70cm Colinear Antenne aus Koaxkabel, 9 dB

Es ist mal wieder ein Wochenendprojekt. Eigentlich wollte ich an diesem Wochenende eine Seiteneingangstür in meinem zukünftigen Shack einbauen, aber die Sperrmüllabfuhr war noch nicht da und ich brauche den Platz für den dann anfallenden Schutt.

So finde ich bei N1HFX ein Selbstbauprojekt für eine Colinear Antenne aus RG-58/U Koaxkabel für das 70cm Band. Hier die freie Übersetzung seines Artikels mit seinen und meinen Abbildungen und meinen Anpassungen für den deutschen 70cm Bereich. Vielen Dank also für die Veröffentlichung, deren Link ich hier einen Eintrag widme: http://www.rason.org/Projects/collant/collant.htm.

Es ist durchaus machbar eine relativ wetterfeste Colinear Antenne aufzubauen und nach draußen zu bringen. Dieser Artikel beschreibt den Aufbau dieser Antenne mit RG58/U Koaxkabel zum Einbau in ein PVC-Rohr.

Bevor wir den Bau beginnen, sollten wir uns ein wenig mit den Eigenschaften von Koaxialkabel vertraut machen. Wir erinnern uns, dass Koaxkabel so etwas wie einen Verkürzungsfaktor besitzt. Für RG58/U beträgt dieser Verkürzungsfaktor 0,66. Das bedeutet, dass wenn man die Länge einer halben Wellenlänge (1/2 Lambda) dieses Kabels im freien Raum berechnen will, man mit diesem Faktor multiplizieren muss, um die korrekte Länge zu erhalten. Einfach gesagt heißt das, dass die Hochfrequenz, die durch das Kabel gepresst wird, durch diesen Verkürzungsfaktor “abgebremst” wird. Mit diesem Wissen berechnen wir nun unsere Koax-Stücke für eine 1/2 Wellenlänge. Die Formel dafür lautet:

\displaystyle l = \frac{150}{f} \cdot V

Wobei
f=Frequenz in MHz
V=Verkürzungsfaktor = 0,66
Lambda Element l = Länge [m]

Im Übrigen haben auch die Koaxialkalbel des Typs RG213 und RG174 ebenfalls den Verkürzungsfaktor von V=0,66. Hier nun die Maße aller Komponenten in einer Tabelle für das 70cm-Band:

Tabelle Maße Colinear 70cm

Ich habe mich für 432 MHz entschieden (markierte Zeile), da in diesem Bereich meine künftigen Sendefrequenzen und die Relais Eingabefrequenzen liegen.


Um später noch abisolieren zu können rechne ich 8 mm hinzu und bekomme ein Schnittmaß von 237 mm.

Fangen wir also an und schneiden von unserem RG58/U Koaxialkabel acht halbwellen gerechte gleichlange Stücke von jeweils 237 mm ab, die dann später, wie in Bild 1 dargestellt, zusammen gelötet werden.

Löten der Koaxkabel

Löten der Koaxkabel

Abisolieren der Koaxkabel

Abisolieren der Koaxkabel

Wie im Bild 2 dargestellt, schneide ich an jedem Ende der acht Stücke 4 mm bis zum Innenleiter herunter.

Abisolieren der Koaxkabel Schritt 1

Abisolieren der Koaxkabel Schritt 1

Nun entferne ich weitere 4 mm der Außenisolierung bis zur Abschirmung und kürze danach die Abschirmung um 1 mm über dem Dielektrikum.

Abisolieren der Koaxkabel Schritt 2

Abisolieren der Koaxkabel Schritt 2

Die Enden werden verzinnt, um besser löten zu können. Nun habe ich acht gleich lange Halbwellenstücke für unsere Colinear Antenne für 70 cm.

Acht fertige Koaxstücke für die 70cm Colinear Antenne

Acht fertige Koaxstücke für die 70cm Colinear Antenne

Diese Stücken löte ich nun wie in Bild 1 dargestellt aneinander. Da ich ein RG58/U-Kabel mit einem soliden Innenleiter habe, muss ich dringend aufpassen, dass der Innenleiter nicht abbricht. Besser wäre ein Kabel mit einem Innenleiter aus Litze. Bei meinem Zusammenbau habe ich die Abschirmung lediglich direkt verzinnt und dann miteinander verlötet. Wie im folgenden Bild von OE1LIC dargestellt sollte man die Abschirmung mit einem feinen Draht umwickeln und diesen dann verzinnen. Bei meinem nächsten Versuch werde ich das sicher beherzigen. OE1LIC hat hier ebenfalls eine von dieser Anleitung abweichende Bauanleitung für eine Colinear Antenne für das 70 cm Band veröffentlicht.

Verlöten der Halbwellenlängen (Bild OE1LIC)

Verlöten der Halbwellenlängen (Bild: OE1LIC)

Zwischenschritt Colinear-Antenne 70cm

Zwischenschritt Colinear-Antenne 70cm

Wenn diese Längen nun alle zusammen gelötet sind, sieht das Gebilde auf dem Boden liegend etwa so aus:

Nun lötet man noch ein etwa 1m langes Stück RG58/U in der gleichen Art und Weise, wie in Bild 1 gezeigt, an das untere Ende dieser Anordnung.

Dann ist es auch schon an der Zeit die weiteren letzten Elemente an der Spitze und am Fuß anzubauen.

 

 

 

Zuerst füge ich an der Spitze ein Stück 1/4 Wellenlänge Stahlerelement (174 Millimeter) wie in Bild 3 dargestellt hinzu. Diese Spitze wird direkt am Innenleiter -ohne Verbindung zur Abschirmung- angelötet. Die Kalkulation ist oben in der Tabelle 1 heraus zu lesen. Am unteren Ende der Anordnung schiebe ich ein Stück Aluminiumrohr mit einem Durchmesser von 8 mm (Baumarkt) über das Koaxkabel, so dass das obere Ende des Rohres mit der letzen Abschirmung gekrimpt werden kann. Die Berechnung zur Länge des Alu-Rohres ist ebenfalls aus der Tabelle 1 ersichtlich, in diesem Fall 165mm, Aluminium hat hier bei 8mm Durchmesser einen Verkürzungsfaktor von 0,95. Ein enventuell vorhandens Kupferrohr kann auch verlötet werden.

Schema 70cm Colinear Antenne

Schema 70cm Colinear Antenne

Wegen der recht hohen HF-Abstrahlung an den einzelnen Elementen, ist es dringend erforderlich diese Hochfrequenz am Rückfluss über die Zuleitung zu hindern. Dies wird mit Hilfe von drei Ringkernen vom Typ FT50-43 oder ähnlich dimensionierte Ringe vorgenommen, die einfach über das Zuleitungskabel geschoben werden. Sie werden etwa eine halbe Wellenlänge (229 mm wie bei der Koax-Berechnung) unterhalb des Einspeisepunktes platziert.

1/4 Lambda Stub

1/4 Lambda Stub

N1HFX schreibt hier weiter einen Satz, der nur schwer für mich nachvollziehbar ist. In der Übersetzung würde es lauten: “Wenn man will, kann man Hochfrequenz an diesem Punkt einspeisen und die Ringkerne so lange hin und her schieben, bis das kleinste SWR gefunden ist.” Es stellt sich bei mir die Frage, was N1HFX hier mit “an diesem Punkt” meint.

Die Ringkerne werden nun an dieser Stelle mit handelsüblichem Isolierband fixiert und wasserdicht verklebt.

Nachdem nun das komplette Gebilde zusammengebaut wurde, kann man endlich beginnen mit ein wenig HF die Colinear-Antenne zu speisen. Dabei liegt die Antenne auf dem Boden. Man sollte hier bereits ein niedriges SWR erreichen. Bei mir hatte ich bei einer Leistung von etwa 4 Watt so gut wie keine Rücklaufleistung, also SWR kleiner als 1,1. Diese sprang auf einmal ruckartig auf sonstwohin. Nach der Überprüfung der Kontakstellen, stelle ich fest, dass das oberste Strahlerelement sich gelockert hatte. Nach der Reparatur war alles wieder ok.

Das SWR wird noch niedriger sein, wenn die Antenne erst in der freien Lust aufrecht montiert wurde. Dazu aber später mehr. Wenn das SWR größer als 2 wird, ist mit ziemlicher Sicherheit eine Verbindung schlecht. Das sollte kontrolliert werden. Ich habe alle Kontaktstellen mit einem Schrumpfschlauch versiegelt. Man kann natürlich auch Isolierband benutzen.

Inbetriebnahme ohne Erfolg.

Ich habe das Gebilde nun in einem PVC-Rohr (weiß, Baumarkt) untergebracht, eine BNC-Buchse in einer Verteilerdose angeschlossen und damit einmal testweise in Betrieb genommen. Das Ergebnis war ernüchternd: kaum Empfang, leiser als die Groundplane, SWR 1,2.

Nach einem Anschluss am Netzwerkanalyzer bei DL5ZA kommt die Bestätigung: die Halbwellenstücke sollte ich lieber als Impedanzverlängerungen nutzen. Nun liegen die Stücke bei mir zu Hause und fragen mich, wann sie endlich in Betrieb gehen können. Diese Frage lasse ich zunächst unbeantwortet und spekuliere auf ca. 2,5 Meter verlustarmes Semi-Rigid-Kabel, auch bekannt als RG-401. Diesen Tip und den Tip, alles so kurz wie möglich zu halten, besonders den Anschluss der BNC-Buchse, nehme ich noch mit und baue damit dann nochmal!

Weitere Recherchen bei solchen Strahlern geben dem Bau oben durchaus eine Grundlage, es gibt aber noch weitere Abarten einer Collinear-Antenne, die ich auch gern ausprobieren möchte und werde.

Ein anderer Ansatz

Anders als bei der Konstruktion oben, wird in der Patentschrift der Antenne das erste Element als Lambda/4 beschrieben. Dabei entfällt der 1/4-Strahler als oberstes Element. Hier die zum Patent gehörige Zeichnung:

Colinear-Antenne nach U.S.-Patent

Colinear-Antenne nach U.S.-Patent application number  20120119968

WIRD FORTGESETZT!

3 Gedanken zu „70cm Colinear Antenne aus Koaxkabel, 9 dB

  1. master_of_desaster

    mal sehen – carsten – ob du mich erkennst 😉
    blog super, ein verbesserungsvorschlag :
    die bilder die man vergößern kann, bitte in einem neuen “fenster” öffnen. du hast KEINE BÄCKTASCHTE, und viele DAUs klicken rechts oben das kreuz, und schwupp weg ist deine seite.
    interessat wäre ein bild (bild 3) – oder das bild – wie du das alurohr mit dem letzten stub befestigt hast…..

    nächste idee : könnte man nicht mit radialen die keule (30° nach oben) etwas nach unten “ziehen”…. ?

    73 und greest an your yl !

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  2. admin Beitragsautor

    Danke für den Hinweis, lieber micha_of_desaster,
    Ich habe ein neues Plugin installiert, das es erlaubt die Bilder nun zeitgemäß wie überall im Internet üblich zu vergrößern. Es heißt WP-Slimbox2 und funktionierte nach der etwa 30-sekündigen Installation auf Anhieb.

    Radials sind bei dieser Version einer Collinear-Antenne nicht vorgesehen. Wenn man die Alu-Röhre als “Gegengewicht” betrachtet, wäre dieses ja bereits mit einem Winkel von exakt 180° angepasst. Dieses Röhrchen müsste entfernt werden und stattdessen irgendwas radiales mit einer 1/4 Wellenlänge. Vorzugsweise dann vier Radials. Dabei entfällt dann in der obigen Anleitung das oberste Strahlerelement. Dafür muss aber das erste unterste Element ein 1/4-Wellen-Koaxstück sein. Man hat dann also von unten gesehen das Anpassungselement und darüber dann die 2, 4 oder 8 Halbwellenelemente. Unter dieser Anordnung krönen dann vier Radials das künstliche Gegengewicht. Die Speisung ist dann entsprechend auch anzupassen. Eine entsprechende Grafik einer Collinear-Antenne mit Radials habe ich hier hinterlegt.

    Die dazugehörige US-Patentschrift mit der kompletten Beschreibung der Antennenfunktion kann hier nachgelesen werden. Die relevanten Absätze sind [0007], [0008] und [0010].

    Natürlich steht Deinem Experimentierdrang nichts im Wege, solange es nicht im Desaster endet 😉 oder lass es uns gemeinsam versuchen !?

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  3. master_of_desaster :-)

    jetzt mal ernst : supi das proggy…jetzt kommt auch der “schalueste-dau” wieder bäck….

    (ich immer mit meinen wortspielen)

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