2 Yagi Antennen (2 m und 70 cm) aus Elektroinstallationsrohr und Aluminiumfolie oder ...

... die Plastik-Yagi / die Alu-Folien-Yagi

Einleitung:
Mit diesem "Antennen-Design" wurde angestrebt eine preiswerte, einfach herzustellende, leichte und dennoch brauchbare Yagi-Antenne zu erstellen. Das Prinzip der hier vorgestellen Bauart basiert auf den hervorragenden Yagi-Uda-Antennen von DK7ZB, erhebt jedoch nicht den Anspruch die Leistungsfähigkeit der "klassisch" hergestellten DK7ZB-Antennen zu erreichen! Dennoch können die Stärken der hier vorgestellten Bauweise sehr attraktiv für etliche Funkamateure sein.
Zumindest bietet diese Bauweise für all jene Vorteile, die über keine kleine (oder gar goße) Werkstatt im Keller verfügen, oft Portabelbetrieb in kleinerem Maßstab betreiben, oder ein preiswertes Antennendesign schätzen.

Motivation:
Obwohl etliche Yagi-Uda Antennen nach den Vorgaben von DK7ZB gebaut wurden, die zu vollster Zufriedenheit funktionieren, keimte mit der Zeit in mir der Wunsch Antennen einer Art zu haben, welche besser auf die Bedürfnisse meiner Betriebsweise zugeschnitten sind.
Da ich praktisch nur Portabelbetrieb mache, ist die Masse einer Antenne (und der dazugehörigen Koax-Leitung!) von besonderer Wichtigkeit. (Bei gewichtigeren Antennen muss der Antennenmast zwangsläufig stabiler ausfallen, was mir besondere Schwierigkeiten bereitete. Durch den jetztigen (leichteren) Aufbau, kann ich zusammengeschraubte Flexa-Yagi-Booms als 5,5 m hohen Mast verwenden! Dieser ist auf dem ersten Bild dieser Seite zu sehen.)
Aufgrund meines Partabelbetriebs müssen meine Antennen fast überhaupt nicht schlecht-Wetter tauglich sein. Darum sind Abstriche in der mechanischen Festigkeit der Antenne hinnehmbar.
Nicht zuletzt sollte sich der Materialpreis für neue Antennen in engen Grenzen halten, um auch Misserfolge hinnehmen zu können. Materialpreise für Aluminium, wie sie in hier gängigen Baumärkten (schon vor der € Einführung waren!) sind wahrlich als Wucherpreise zu bezeichnen. Nicht selten müssen sogar noch Abstriche in Längen und-oder in dem Material selbst verschmerzt werden.

Vor- und Nachteile der Bauweise:
Allgemein:
Betrachtet man Yagi-Antennen für verschiedene Bänder (von KW bis UHF), wird man häufig feststellen können, dass sie aus Aluminiumrohren gebaut sind.
Grund dafür ist die Tatsache, dass hochfrequente Ströme hauptsächlich an der Oberfläche von Leitern anzutreffen sind, während zur Leitermitte hin die Stromdichte exponentiell abnimmt. Dieser Effekt wird "Skin-Effect" (Skin=engl. für "Haut") genannt.
Die Benutzung von Rohren macht also durchaus Sinn, obwohl Vollmaterial besser ist. Jedoch überwiegt der zusätzliche Gewinn, den man erhielte wenn man alle Rohre einer Antenne durch Vollmaterial ersetzen würde, bei weitem nicht den Nachteil der größeren Masse.
Demnach darf die Verwendung von Rohren als wirklich guter Kompromiss zwischen mechanischen und elektrotechnischen Ansprüchen angesehen werden.
Die Idee Aluminiumfolie für die elektrotechnischen Anforderungen auf einem möglichst billigen Trägermaterial, welches gerade die mechanische Ansprüche efüllt, zu verwenden ist also nicht neu.
Das Nachbauen von Aluminiumrohren durch mit Aluminiumfolie beklebte Elektroinstallationsrohre schien mir die billigste Methode.
Obwohl praktisch alle Elektroinstallationsrohre so gewählt wurden, dass sie mindestens dem Durchmesser der entsprechenden Komponenten der Antennen-Vorbilder haben, ist die mechanische Stabilität der "Plastikantenne" wesentlich geringer.
Ein weiterer mechanischer Nachteil dürfte die nicht vorhandene UV-Licht-Festigkeit des verwendeten Plastikmaterials sein. Darum, und um in dem Antennensimulationsprogramm NEC II klar definierte Zustände zu erhalten, wurde der Antennenboom ebenfalls mit Alu-Folie überzogen. Dennoch gibt es an den gebauten Antennen noch Stellen, an denen der reine Kunststoff der Sonne ausgesetzt ist. Dabei handelt es sich um die Klammern, welche die Elemente auf dem Boom fixieren, sowie die Kabelbinder. (Wenngleich sich derartige Kunststoff-Klammern schon seit Jahren an meiner "Satelliten-Antenne" bewähren.)
Elektrotechnisch gesehen besteht für hochfreuente Ströme deutlich weniger Material zur Verfügung, weshalb sich der Wirkwiderstand trotz des Skin-Effects vergrößern muss. (Allerdings sind die hier verwendeten Elemente von größerem Durchmesser, was sich tendentiell kompensierend auswirken kann.) Der höhere Widerstand der Elemente senkt den Wirkungsgrad der Antenne. Daher wurde bereits oben erwähnt, dass diese Antennenform prinzipiell nie die Leistungen einer klassisch aufgebauten erreichen kann (zumindest bei gleichen Elementdurchmessern). Dies muss nicht zwangsläfig bedeuten, dass sich eine Alufolien-Yagi als Dummy-Load entpuppt!

Die Vorteile dieser Antenne in Stichworten:

Die Nachteile:
Somit ist diese Antenne eher ungeeignet für all jene, die eine EME-Anlage aufbauen möchten und auf jedes zehntel dB Wert legen. Selbst der permanente Aufbau solch einer Antenne sollte (selbst nach einigen Anpassungen) eher als temporäre Angelegenheit betrachtet werden.

Speisung:
Die Speisung meiner Antennen wurde aus der Originalspeisung abgeleitet. Diese Änderung war notwendig, da ich von dem schweren RG-213 loskommen wollte. Es stellte sich heraus, dass es 75 Ohm Satelliten-TV-Koax-Leitungen gibt, die geringere Däpfungswerte bei 145 MHz und 432 MHz aufweisen als RG-213, und dabei leichter sowie billiger sind.
Bei der Verwendung von 75 Ohm Leitungen, muss natürlich eine andere lambda-viertel-Transformationsleitung verwendet werden. In meinem Falle wurden zwei parallelgeschaltete 93 Ohm-Leitungen verwendet.
Obwohl ich bereit bin zu glauben, dass die sogenannte DK7ZB-Speisung funktioniert, fand ich es erstrebenswert bei meinen Mantelwellensperren auf die klassischen Prinzipien (ähnlich dem lambda-viertel Sperrtopf) zugrückzugreifen.
Übigens kann diese Umstellung auf 75 Ohm-Leitungen auch an den original Antennen vorgenommen werden, was all jene zu schätzen wissen werden, die z.B. auf Field-Days selbst bei kleinen Aufbauten mit dem schweren RG-213 zu hantieren haben.
Also transformiert man die 28 Ohm Speisewiderstand mittels zweier 93 Ohm Leitungen auf 75 Ohm, womit die Antenne an die Leitung angepasst ist. Nun stellt sich die Frage, wie man an dem Funkgerät mit 50 Ohm Anschluss weiterverfahren sollte.
Das größte Problem besteht aus meiner Sicht (ich verzichte durchaus auf ein paar dB, wenn es gute Grüde dafür gibt), die Frage, ob man überhaupt weitere Anpassungsmaßnamhen vornehmen sollte. Denn schließt man 75 Ohm an 50 Ohm an, erhät man ein SWR von 1,5.
Letztendlich habe ich mir einen Ruck gegeben und mittels eines gut platzierten Stubs, aus besagter 75 Ohm Leitung, in der Nähe des Funkgeräts, das SWR weiter zu vermindern.
(Um klare Verhältnisse zu schaffen, wurde auf einen offenen Stub zugunsten des kurzgeschlossenen verzichtet.)

Noch eine Bemerkung am Rande: wer ganz in Gedanken seine x-te Speisung aufbaut, sollte sich vergegenwärtigen, dass man bei der hier vorgestellten Bauweise den Erreger NICHT in der Mitte durchtrennen muss. Es reicht hier, wenn man in der Mitte die Alu-Folie abkratzt!

Erstellung der Elemente (am Beispiel eines Elements einer 70 cm Yagi-Uda nach DK7ZB (modifiziert)):
Länge des gewüschten Elements markieren.

Ablängen des Elements.

Doppelseitiges Klebeband auf Element fixieren.

Im Falle eines sehr breiten Klebebands (wird bei Teppichböden verwendet) Klebeband teilen.

Klebeband festdrücken. Es sollten möglichst wenig Falten im Klebeband sein. Anschließend Schutz vom doppelseitigen Klebeband entfernen.

Element so ansetzen, dass die Anfangskante der Alufolie auf dem Klebeband befestigt wird, und andererseits noch genügend freie Klebebandfläche übrig bleibt, um nach einer Umwicklung der Folie selbige noch festkleben zu können. Im Folgenden Bild ist der gesamte sichtbare Bereich des Elements mit Klebeband bedeckt.

Bei jedem Schritt ist darauf zu achten möglichst wenig Falten zu erzeugen.

Mit einer Rasierklinge vorsichtig die Alufolie durchtrennen, an der Stelle wo sie nicht mehr auf dem Element klebt. Es ist unbedingt darauf zu achten, so vorsichtig zu schneiden, dass beim Schneidevorgang die Alufolie nicht einreisst. Weiterhin ist zu gewährleisten, dass man vor allem mit dem unteren Bereich der Rasierklingen nie das Element berührt, da an einer solchen Stelle sofort die mühsam aufgebrachte Alufolie abgekratzt wird.

Im besten Falle erhält man einen Schnitt, der fast nicht mehr erkennbar ist.

Die überstehende Alufolie wird abgeschnitten.

Der Clip, mit dem das Element auf dem Boom befestigt werden soll ist als Zubehöhr bei den Elektroinstallationsrohren erhältlich. Diese werden normalerweise dazu verwendet, die Rohre "auf Putz" zu fixieren.

Damit das Element nicht nach der Befestigung durch einen Kabelbinder (s. nächste Bilder) so leicht verdreht werden kann, wird in den Clip ein kleines rundliches Bett für das Element gefeilt.

Das Element wird auf einfachste Weise mit einem Kabelbinder auf dem Clip befestigt.


So sieht es dann am Ende aus. Es handelt sich nicht um das Element, welches oben hergestellt wurde. An dieser Stelle sollte ein Element gezeigt werden, wie es sich bei den ersten Versuchen vermutlich ergibt. Man findet doch etlich Falten in der Alu-Folie vor und bei genauerer Betrachtung ist sogar einer der lästigen "Kratzer" zu entdecken. Zwar ist aus meiner Sicht eine derartige Antenne leichter zu bauen, als das Aluminium-Pendant, dennoch sollte man sich nicht täuschen lassen und sich bei den ersten Versuchen auf manche ungeplanten Probleme gefasst machen.
Bei dieser 70 cm Antenne wurde der Boom aus der gleichen Rohrart gemacht wie die Elemente. Bei dieser 2 m langen 10 Element Yagi erwies sich der freitragende Boom als zu schwach und wird daher nur noch abgespannt eingesetzt.
Auf den mit Alufolie "bespannten" Boom muss an jeder Stelle, wo später ein Clip aufgesetzt werden soll, normales Klebeband befestigt werden. Würde man die Vorkehrung nicht treffen, so zerrissen die stramm sitzenden Clips die unter ihnen befindliche Alufolie. Im Bild ist ein Boom zu sehen, welcher kurzum in seiner Gesamtheit mit Klebeband umklebt wurde.

DF5FFA's Hauptseite