Trapdipol für das 40- und 20m Band
Grundidee war, die vorhandene Antenne, ein 18m langer Draht, der diagonal über die Fläche meines kleinen Hausgartens abgespannt war und für die Bänder 40-10m angematcht wurde, durch einen Multibanddipol mit besseren Strahlungseigenschaften und weniger TVI zu ersetzen.
Mit Doppeldipolen hatte ich bereits gute Erfahrungen gemacht. Da die Impedanz
im Speisepunkt durch das Parallelschalten verringert wird, empfiehlt es sich,
nicht mehr als drei Dipole an eine 50 Ohm- Speiseleitung anzuschließen. So ein
Gebilde mit mehren Drähten ist nicht einfach aufzubauen.
Um die gegenseitige Beeinflussung der Elemente niedrig zu halten, sollten sie
schon ein bisschen Abstand zueinander haben. Also müssen aufwendige Abspannungen
konstruiert werden. Das Ganze brauch viel Platz und der Durchhang ist
entsprechend groß.
Um auf den zur Zeit gängigsten drei Bändern 40, 30 und 20m qrv zu werden, musste eine andere Lösung gefunden werden. Auf 80m verzichtete ich ganz, da ein Strahler mit 18m Länge hier uneffektiv und die Bandbreite sehr gering wäre. Aufgrund der zur Zeit sehr geringen Sonnenfleckenzahl ist auch das 15m Band weniger attraktiv. 10m scheidet ganz aus.
Des Rätsels Lösung waren Traps, Parallelschwingkreise die die selbe Resonanzfrequenz besitzen, wie der Dipol des höchsten Bandes, an dessen Enden sie angeschlossen sind. Somit werden sie für dieses Band hochohmig und unterbrechen quasi die Verbindung zu den angeschlossenen Dipolverlängerungen. Die sind wiederum erforderlich, damit die Antenne auch auf einem niedrigeren Band resonant wird.
Im Band mit der geringeren Frequenz wirken die Traps nicht mehr als Sperrkreise, da sie für die niedrigere Frequenz nicht resonant sind. Hier tritt nur noch die verlängernde Wirkung der Induktivität des Traps in Erscheinung. Letztlich fällt die Länge des Dipols für das tiefere Band geringer aus, was in meinem Fall sogar von Vorteil ist. Ein richtiger Halbwellendipol für 40m hat eine Länge von 20,2m, ich hab aber nur 18m Platz.
Wie kann man nun die Traps realisieren ? Es gab dazu schon genug Vorschläge. Augenmerk sollte man auf die Güte der Spule, die Spannungsfestigkeit des Kondensators und die Empfindlichkeit gegenüber Witterungseinflüssen legen. Sonneneinstrahlung sollte nur einen geringen Einfluss auf die Resonanzfrequenz haben.
| Gute Ergebnisse lassen sich mit Koaxialstraps erzielen. Der Aufwand für den Aufbau hält sich in Grenzen: auf ein PVC-Rohr werden einige Windungen Koaxialkabel gewickelt. Der Innnenleiter des einen Endes wird mit dem Außenleiter des Anderen Endes verbunden. Der nicht verbundene Innen- bzw. Außenleiter dient als Anschluss. Fertig ! |
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Nein, so einfach ist es natürlich nicht. Die Anzahl der Windungen sollte schon exakt stimmen. Von ihr hängt der Wert der Induktivität und der Gesamtkapazität des Schwingkreises ab, denn jeder Millimeter des Koaxialkabels hat auch eine Kapazität zwischen Innen- und Außenleiter. Diese dient hier als Kondensator mit hoher Spannungsfestigkeit.
Neben der gewünschten Resonanzfrequenz des Traps müssen natürlich auch andere Parameter bekannt sein: Durchmesser des Spulenkörpers, Außendurchmesser des Koaxialkabels sowie die Kapazität des Koaxialkabels (pf/m). Eine Berechnung der Windungszahl ist nicht ganz einfach. Man müsste sich mit der Tomsonschen Schwingungsgleichung und den berechneten Werten für Induktivität und Kapazität an die gewünschte Resonanzfrequenz herantasten. Auch die exakte Berechnung der Induktivität gestaltet sich etwas schwieriger, da zunächst der Innen- dann der Außenleiter als Spulendraht dient.
Mit dem Programm "Coaxial Trap Design" von Tony Field, VE6YP lassen sich die fehlenden Werte ganz einfach ermitteln. Ist der Typ des Koaxialkabels bekannt, werden Kabeldurchmesser und Kapazität vom Programm vorgegeben.
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Ich
verwendete Kabel, welches in der ehemaligen DDR für Audio und Videozwecke
eingesetzt wurde. Die Parameter entsprechen dem vom RG179U. Die
Spannungsfestigkeit des Koax sollte für QRP-Betrieb ausreichend sein. Mit einem Antennenanalyser MFJ 259B, den ich als Dipmeter einsetzte, konnte ich die Resonanzfrequenz der Traps messen. Sie lag tatsächlich fast da, wo sie sein sollte. Das Programm berechnet die Windungszahl ziemlich genau ! Eine leichte Korrektur ist durch Verschieben der Windungen auf dem Spulenkörper möglich. Danach müssen die Windungen justiert werden. Ich verwendete dafür Heißkleber. Bevor die Traps mit den Dipolenden verbunden werden, muss natürlich
erstmal ein Dipol für das Band mit der höchsten Frequenz aufgebaut werden.
Für einen direkt am Koaxialkabel angeschlossen Dipol gilt zur
Längenberechnung die Formel aus [1] Für Bandmitte auf 20m erhält man eine Dipollänge von 10,05m. Jetzt die Enden isoliert abspannen und den Dipol frei aufhängen. Messung des SWR und eventuelle Korrekturen der Längen. |
Ich musste meinen 20m Dipol auf 9,56m kürzen. Die Ursache dafür habe ich noch
nicht ergründen können. Bis jetzt bin ich mit der Formel aus [1] immer gut
gefahren. Allerdings verwendete ich zuvor nie ein 1:1 Balun (Fritzel) im
Speisepunkt.
Die von mir angegebenen Werte dienen nur als Anhalt. Je nach Umgebungseinflüssen
können sie an anderen Standorten abweichen.
| Ist der 20m Dipol optimiert, kann man die Traps und die Dipolverlängerungen
anschließen. Deren Berechnung kann sicher auch per Software erfolgen. Von VE3KSK gibt es ein Programm, dass den Wert der Induktivität anhand der eingegebenen Dimensionen errechnet. Da aber die Induktivität bekannt ist, muss experimentiert werden. Also Frequenz und Centre of Coil, die Stelle an denen die Spulen platziert sind, eingeben und die Total Length solange verschieben, bis die Induktivität 2,12 µH beträgt, denk ich mal. Allerdings funktionierte weder dieses Programm, noch "Loaded Dipoles" von VE3SQB auf meinem Rechner. Ich habe durch Probieren eine optimale Länge von 2,92m je Schenkel
ermittelt. |
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Das SWR verschlechterte sich nach dem Anschließen der Traps von 1,6 auf 1,8.
Auch mehrfaches Korrigieren der Längen auf Gleichheit brachte kein besseres
Ergebnis. Die Resonanz blieb aber bei 14,085 MHz. Vielleicht sollte ich mal die
Länge des Speisekabels ändern....
Auf 40m konnten bessere Werte erzielt werden.
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Die Idee vom
„Multibanddipol“, der durch Traps auf 20-, 30- und 40m spielen sollte, habe
ich verworfen. Dieser Dipol ließ sich nicht realisieren. Der
Frequenzabstand von 20- zu 30m bzw. von 30 zu 40m ist einfach zu gering.
Coachstraps haben eine sehr hohe Induktivität, die ja bei dem niedrigeren
Band des Dipols als Verlängerungsspule wirkt. So wäre das Stück hinter dem
20m Trap bei 30m kürzer als 1m. Da noch mal ein 30m-Trap dran, wäre auch die
40m-Verlängerung kleiner 1m, also total uneffektiv. Denkbar wäre eine Kombination aus Trap- und Doppeldipol. Dazu muss an den 40/20m Trapdipol noch ein Element für 30m parallel geschaltete werden. Dies wird sich allerdings negativ auf das SWR des Trapdipols auswirken. Einen Versuch werde ich demnächst trotzdem unternehmen.... |
Messergebnisse und Bilder der Antenne hier:
[1] Rothammel Antennenbuch
Links:
Antennenberechnungsprogramme
WA7CS RF
Calculator Page
