Auch dicke Leiter, Käfigdipole, mehrere gekoppelte Resonanzen und bewusst breitbandige Konstruktionen erzeugen breite Anpassbereiche. Verdächtig wird die Kurve vor allem dann, wenn eine kompakte, eigentlich schmalbandige Bauform ungewöhnlich breit erscheint oder Bauteile dabei warm werden.
Radials und Gegengewicht
Bei Vertikalantennen entscheidet das Gegengewicht über den Wirkungsgrad. Die bekannteste Referenz stammt aus dem Rundfunk: Brown, Lewis und Epstein untersuchten 1937 in den Proceedings of the IRE Erdsysteme unter Sendemasten; im Mittelwellenrundfunk hat sich daraus ein System aus 120 vergrabenen Radials von je einer Viertelwellenlänge als leistungsfähige Referenzkonstruktion etabliert. Das ist keine zwingende Zahl und keine scharfe Grenze zwischen unvollständiger und vollständiger Erdebene - wie viele Radials welcher Länge sinnvoll sind, hängt von Bodenleitfähigkeit, Frequenz, Strahlerhöhe und verfügbarer Drahtmenge ab. Für einen Amateurstandort ist die Rundfunkvorgabe ohnehin unrealistisch.
Zwei Erkenntnisse helfen weiter:
- Bei begrenzter Drahtmenge sind weniger, dafür längere Radials oft besser. Al Christman (K3LC) zeigt in einer Modellrechnung, dass bei einer gegebenen Gesamtdrahtlänge nicht 120 kurze, sondern deutlich weniger und dafür längere Radials den höchsten Gewinn liefern.
- Erhöhte Radials arbeiten anders als vergrabene. Vergrabene Radials koppeln in den Boden ein und müssen nicht resonant sein. Erhöhte werden dagegen auf etwa λ/4 resonant ausgelegt - wobei die tatsächliche Resonanzlänge von Höhe, Bodenqualität und Anzahl abhängt und vor Ort ermittelt werden muss.
Gegengewicht bei der endgespeisten Halbwelle
Eine EFHW braucht ebenfalls einen Rückweg für den Strom - ohne jedes Gegengewicht funktioniert sie nicht. Sie kommt aber mit sehr wenig aus, weil der Speisepunkt hochohmig ist: Bei rund 2450 Ohm und 10 W Sendeleistung fließt dort ein Ausgleichsstrom von nur etwa 63 mA, während ein niederohmig gespeister Viertelwellenstrahler ein aufwendiges Erdsystem braucht.
Steve Yates (AA5TB) hat in seinen Versuchen eine Länge von 0,05 Wellenlängen als ausreichend ermittelt - rund 2 m im 40-m-Band und rund 4 m im 80-m-Band; längere Gegengewichte brachten dort keine messbare Verbesserung. Das ist allerdings kein universelles Rezept: Zum Rückstrompfad gehören je nach Aufbau auch der Koax-Außenleiter, die Erdung, angeschlossene Leitungen und der Mast. Deshalb verändert schon die Position der Mantelwellensperre das Verhalten.
Simulation: das Modell vor dem Draht
Wer eine Yagi baut oder eine Drahtantenne an einem schwierigen Standort plant, kommt um Simulation kaum herum. Der Rechenkern dahinter heißt fast immer NEC (Numerical Electromagnetics Code), entwickelt am Lawrence Livermore National Laboratory. NEC zerlegt jeden Draht in Segmente und berechnet mit der Momentenmethode die Stromverteilung, daraus folgen Impedanz und Richtdiagramm.
| Programm | Kosten | Rechenkern |
|---|---|---|
| MMANA-GAL Basic | kostenlos für den privaten Gebrauch | MININEC |
| 4nec2 | kostenlos | NEC-2, optional NEC-4 mit eigener Lizenz |
| EZNEC Pro+ v7.0 | kostenlos, seit der Einstellung durch W7EL ohne Support | NEC-2, optional externe NEC-4.2 und NEC-5 |
| xnec2c | Open Source | NEC-2 |
NEC-2 selbst ist frei verfügbar. NEC-4 und NEC-5 sind dagegen lizenzpflichtig und werden vom Lawrence Livermore National Laboratory kostenpflichtig abgegeben - deshalb bringt kaum ein Amateurprogramm sie mit.
Zwei Stellschrauben, an denen Modelle scheitern
Die Segmentierung. Das NEC-Handbuch nennt als Richtwerte eine Segmentlänge unterhalb von etwa 0,1 Wellenlängen und in kritischen Bereichen wie dem Speisepunkt deutlich weniger. Gleichzeitig darf ein Segment im Verhältnis zum Drahtradius nicht zu kurz werden - unterhalb eines Verhältnisses von etwa 8 steigt der Fehler an, und sehr kurze Segmente erzeugen Rechenartefakte ausgerechnet dort, wo man genau sein will.
Das Bodenmodell. Kurzwellenantennen hängen oft nur einen Bruchteil einer Wellenlänge über Grund - genau dort, wo einfache Modelle unzuverlässig werden. L.B. Cebik weist darauf hin, dass das MININEC-Bodenmodell bei horizontalen Drähten unterhalb von etwa 0,2 Wellenlängen Höhe unbrauchbare Werte liefert und die Speisepunktimpedanz immer über perfektem Boden rechnet, unabhängig von der eingestellten Bodenqualität. Für realistische Ergebnisse führt der Weg über das Sommerfeld-Norton-Modell.
Ein einfaches Modell bildet meist idealisierte, blanke Leiter und eine stark vereinfachte Umgebung ab: keine Gebäude, keine Bäume, keine Dachrinnen, keine mitstrahlende Speiseleitung. Je nach NEC-Version und Sorgfalt lassen sich Boden, Lasten, vergrabene und isolierte Leiter durchaus modellieren - nur passiert das nicht von allein. Auch der Metallboom einer Yagi verändert die wirksame Elementlänge, ohne dass das Modell es von selbst berücksichtigt. Eine Simulation ist ein hervorragendes Werkzeug zum Vergleichen von Varianten - ein Ersatz für die Messung am Aufbauort ist sie nicht.
Das Projekt dokumentieren
Ein unterschätzter Schritt. Wer notiert, was er gebaut hat, spart sich beim nächsten Mal die halbe Arbeit:
- Zielband und Wunschfrequenz
- Skizze mit allen Maßen und dem Speisepunkt
- Material und Querschnitte
- Aufbauhöhe und Umgebung
- Messwerte vor und nach jeder Änderung, mit Datum
- Fotos, besonders von den Verbindungsstellen
- Wetter am Messtag - nasse Antennen messen sich anders
Sicherheit beim Antennenbau
- Freileitungen. Ein Mast oder Draht darf niemals so aufgebaut werden, dass er beim Umkippen oder Reißen eine Stromleitung erreichen kann. Das ist keine Vorsichtsmaßnahme, sondern die Grundbedingung.
- Absturz. Der häufigste ernste Unfall beim Antennenbau passiert auf der Leiter oder dem Dach, nicht am Hochfrequenzteil.
- Windlast und Statik. Eine Richtantenne setzt Hebelkräfte auf Mast und Befestigung, die man nach dem Gewicht in der Hand deutlich unterschätzt.
Dazu kommen vier Punkte, die man vor dem Aufbau klärt:
- Statische Aufladung: Ungeerdete Drahtantennen laden sich schon bei Regen oder Hagel elektrisch auf. Ableiten lässt sich das je nach Antennensystem über geeignete Elemente wie hochohmige Ableitwiderstände zwischen Antennenanschluss und Erdung, die den Funkbetrieb nicht beeinträchtigen. Sie ersetzen weder Potentialausgleich noch Blitz- und Überspannungsschutz und müssen für die auftretenden Spannungen ausgelegt sein.
- Erdung und Blitzschutz: Erdung, Potentialausgleich und gegebenenfalls äußerer Blitzschutz müssen zu Gebäude und Montageart passen. Weil eine falsche Ausführung Personen- und Brandschutz beeinträchtigt, gehören Planung und Arbeiten an Blitzschutzanlagen in die Hand qualifizierter Fachkräfte.
- Hochfrequenz: Eine ortsfeste Amateurfunkanlage mit 10 Watt EIRP oder mehr ist nach § 9 BEMFV vor Inbetriebnahme der Bundesnetzagentur anzuzeigen, samt Ermittlung des Sicherheitsabstands. Stehen am Standort bereits ortsfeste Funkanlagen, die dem Verfahren nach § 4 BEMFV unterliegen, kann stattdessen eine Standortbescheinigung nach § 8 BEMFV nötig sein. Details im Artikel zu EMVU.
- Baurecht und Zustimmung: Ob ein Mast genehmigungspflichtig ist, regeln die Landesbauordnungen und damit jedes Bundesland selbst. Zur Miete geht eine Funkantenne über den normalen vertragsgemäßen Gebrauch hinaus und braucht die Zustimmung des Vermieters.
Typische Fehler beim Antennenbau
- Exakt auf das berechnete Maß zuschneiden, statt Zugabe zu lassen
- Am Boden abgleichen und sich oben wundern
- SWR mit Wirkungsgrad verwechseln
- Ohne Kalibrierung am VNA messen
- Die Kabeldämpfung ignorieren, die das SWR schönt
- Den ganzen Zug auf den Steckverbinder geben
- Balun, Unun und Mantelwellensperre gleichsetzen
- Die Umgebung unterschätzen: Dachrinne, Blechdach, Nachbarantenne
- Eine Dipolseite stärker kürzen als die andere
- In zu großen Schritten abstimmen
- Den Tuner als Lösung für jede Konstruktion ansehen
- Material verwenden, das im Freien nach zwei Jahren zerfällt
Antennen bauen und dann auch senden?
Für den Sendebetrieb auf Amateurfunkfrequenzen brauchst du eine Zulassung zur Teilnahme am Amateurfunkdienst und ein zugeteiltes Rufzeichen. Antennentechnik ist dabei eines der größten Kapitel im Fragenkatalog - und das anschaulichste.
Zur PrüfungsvorbereitungHäufige Fragen zum Antennenbau
Welche Antenne eignet sich als erstes Selbstbauprojekt?
Ein Halbwellendipol. Er ist günstig, mechanisch einfach, gut berechenbar und lässt sich am Montageort messen und nachjustieren. Vor allem lernt man an ihm alle Punkte, die auch bei größeren Antennen zählen: Verkürzungsfaktor, Symmetrierung, Montagehöhe und Abgleich.
Wie berechnet man die Länge einer Antenne?
Über die Wellenlänge. Sie ist in Metern näherungsweise 300 geteilt durch die Frequenz in Megahertz. Für einen Halbwellendipol nimmt man die Hälfte davon und multipliziert mit dem Verkürzungsfaktor, üblicherweise 0,95. Für 7,1 Megahertz ergibt das eine Gesamtlänge von rund 20,07 Metern, also je Schenkel etwa 10,04 Meter.
Warum wird eine Antenne zunächst zu lang gebaut?
Weil Kürzen einfach ist und Verlängern nicht. Die berechnete Länge ist nur ein Startwert: Aufbauhöhe, Umgebung, Drahtdicke und Isolation verschieben die Resonanz in einem Maß, das sich vorher nicht bestimmen lässt. HB9ACC empfiehlt deshalb, mit rund fünf Prozent Überlänge zu beginnen und sich beim Messen an das endgültige Maß heranzuarbeiten.
Welcher Draht eignet sich für den Antennenbau?
Für Kurzwelle reichen 1 bis 1,5 Quadratmillimeter Querschnitt aus. Wichtiger als die Leitfähigkeit ist die Zugfestigkeit: Ein Draht, der sich über die Jahre längt, wandert mit seiner Resonanz nach unten. Antennenlitzen mit Stahl- oder Aramidkern verbinden beides. Bei einem vollwertigen, unverkürzten Kurzwellendipol fällt der Materialunterschied elektrisch kaum ins Gewicht - zwischen Kupfer und Stahl liegen dort je nach Drahtstärke nur etwa 0,4 bis 0,7 Dezibel. Bei verkürzten, sehr dünnen oder hoch strombelasteten Antennen kann die Leitfähigkeit dagegen erheblich zum Wirkungsgrad beitragen.
Spielt das Drahtmaterial für den Wirkungsgrad eine große Rolle?
Bei einem vollwertigen Drahtdipol weniger, als man denkt. Bei Hochfrequenz fließt der Strom wegen des Skin-Effekts nur in einer dünnen Außenschicht - in Kupfer bei 14 Megahertz etwa 18 Mikrometer. Ein kupferbeschichteter Stahldraht kommt deshalb nahe an Vollkupfer heran, solange die Kupferschicht ausreichend dick, durchgängig und unkorrodiert ist. Genau deswegen zählen bei Hochfrequenz Oberfläche und Beschichtung mehr als der Kern. Bei stark verkürzten Antennen mit kleinem Strahlungswiderstand kann das Material den Wirkungsgrad dagegen deutlich mitbestimmen.
Benötigt eine selbst gebaute Antenne einen Balun?
Bei einem mit Koaxialkabel gespeisten Dipol ist eine Gleichtaktdrossel beziehungsweise ein 1:1-Strombalun meist empfehlenswert. Sie verhindert, dass der Außenleiter des Kabels ungewollt Teil der Antenne wird - sonst strahlt das Kabel mit und Messungen werden unzuverlässig. Welche Bauform passt, hängt von Frequenzbereich, Leistung und Antenne ab; ein Spannungsbalun verhält sich dabei anders als ein Strombalun.
Wie misst man eine selbst gebaute Antenne?
Geeignet ist ein Antennenanalysator, der Widerstand und vorzeichenbehaftete Reaktanz anzeigt, oder ein korrekt kalibrierter vektorieller Netzwerkanalysator. Ein einfaches SWR-Meter sagt nur, wie groß die Fehlanpassung ist, nicht in welche Richtung. Gemessen wird am Speisepunkt und in endgültiger Aufbauhöhe; beim VNA gehört die Kalibrierebene ans Ende des Messkabels.
Wie stimmt man eine Antenne ab?
Aufbauen, messen, in kleinen Schritten auf beiden Seiten gleich viel kürzen, nach jeder Änderung erneut messen. Liegt das SWR-Minimum unterhalb der Wunschfrequenz, ist die Antenne zu lang; liegt es darüber, ist sie zu kurz. Die Drahtenden zunächst umzuschlagen statt abzuschneiden macht jeden Schritt rückgängig machbar.
Warum ist ein sehr breites SWR-Minimum verdächtig?
Nicht grundsätzlich. Breite Anpassbereiche entstehen auch durch dicke Leiter, mehrere gekoppelte Resonanzen oder bewusst breitbandige Bauformen. Verdächtig wird es, wenn eine kompakte, eigentlich schmalbandige Antenne ungewöhnlich breit erscheint - dann kann eine verlustbehaftete Komponente die Resonanzspitze glätten. Ein warm werdender Übertrager ist ein Indiz.
Woran erkenne ich Mantelwellen?
An zwei Symptomen: Das SWR ändert sich, wenn man die Kabellänge verändert, oder es reagiert darauf, dass man das Kabel anfasst. Beides heißt, dass der Kabelmantel Teil der Antenne geworden ist. Weitere Anzeichen sind Störungen an Nachbargeräten, Hochfrequenz im Shack und falsche Anzeigen am Leistungsmesser.
Wie viele Radials braucht eine Vertikalantenne?
Das hängt von der Bauart ab. Im Mittelwellenrundfunk haben sich seit den Untersuchungen von Brown, Lewis und Epstein aus dem Jahr 1937 rund 120 vergrabene Viertelwellen-Radials als Referenzkonstruktion etabliert - eine zwingende Zahl ist das nicht, und für einen Amateurstandort ist sie unrealistisch. Bei begrenzter Drahtmenge sind weniger, dafür längere Radials oft günstiger. Erhöhte Radials werden resonant auf etwa eine Viertelwellenlänge ausgelegt; vier davon können unter günstigen Bedingungen genügen, in der Praxis werden aber eher zehn bis zwölf empfohlen, weil kleine Systeme empfindlich auf Asymmetrien reagieren.
Braucht eine endgespeiste Halbwelle ein Gegengewicht?
Ja, ganz ohne Rückstrompfad arbeitet sie nicht. Sie kommt aber mit wenig aus, weil der Speisepunkt hochohmig ist und dort nur ein kleiner Ausgleichsstrom fließt. AA5TB ermittelte in seinen Versuchen rund 0,05 Wellenlängen als ausreichend, etwa 2 Meter im 40-Meter-Band. Ein universelles Maß ist das nicht: Zum Rückstrompfad gehören je nach Aufbau auch der Koax-Außenleiter, die Erdung, der Mast und angeschlossene Leitungen, weshalb schon die Position der Mantelwellensperre das Verhalten verändert.
Lohnt sich eine Antennensimulation?
Zum Vergleichen von Varianten sehr, als Ersatz für die Messung nicht. Kostenlose Programme wie MMANA-GAL Basic, 4nec2, EZNEC Pro+ und xnec2c stehen bereit. Ein einfaches Modell bildet allerdings meist idealisierte, blanke Leiter und eine stark vereinfachte Umgebung ab und kennt weder Gebäude noch Bäume noch eine mitstrahlende Speiseleitung. Je nach NEC-Version lassen sich Boden, Lasten sowie isolierte und vergrabene Leiter durchaus modellieren - nur passiert das nicht von allein. Gerade das Bodenmodell entscheidet bei niedrig hängenden Kurzwellenantennen stark über die Aussagekraft.
Welche Sicherheitsregeln gelten beim Antennenbau?
Kein Aufbau, bei dem Mast oder Draht im Fall des Umkippens eine Freileitung erreichen kann. Absturzsicherung auf Leiter und Dach. Windlast und Statik nach der Antennenfläche bemessen, nicht nach dem Gewicht. Ungeerdete Drahtantennen laden sich schon bei Regen auf; geeignete Ableitelemente führen das ab, ersetzen aber weder Potentialausgleich noch Blitzschutz. Erdung und Blitzschutz gehören zu Gebäude und Montageart geplant und in die Hand qualifizierter Fachkräfte. Eine Anlage mit 10 Watt EIRP oder mehr ist nach § 9 BEMFV anzuzeigen.
Quellen und Stand: Dieser Artikel wurde am 6. August 2026 fachlich geprüft; die Angaben geben den Stand von August 2026 wieder. Verfügbarkeit, Lizenzbedingungen und Funktionsumfang der genannten Simulationsprogramme können sich ändern - im Zweifel auf den Projektseiten nachsehen.
Max Rüegger (HB9ACC): Rund um die Antenne, Teil 1 - Materialkunde und Masten · Max Rüegger (HB9ACC): Rund um die Antenne, Teil 2 - Speisekabel und SWR · DARC-Online-Lehrgang Technik Klasse A, Kapitel 9 (Antennentechnik, Verkürzungsfaktor) · DARC-Online-Lehrgang Technik Klasse A, Kapitel 10 (HF-Leitungen, Verkürzungsfaktor von Koaxkabel) · DC4KU: Messungen mit dem NanoVNA (Kalibrierung, Auflösung, Mantelwellensperre) · DC4KU: Endgespeiste Antenne mit Mantelwellensperre (Gegengewicht, Sperrdämpfung, Störabstand) · DK3SS: Mantelwellen und Mantelstrom · DX-Wire: Datenblatt Antennendrähte und -litzen (Querschnitte und Bruchlasten) · Elektronik-Kompendium: Skin-Effekt und Eindringtiefe · Wikipedia: Kontaktkorrosion · Wikipedia: Leitungstheorie (Transformation durch Leitungslängen) · 50ohm.de: Impedanztransformation auf Leitungen · Steve Yates (AA5TB): The End Fed Half Wave Antenna (Gegengewicht) · Rudy Severns (N6LF): Verticals, Ground Systems and Some History, QST 07/2000 · Rudy Severns (N6LF): A Closer Look at Vertical Antennas With Elevated Ground Systems · Al Christman (K3LC): Maximum-Gain Radial Ground Systems for Vertical Antennas, NCJ · NEC-2-Handbuch: Structure Modeling Guidelines (Segmentierung) · L.B. Cebik (W4RNL): S-N, RCA and MININEC Grounds (Bodenmodelle) · L.B. Cebik (W4RNL): Insulated Wires - The NEC-2 Way (Isolation und Verkürzung) · L.B. Cebik (W4RNL): When Not to Use NEC for Antenna Modeling (Grenzen der Simulation) · Wikipedia: Numerical Electromagnetics Code · Lawrence Livermore National Laboratory: Lizenzierung von NEC 4.2 · BEMFV § 9: Anzeige ortsfester Amateurfunkanlagen · BEMFV § 8: ortsfeste Amateurfunkanlagen · VDE: Leitfaden Blitzschutz für Funkanlagen. Angaben zu Längen, Querschnitten, Bruchlasten, Gewinnen und Dämpfungen sind Größenordnungen und hängen von Bauform, Material, Umgebung und Aufbauhöhe ab; sie ersetzen keine eigene Messung. Rechtliche Angaben geben den Stand der genannten Quellen wieder und ersetzen keine Rechtsberatung; maßgeblich sind die jeweils geltenden Fassungen von BEMFV, AFuV und der Landesbauordnung.