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