Archiv der Kategorie: Antennen

Es ist an der Zeit

Die GAP Titan DX hat mir ja bis heute gute Dienste geleistet. Allerdings war die Resonanz der Antenne bei 80m, 40m und 15m ausßerhalb der Amateurfunkbänder, was dann nur noch mit einem Antennentuner gut funktionierte, 80m aber gar nicht.
Heute habe ich die GAP heruntergenommen (das wollte ich ja schon letztes Frühjahr), auseinander gebaut und erstmal in die Ecke gestellt, um meine Studien an den Stangen und Stäben daran auszulassen. Mal schauen, woran es liegt… war es letztendlich vielleicht doch die Dachkapazität? War es der Missmut der XYL, der die schlechte Resonanz auf diesen Bändern lieferte?
Wenn ich sie wieder zusammen bauen und aufstellen sollte, so wird sie besser als zuvor strahlen. Ob und wann das sein wird, ist nicht geklärt.

Operation Baofeng Antenne

Operation an Baofeng HFG-Antenne

Das Baofeng UV5R+ läuft bei mir seit der Anschaffung vor über einem Jahr im Auto (mobil) und in der Brusttasche (portabel) quasi pausenlos im Dauereinsatz und ist mir ein zuverlässiger Freund geworden. So sehen die Knöpfe auch schon recht abgegriffen aus. Der Wechsel vom Portabel- zum Mobilbetrieb Im Auto erfolgt dann immer mit dem Abschrauben des Gummipüppel und der Verbindung mit einer Mobilantenne über einen BNC-Adapter.

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

In der letzten Zeit bemerke ich aber immer wieder extreme Wackler beim Einsatz der originalen Duoband-Antenne. Da musste ich unbedingt mal reinschauen. Und hier der Operationsbericht:

Nach dem Abheben des Etikettenringes kann man die Antenne aus dem Gehäuse herausheben. Dazu muss man eine Raste und zusätzlich einen Gummikleber im Gehäuse innen überwinden. Also mit etwas behutsamer Kraft. Dann kommt die eigentliche Antenne zum Vorschein.

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Das Signal wird über einen Kondensator im inneren der Antennenfeder bei etwa 2cm eingespeist, dessen Lötkontakt am Stecker abgerissen ist.

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

IF

Um den Kondensator wieder zu befestigen, lötete ich am Speisepunkt der Feder den Kondensator ab und lötete ihn zuerst am Stecker an.

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Danach schraubte ich die Antennenfeder wieder auf den Stecker und konnte mit ein bisschen Fluchen das andere Beinchen des Kondensators wieder an der Antenne befestigen.

Operation Baofeng Antenne

Operation Baofeng Antenne

Der Rückbau erfolgte dann in umgekehrter Reihenfolge. Auf einen Kleber verzichtete ich erstmal und erwarte nunmehr irgendwann eine erneute Operation. Dafür habe ich ein wenig Spielraum gelassen. Mal schauen, wann ich da wieder ran muss…

Und wieder ein Selbstbau: OSJ-Antenne für 2m/70cm

Ich brauchte noch eine Duoband-Antenne für 2m/70cm. Dabei stieß ich auf die Bauanleitung einer sog. Open-Stub-J-Pole-Antenne für VHF und UHF, also für das 2m- und 70cm-Amateurfunkband.

Die Antenne soll von zwei Geräten gleichzeitig gespeist werden. Deshalb brauche ich noch einen Diplexer, um die Empfänger der Geräte nicht zu zerknuseln. Ich dachte da an mein FDK-Multi 725X und mein Standard Handfunkgerät, das ich zur Zeit als Stationsgerät nutze.

Hier erstmal die Bauanleitung für die OSJ-Antenne

Wackler am GAP SWR

Mitten in einem QSO auf 40m bemerke ich, dass das SWR der GAP auf einmal auf über 3 ruckartig aufbäumt. Dann ist es auf einmal wieder “normal”. Messe das SWR auf 80m und stelle hier fest, dass ein SWR von 2:1 auf einmal auf 3670 kHz ansteht. Bei nachfolgenden Messungen springt das SWR unkontrolliert wieder auf 6 und zurück auf 2.

Nun ist es permanent verstimmt. Ich vermute, dass Weiterlesen

Einfache HF-Rauschbrücke zur Impedanzanalyse (Teil 3)

Hier der dritte Teil des Selbstbaus einer HF Rauschmessbrücke. Soweit erstmal fertig. Das Gehäuse aus Platinenmaterial ist zusammengebaut und darf auch gerne lackiert sein. Auch eine schöne Skala würde gut aussehen. Es fehlt lediglich eine 2,1 mm Hohlbuchse, die ist zur Zeit nicht lieferbar.

HF Rauschbrücke

HF Rauschbrücke

HF Rauschbrücke

HF Rauschbrücke

Schaltungsbeschreibung

Die Schaltung ist relativ einfach und schon vielfach in den letzten Jahrzehnten veröffentlicht. Immer leicht abgewandelt, so hat sie doch vier zentrale Elemente:

  1. Rauschquelle
    Die Zener-Diode hat von Natur aus bereits einen breitbandigen Eigenrauschpegel von etwa 40µV im Bereich von 10 bis 30 MHz, der hier mehrfach verstärkt werden soll.
  2. Verstärkerstufe
    Dieses breitbandige Rauschen wird über einen dreistufigen Verstärker gebildet durch Q1, Q2 und Q3 und seinen einfach dimensionierten Widerständen an den Auskoppeltrafo geführt. Die Hochfrequenz wird durch Koppelkondensatoren zwischen den einzelen Stufen weiter gereicht.
  3. Auskopplung
    Der Auskoppeltrafo Tr1 wurde auf einen Ringkern (eigentlich) trifilar mit 9 Windungen aus 0,5 mm Cu-Lackdraht gewickelt.
    Platine Koppeltrafo Montagehilfe

    Montagehilfe Trafo

    Dabei ist unbedingt auf eine saubere Symmetrie zu achten, damit die Messbrücke später nicht “schielt” und ein sauberes Brückennull erzeugt. Falls man dies im Abgleich später feststellt, so ist der Trafo noch einmal neu zu wickeln. Ich habe die drei Drähte nicht verdrillt, sondern zusammen parallel nebeneinander gewickelt. Dieser Trafo bestimmt auch die Lautstärke des Rauschsignals im Empfänger. Bei mir am Kenwood TS-870S erzeugt diese Schaltung von 160m – 10m fast durchgängig ein Signal von mind. S9+10 bis +40dB. Der Trafo wurde nach einem Vorschlag von Dipl.-Ing. Max Perner, DL7UMO aus einem Artikel der Zeitschrift Funkamateur 8/95 entnommen. Ebenso die kleine Platinenvorlage zum Verbinden der Drahtenden als Montage- und Verdrahtungshilfe. Hier oben im Bild.

  4. Messbrücke
    Um nur den Wirkwiderstand zu ermitteln reicht eigentlich das Potentiometer P1 aus. Um aber auch die Blindwiderstände zu auszuweisen, wurden die Kondensatoren C1 und C2 hinzugefügt. Ich habe sie in Parallelschaltung geschaltet, sie können aber auch genauso gut in Serie geschaltet werden. Dabei ist auf folgendes zu achten:P1 ist so zu wählen, dass 50 Ohm in einem weiten Bereich zu erreichen sind. Hier ist der Vorschlag 100 Ohm. Ich habe aber ein 250 Ohm Poti gewählt, dann kann man auch höhere Wirkwiderstände ermitteln. Mit dem Messobjekt (Antenne) eines 50 Ohm Systems befindet sich dann der Regler bei Brückennull (Rauschminimum) eben auch in der 50 Ohm Stellung. Höhere Werte für das Poti sind nicht zu empfehlen.C2 ist abhängig von C1. Er ist halb so groß, wie der Drehkondensator C1. Ich habe hier einen AM/FM-Drehko von etwa 265pF genommen. Danach habe ich dann den C2 ausgemessen und einen 122pF Keramikkondensator (Aufdruck 150pF) gefunden. Damit bekomme ich dann etwa auf der Hälfte des Regelbereiches die Nullstellung der Kondensatorbrücke.

Schaltplan

HF Rauschmessbrücke Schaltplan

HF Rauschmessbrücke Schaltplan

Das Gerät kann entweder über ein 12V-Netzteil oder einer 9V-Batterie mit Strom versorgt werden.

Abgleich

Der Messeingang ist mit einem 50 Ohm Widerstand kurzzuschließen. In der 50 Ohm-Stellung des Potentiometers R und Mittelstellung des Drehkondensators C ist auf allen Frequenzen ein Rauschminimum zu ermitteln. Hier sollte die Messbrücke im Gleichgewicht sein. Die Skalenwerte habe ich zunächst mit Multimetern ermittelt, grob eingestellt und dann nach obigem Abgleich fixiert. Die Voreinstellung war also schon ganz gut.

Bestimmen der Resonanzfrequenz von (50 Ohm-) Antennen

An der Messbuchse X schließt man nun eine Antenne an. Die Rauschbrücke sollte dabei direkt am Speisepunkt der Antenne angeschlossen werden. Da das in der Praxis in der Regel nicht möglich ist, behilft man sich hier mit einem 50 Ohm-Kabel, das auf der erwarteten Resonanzfrequenz die halben Wellenlänge oder ein Vielfaches davon aufweist. Damit wird dann der Fußpunktwiderstand im Speisepunkt zum anderen Ende des Kabels – meistens im Shack – transportiert.

In der Mittenstellung beider Regler, bzw. dort, wo 50 Ohm Wirkwiderstand R und Stellung 0 des Kondensators C ermittel wurde, wird nun das Rauschminimum im Empfänger ermittelt. Hier befindet sich dann die Resonanzfrequenz der Antenne. Sollte die Resonanzfrequenz nun außerhalb des gewünschten Amateurfunkbandes liegen oder möchte man die Antenne innerhalb eines Bandes auf eine gewünschte Resonanzfrequenz trimmen, so verfährt man wie im nächsten Absatz beschrieben.

Abstimmen von Antennen

Wenn man die Antenne auf eine gewünschte Frequenz abstimmen möchte, so wird der Empfänger auf die gewünschte Frequenz eingedreht. Mit der Rauschbrücke wird nun an beiden Reglern abwechselnd das Rauschminimum eingestellt. Optimalerweise sollte dies die zuvor ermittelte Mittenstellung der Regler sein (R=50, C=0).

Meine Bazooka für das 40m-Band z.B. zeigt am Ende des Kabels (ich weiß gar nicht wie lang es ist) einen Fußpunktwiderstand von 120 Ohm und eine induktive Reaktanz (XL). Dies bedeutet, dass die Antenne nicht gut angekoppelt ist und man könnte überlegen, ob man hier einen 1:2 Balun am Speisepunkt einfügt. Und es bedeutet, dass die Antenne noch zu lang ist. Bei der vorigen Messung habe ich die Resonanzfrequenz bei etwa 6490 kHz ermittelt, anstatt bei 7100 kHz. Natürlich kann ich erst eine sauberere Messung bekommen, wenn ich das Zuleitungskabel auf auf die halbe Wellenlänge getrimmt habe. Das wird auch die erste Aktion sein, sobald die Temperaturen es draußen wieder zulassen.
Erfahrungsgemäß soll ein solcher Dipol frei hängend in etwa ¼λ Höhe gespannt sein. Denn der Fußpunktwiderstand am Speisepunkt beträgt erst in dieser Höhe 50 Ohm. Das kann bei einem 80m-Dipol schon mal 20m sein.

Die Formel hierzu lautet:

\displaystyle \boxed{ L = \frac{150 \cdot V_{k} \cdot n}{f}}

wobei
150 = Wert der Lichtgeschwindigkeit (300) / 2
L = geometrische Länge in Meter [m]
Vk = Verkürzungsfaktor des verwendeten Antennenkabels (RG58, 213 = 0,663)
n = Multiplikator für das Vielfache der halben Wellenlänge
f = Frequenz in Megahertz [MHz]

Besipiel:

L = 150 * 0,663 * 1/ 7,0 = 14,207m
L = 150 * 0,663 * 1/ 7,1 = 14,007m
L = 150 * 0,663 * 1/ 7,2 = 13,813m

Ist diese Länge des Kabels nicht ausreichend, so errechnet man hiervon die Vielfache, um auf die gewünschte Länge zu kommen. Hier also bei 7,1 MHz 28,01m, 42,02m, 56,03m usw. Wenn die minimale Länge des Kabels 60m sein muss, so beträgt das nächste passende Vielfache 70,04m.

Um die Möglichkeit des Kürzens zu berücksichtigen, nimmt man statt des Verkürzungsfaktors von 0,663 einen höheren Wert, z.B. 0,7. Dann kann man immer noch etwas kürzen.

Merke:
C im XL-Bereich (induktive Reaktanz) = Antenne zu lang (L=zu Lang)
C im XC-Bereich (kapazitive Reaktanz) = Antenne zu kurz (C=zu Curz)

Halbwellenkabel

Natürlich kann man das Zuleitungskabel selbst auch mit der Rauschmessbrücke ausmessen und trimmen. Dazu hängt man das vermeintliche Halbwellenstück etwas über dem Boden ausgestreckt auf (ca. 1m) und schließt es am Ende kurz. Man dreht das R auf 0 Ohm, C in die 0-Stellung, und den Empfänger auf die zu erwartende Frequenz. Nun dreht man C solange, bis am Empfänger das Rauschen auf Minimum springt. Achtung, das Rauschminimum kann hier sehr schmal sein, vielleicht nur wenige 10 Hz.

Viertelwellenkabel

Man verfährt hier genauso, wie mit dem Ausmessen des Halbwellenkabels, jedoch lässt man hier das Ende offen und erhält somit Rauschminimum. In die Formel ist dann für die Lichtgeschwindigkeit der Wert 75 statt 150 einzusetzen.

Weitere Einsatzmöglichkeiten (nach DH3KH)

  • Messung von Schwingkreisen und somit
    • Berechnung von unbekannter Induktivität L (bei bekanntem C)
    • Berechnung von unbekannter Kapazität C (bei bekanntem L)
  • Messung von Anpassgliedern auch Matchbox-Tuning
  • Messung von Eingangswiderständen über den Messbereich der Rauschbrücke hinaus durch Kunstgriff möglich, z.B. über Lambda/4 Leitung oder zusätzlichem Ohmschen Widerstand, siehe hierzu Rothammel Anwendungsbeispiele Antennaskop.
  • Messung des Wellenwiderstandes von Speiseleitungen.

Abschließend

NIE die Sendetaste drücken, solange die Rauschbrücke am Antenneneingang angeschlossen ist. Dies führt unweigerlich zur Zerstörung der Rauschbrücke und ist für den Sender ebenfalls nicht gesund!

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Einfache HF-Rauschbrücke zur Impedanzanalyse (Teil 2)

Es war nicht einfach entsprechende Bauteile für eine funktionierende Mechanilk zu finden. Weiter unten die Links für einige Bauelemente. Hier ist nun erstmal der noch nicht verdrahtete Prototyp der Rauschmessbrücke. Nach dem Studium des neuen Rothammel Antennenbuches entdecke ich auch dort die Schaltung für den Rauschgenerator.

Rauschmessbrücke Prototyp

Rauschmessbrücke Prototyp

Rauschmessbrücke Prototyp Frontansicht

Rauschmessbrücke Prototyp Frontansicht

Rauschmessbrücke Prototyp

Rauschmessbrücke Prototyp

Rauschmessbrücke Prototyp Rückansicht

Rauschmessbrücke Prototyp Rückansicht

Die passiven elektronischen Bauteile sind allesamt aus der Grabbelkiste, wie auch der Ringkern. Der Kuperlackdraht für den HF-Trafo ist gewonnen aus alten Computernetzteilen (Drosseln, Spulen, etc.). Jetzt geht’s an die Verdrahtung.

Fertig verdrahtet und abgeglichen. Erster Einsatz erfolgreich. Das Gerät rauscht von 160m – 10m. Es sind deutliche Rauschminima auf den (manchmal nicht) zu erwartenden Frequenzen zu erkennen.

Rauschmessbrücke fertig abgeglichen

Rauschmessbrücke fertig abgeglichen

Rauschmessbrücke fertig verdrahtet

Rauschmessbrücke fertig verdrahtet

Linkliste von Lieferantenquellen

Drehkondensator AM/FM 2x260pF / 2x20pF
Verlängerungsachse 6mm für Drehko
Achsverlängerung
Drehknöpfe
AK Modul Bus
http://www.ak-modul-bus.de
Achsdurchführung
Kupplungsmuffe 6mm/6mm
Voelkner
http://www.voelkner.de
2N2222
220 Ohm Poti
Distanzhülsen Metall Sechskant
Platinenmaterial
N-Koax-Buchsen
Reichelt
http://www.reichelt.de
Widerstände
Kondensatoren
6,8V Zener Diode
1N4001
Ringkern
Schrauben
Grabbelkiste
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Einfache HF-Rauschbrücke zur Impedanzanalyse (Teil 1)

Ein kleines Weihnachtsprojekt 2013:

Aus Beuteteilen (Ausschlachteteile) habe ich mir eine Rauschbrücke zum Bestimmen von Antennenimpedanzen etc. zusammengelötet. Dazu haben mir viele Anleitungen und Veröffentlichungen im Internet geholfen.

Der Sinn einer Rauschbrücke ist mittels eines Rauschgenerators und einer Brückenschaltung ein Gleichgewicht von bekannten Real- und Blindwiderstänen ein unbekanntes Messobjekt zu bestimmen. In den meisten Fällen ist das natürlich ein unbekanntes Antennengebilde.

Zuerst hier der bildliche Aufbau:

HF-Rauschbrücke im fliegenden Aufbau Vorderseite

HF-Rauschbrücke im fliegenden Aufbau Vorderseite

HF-RauschbrüHF-Rauschbrücke im fliegenden Aufbau Rückseite

HF-Rauschbrücke im fliegenden Aufbau Rückseite

Großes Augenmerk ist auf den Ausgangsübertrager zu legen. Dieser ist das zentrale Element, das das hochfrequente Rauschen an die Messbrücke einkoppelt. Dieser fliegende Aufbau muss dringend in ein HF-dichtes Gehäuse eingesetzt werden, da die Signale extrem verstärkt sind. Außerdem benötige ich noch einen richtigen regelbaren Widerstand von etwa 250 Ohm.

weiter mit Teil 2 gleich zu Teil 3

Danke, XAVER,…

…dass du mir gezeigt hast, wie man Antennen richtig abspannt.

GAP Titan DX im Orkan XAVER 2013

GAP Titan DX im Orkan XAVER 2013

Wenn ich das Gebilde nun wieder richte und einen besseren Abspannpunkt auf der Westseite (Wetterseite) baue, bekomme ich auch die Gelegenheit die Dachkapazität an der Spitze der Antenne genauer zu untersuchen. Auf 80m ist die GAP Titan DX nämlich bei weitem nicht im Amateurfunkband resonant, sondern bei etwa 4.150 kHz!

Installation der GAP Titan DX erfolgreich, Antennentest!

Letzter Urlaubstag, alle Vorbereitungen sind abgeschlossen: Die als gebraucht erworbene GAP Titan DX ist erfolgreich aufgebaut und in Betrieb genommen.

Hier eine kleine Bilderserie

Aufbau GAP Titan DX vor Einbruch der Dunkelheit

Aufbau GAP Titan DX vor Einbruch der Dunkelheit

In der deutschen Aufbauanleitung steht geschrieben, dass die Antenne vor Inbetriebnahme wenigstens mit kleiner Leistung durchgemessen werden sollte. Ich habe immer noch den Antennen-Analysator vom Ortsverein und schließe die Antenne an, um sie wenigstens einmal durchzupfeifen.

Völlig schockiert stelle ich fest, dass die GAP auf keinem der Amateurfunkbänder resonant ist. Die Resonanzen liegen alle über den Bändern. Diese Messung findet statt direkt am Ende des gelben Zuleitungskabels. Da ich weiß, dass die Antenne in Bezug auf Resonanz extrem sensibel ist, versuche ich meinen ersten Frust nicht ganz aufbrodeln zu lassen und schließe das Transceiverkabel an das Speisekabel an, getrennt von einem Blitzschutzzwischenstecker.
Wir spannen die Antennen in der Dämmerung provisorisch ab, es fängt auch prompt an zu regnen, und ich beginne mit kleiner Leistung Betrieb zu machen.

Nun staune ich nicht schlecht, dass das SWR-Meter meines Kenwood TS-870 bis auf 80m und 30m alles SWR unter 1,5 anzeigt. 80m ist für die GAP sowieso nur ein Kompromiss, trotzdem sollte die Antennenresonanz wenigstens im Bereich der angegeben Frequenz bei 3650 kHz herum liegen. Tatsächlich liegt die Resonanz mit einem SWR von 1,0 bei 4150 kHz. Auf 30m ist das SWR zwischen 2,0 und 2,4 und mit dem eingebauten Antennentuner sehr schön anzupassen. Auf 80m kommt der automatische Antennentuner nicht mehr mit, es sei denn ich setze den Regelbereich hinauf. Das werde ich aber vorerst nicht tun.

Die GAP funktioniert auf 10m, 12m, 15m, 17m, 20m und 40m hervorragend. Auf 30m erfasse ich am heutigen Sonntag trotz des schlechten SWR Feldstärken von im Schnitte 15dB über S9. Es läuft irgendein CW-Contest. Im 40m Band schalte ich zwischen der GAP und meiner 40m Bazooka hin und her. Bei einigen Stationen sind die Feldstärken auf der GAP größer und bei anderen auf der Bazooka. Da die 40m-Bazooka auch auf 15m teilweise arbeitet, schalte ich auch hier zwischen den Antennen hin und her. Stationen, die ich auf 15m mit S8-9 auf der GAP höre, verschwinden auf der Bazooka im Rauschen des Empfängers.

Bis auf die 80m Geschichte bin ich durchaus zufrieden mit der Antenne. Hier werde ich wohl mal beim Hersteller anrufen und nach diesem Effekt fragen. Ich vermute eine defekte Kapazität oder eine andere Baustelle, die mir beim Aufbau entgangen sein könnte. Obwohl offensichtlich alles korrekt angeschlossen ist.

Von DG7ABB habe ich eine Menge hilfreiche Fotos seiner GAP und die Anschlüsse der Abstimmstäbe erhalten. Danke an dieser Stelle dafür!

Und den Nachbarn habe ich auch erlaubt ihre Wäsche an die Abspannseile zu hängen, wenn sie denn da dran kommen. Schön, wenn man eine gute Nachbarschaft hat. Hier hilft mir aber auch der DARC mit seinen Faltbroschüren.