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Multiband-Drahtantennen und ATU

FD4, G5RV und automatische Antennen-Tuner

Egal, welchen Transceiver man benutzt, stets hat die Antenne den größten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Systems. Wenn man eine einzige einfache Antenne für alle Bänder von 80 m bis 10 m haben möchte, gibt es nicht viele Alternativen: Da vertikale Antennen eine gute Erdung voraussetzen, produzieren sie leicht Störungen in Fernsehgeräten und nehmen auch leicht Störungen elektrischer Geräte auf.

Deshalb konzentrierte ich mich auf horizontale Antennen, vermied aber gleichzeitig Typen mit Sperrkreisen wie die W3DZZ, da diese erfahrungsgemäß Probleme mit Nässe verursachen.

FD4: Gute Anpassung, braucht aber Platz
Die FD4 (EZNEC-5.0-File entsprechend meinem Aufbau) ist konzeptionell eine Windom-Antenne als unsymmetrischer Dipol (28 m + 14 m) mit einem 6:1-Balun. Ich benutze sie mit einer Mantelwellensperre (Choke) und etwa 20 Meter 50-Ohm-Koaxkabel (10 m RG58/U als Mast-Ableitung und 10 m RG213/U) zum TS480-SAT. Dessen eingebauter Automatik-Tuner kann auf 40, 20, 17, 12 und 10 m problemlos ausgeschaltet bleiben, das SWR bleibt dort unter 1,3 und beträgt auf 80 m etwa 2,0. Mit dem Tuner ist auch auf 30 und 15 m ein Betrieb möglich.

Der Empfänger zeigte allerdings zunächst oft einen Grundgeräusch-Pegel von S3 auf 20 m und sogar S5 auf 40 m, als die Antenne in Hausnähe aufgehängt war. Diese Störungen wurden offenbar von Fernsehgeräten und Computern in der näheren Umgebung verursacht. Ein weiteres Problem war, dass das Senden auf 80 m oft zu Störungen in den analogen Telefonen führte, die hier an eine kleine ISDN-Anlage angeschlossen sind. Erst das Aufhängen der FD4 ein paar Meter weiter vom Haus weg löste das Problem. Es scheint auch nützlich zu sein, den Außenleiter des Koaxkabels auf der Transceiver-Seite der Mantelwellensperre zu erden; Mantelwellen werden dadurch praktisch vollständig eliminiert.

Die Grafik zeigt die Stromverteilung einer 42 m langen FD4-Windom-Antenne auf den Bändern 80, 40, 20, 17 und 10 m. Der kleine Kreis markiert die Stelle bei 1/3 der Länge, wo die Impedanz für alle diese Bänder etwa gleich ist.

Die folgende Abbildung zeigt den gemessenen SWR-Verlauf einer FD4-Antenne von 3 MHz bis 30 MHz mit etwa 20 m RG58U-Zuleitung. Man erkennt, dass auf 80 m (3,7 MHz) ein Anpassgerät sinnvoll ist. Auf 30 m (10 MHz) und 15 m (21 MHz) ist das SWR noch ungünstiger; je nach Tuner-Typ ist aber auch hier eine Anpassung noch möglich, allerdings sind das sicher nicht die bevorzugten Bänder einer FD4.

G5RV: Beliebt, aber schwierige Anpassung
Ich probierte auch die G5RV aus. Viele OMs hatten von guten Erfahrungen damit berichtet. Die Antenne ist prinzipiell ein symmetrischer Dipol mit 2 x 15,6 m Länge, gespeist mit 10,3 m einer 400-Ohm-Hühnerleiter, und braucht deutlich weniger Platz als die FD4. (Es gibt einige Varianten, z.B. die ZS6BKW mit 2 x 13,75 m und 12,2 m Hühnerleiter.) Die Hühnerleiter sollte mindestens um ihre eigene Breite von Wänden u. ä. entfernt sein. Am Fußpunkt verwendete ich eine Mantelwellensperre (sog. Strom-Balun).

Ehrlicherweise muss man sagen, dass die G5RV auf keinem einzigen Amateurfunk-Band auch nur annähernd eine Fußpunktimpedanz von 50 Ohm aufweist. Ein Tuner ist deshalb zwingend erforderlich. Automatische Antennen-Tuner sind für den Funkbetrieb sehr praktisch, da sie per Knopfdruck innerhalb weniger Sekunden für die richtige Anpassung sorgen. Ich habe mit der G5RV-Antenne mehrere Varianten ausprobiert - mit sehr unterschiedlichen Ergebnissen.

• AT-50 am TS-50-Transceiver: Dieser Tuner arbeitet mit einem motorbetriebenen Drehkondensator und per Relais umgeschalteten Spulen.Nach einigen Versuchen mit der Koax-Zuleitungslänge gelang es, die Antenne auf allen Bändern von 10 m bis 80 m so gut abzustimmen, dass die AT-50-Anzeige keinen merklichen Rückfluss mehr anzeigte.
• TS-480 SAT mit eingebautem Tuner: Der Tuner arbeitet mit Festkapazitäten und Induktivitäten, die per Relais umgeschaltet werden. Bei einem zu hohen SWR (ohne Tuner) lehnt er das Abstimmen kategorisch ab. Trotz ausgiebiger Versuche mit unterschiedlichen RG213-Leitungslängen war es deshalb zunächst nicht möglich, die Antenne auf allen Bändern von 10 m bis 80 m anzupassen. Die Lösung war ein zusätzliches 7 m langes RG58/U-Stück, das auf 30 MHz etwa 1 dB Dämpfung verursacht und den Rückfluss somit um 2 dB dämpft.
• TS-480 mit externem Tuner CG-3000: Der wetterfeste Automatik-Tuner von CG Electronics arbeitet ebenfalls mit per Relais umgeschalteten Festkondensatoren und Induktivitäten. Er wurde zunächst direkt am Ende der G5RV-Hühnerleiter eingeschleift. Ein Abstimmen war auch damit überraschenderweise nicht auf allen Bändern möglich. Erst nachdem der Tuner mit etwa 7 m Koaxkabel vom Antennenfußpunkt entfernt wurde (weitere 7 m Koaxkabel führen vom Tuner zum Transceiver), war ein Abstimmen möglich - aber auch hier erst nach einigen Experimenten mit der Länge des antennenseitigen Koaxkabels. Das am Transceiver gemessene SWR liegt auf allen Bändern unter 1,5. Allerdings ist im Gegensatz zum internen Tuner des Transceivers bei jeder Bandumschaltung ein manuelles Abstimmen per Knopfdruck nötig, und der TS-480 regelt die Sendeleistung bei einem SWR von 1,3 oder höher bereits merklich herunter.

Die Länge des Koaxkabels zwischen ATU (automatic tuning unit) und Antenne ist sehr kritisch, da es die Impedanz transformiert; man muss sie experimentell ermitteln. Einige Kommentatoren sagen, das Koaxkabel solle mindestens 20 m lang sein: Das ist definitiv falsch! Ein sehr langes Kabel würde das SWR allein wegen seiner Dämpfung verbessern, aber das ist natürlich nicht wünschenswert.

Es gibt keine Wunder-Antennen!
Wenn jemand erzählt, seine Antenne arbeite viel besser als ein anderer Typ vergleichbarer Größe, ist Skepsis angebracht. Die Behauptung kann wegen der unterschiedlichen Strahlungsdiagramme für eine bestimmte Richtung sogar stimmen, aber in anderen Richtungen wird es umgekehrt aussehen. Viele Antennen (wie die vieldiskutierte EH-Antenne) strahlen auch einen großen Teil der Leistung von der Koax-Zuleitung ab, was viele Probleme verursacht und einen ehrlichen Vergleich mit anderen Typen unmöglich macht.

Auch gegenüber verbreiteten Vorurteilen sollte man vorsichtig sein. Oft wird erzählt, die FD4 verursache wegen der unsymmetrischen Speisung Störungen in Fernsehgeräten (TVI). Dieselben Leute, die die FD4 meist nie selbst ausprobiert haben, betreiben dann bedenkenlos eine G5RV oder einen Dipol ohne Symmetrier-Balun am Koaxkabel, was natürlich ebenfalls unsymmetrisch ist. Jede gut abstrahlende Antenne kann Störungen verursachen, wenn sie sich zu dicht am Haus befindet.