QRP-TRX und die Portabelantenne

Vor ein paar Wochen habe ich auf YouTube ein Video von David, DL1DN gesehen, der ein kleines, chinesisches QRP-Gerät vorstellte, mit dem er Betrieb auf Kurzwelle machte. Bild 1

Begeistert von der Größe des Gerätes und der Idee, an das Gerät die Antenne wie an einem Hand Funk anzubauen weckten in mir das „Haben will“ und ich bestellte diesen TRX. Gerne hätte ich ihn euch heute vorgestellt, aber das Teil ist im Hafen von Hong Kong beim Zoll stecken geblieben, und jetzt tickt die Uhr ein zweites Mal, bis das neu versendete Gerät hier ankommen wird. Wenn ich den TRX in den Händen halte, wird es hier einen weiteren Bericht geben.

Zurück zur Antenne:

Ich wollte die Wartezeit nutzen und vorarbeiten und habe mich darangemacht, die Antennen zu bauen. Geplant ist, die Version für 40m und 20m zu bauen. Gesagt, getan, zumindest mal für die 40m-Version. Mit diesen Teilen bin ich gestartet: 

Die Kleinteile wie zwei Kabelschuhe, die M10-Schraube sowie eine Unterlegscheibe waren zum Fototermin noch in der Garderobe und haben es deswegen nicht aufs Bild geschafft…

Das Prinzip ist recht einfach!

Die Zahlenwerte sind die Werte, die ich nach der Optimierung und Abgleich ermittelt habe und decken sich nicht mit den im folgenden Text genannten Werte.

Ich habe eine Teleskopantenne mit einer ausgezogenen Länge von 2,5m gekauft. Da diese Antenne für 40m viel zu kurz ist, braucht man eine Spule am Speisepunkt, die das Teleskop elektrisch verlängert. An der richtigen Windung eingespeist hat diese Konstruktion dann einen Fußpunktwiderstand von um die 50 Ohm. Das ist Theorie! Jetzt erst mal die Daten ermitteln. Dazu nutze ich das Programm „Endgespeiste Antenne“ aus dem Internet von Klaus Böttcher, DJ3RW, das man sich herunterladen kann. Dieses Programm berechnet Verlängerungsspulen für verkürzte Antennen einschließlich Spulengröße und an welcher Windung rechnerisch der 50-ohm-Punkt ist.

Aber Vorsicht! Hier kommt jetzt das Improvisationstalent des Einzelnen zum Zug. Denn das Antennensystem eines Handfunkgeräts braucht den Funkamateur als Gegengewicht. Dieses ist auch gut, aber eben nicht so gut, wie ein gutes Radialnetz oder Masse. Deswegen kann ich jetzt aus Erfahrung sagen, ja, das Programm stimmt, aber man muss großzügig aufrunden.

Ich habe in das Programm folgende Werte eingegeben:

Länge des Teleskops: 2,5m

Durchmesser des Strahlers: im Mittel 6mm

Resonanzfrequenz: 7,1 MHz

Drücke auf „Berechnen“ und bekomme folgende Ergebnisse:

Wellenlänge: 42,25m

Schlankheitsgrad: 417

Wellenwiderstand des Antennendrahts: 370,4 Ohm

Kapazitiver Blindwiderstand: 950 Ohm

Benötigte Induktivität: 21,3 µH

Im nächsten Schritt berechnet es nun die Spule. Dazu gebe ich den Durchmesser des geplanten Spulenkörpers ein (45mm) und die Drahtdicke, aus der ich die Spule wickeln will (1,0 mm) sowie den Abstand zwischen den Windungen (auch 1,0 mm). Hier streiten sich noch ein paar Geister, ob ich besser Windung an Windung hätte legen sollen oder es so, wie ich es gemacht habe, mit Abstand zwischen den Windungen die bessere Variante sein soll. Nach einigem Austausch mit nicht überzeugenden Argumenten habe ich beschlossen, ich habe alles richtig gemacht!😉

Nach erneutem „Berechnen“ sagt mir der Rechner folgende Werte:

Anzahl Windungen: 28,5 Wdg

Entspricht: 21 µH

Spulenlänge: 57mm

Benötigte drahtlänge: 4,1m

Okay, ich habe noch genügend Draht, das sollte nicht das Problem werden, aber wie bekomme ich den Abstand zwischen den Windungen hin? Kurz überlegt und eine Rolle mit Schnur gefunden, die einen Durchmesser von 1,2 mm hat. Kurzerhand beschlossen, das passt. Wahre Ingenieursleistung ist, annahmen zu treffen, damit es weitergeht.

Laut Berechnung wird der Speisepunkt der Spule bei 6,5 Windungen sein. Wie sich später herausstellt, passt der Wert als einziger zu 100%!

Nun zur Herstellung:

Im Ganzen soll es also eine Spule auf einem Wickelkörper sein, der stabil genug ist, über einen daran befestigten PL-Stecker das ganze Konstrukt zu tragen. Dazu setze ich einen PL-Stecker dieses Typs ein:

Der Spulenkörper ist ein PVC-Abwasserrohr Typ DN40, es hat also einen Innendurchmesser von 40mm, das ergibt einen Außendurchmesser von 45mm. Die Ausführung hier hat auf beiden Seiten einen Anschluss, in den man einen Blindstopfen stecken kann. In diesen Stopfen bohre ich ein Loch, sodass ich den PL-Stecker mit der Verschraubung fest einschrauben kann. Nicht vergessen, unter diese Verschraubung muss noch ein Kabelschuh, an den der Draht für die Spule angeschlossen werden muss. Ein Loch gleich am Anfang der Fläche, aus dem der Draht herausragt und los geht es mit der Wickelei.

Oben angekommen bohre ich wieder ein Loch in den Körper und führe den Draht wieder nach innen, um dann über ca. 4cm länge auf den Kabelschuh aufgelegt zu werden, der mit einer M10-Schraube durch den oberen Stopfen in die M10-Muffe geschraubt wird. In die Muffe wird später die Teleskopantenne geschraubt. Durch ein weiteres Loch führe ich an der Verdickung des Spulenkörpers den Draht der Seele vom Koax nach außen, von dort dann an die Windung, die ich für den 50-Ohm-Anschluß brauche.

Jetzt zeigte sich der Unterschied zwischen Theorie und Praxis. Ich begann mit den berechneten 28,5 Wdg und kam bei einer Resonanzfrequenz von 8,9 MHz raus. Dann etwas überschlagen und den Draht um 3 Wdg verlängert. Wieder nichts! Ich kam gerade auf 7,5 MHZ. Also noch ein Stück angeschlossen und ja, ich war dem Ziel schon sehr nahe! 7,24 MHz. Also noch eine Windung und dann noch eine Windung und jetzt Punktlandung auf 7020 KHz!

Auf dem Schaltplan von Bild 3 habe ich die ermittelten Werte aufgeschrieben. Ja, die Berechnung mit dem Programm war durchaus wichtig, um mehrere Varianten durchzuspielen und wenigstens mal einen Anhaltspunkt zu bekommen.

Schaut bitte nicht so genau hin, aus der ursprünglich schönen Spule ist mal wieder ein Flickwerk geworden. Das wird sicher bei der 20m-Variante besser, weil ich ja jetzt weiß, wohin es sich tendenziell bewegt, wenn als Masse nur die eigene Hand herhalten kann. Natürlich habe ich dann am fertigen Produkt noch gemessen. Bild 6

Die Spule hat eine Induktivität von 27,3 µH. Der VNA zeigte dann noch, dass ich mit der Anzapfung sauber bei 49,9 Ohm herausgekommen bin. Wichtig dabei ist, die Antenne immer bei der Messung in der Hand zu halten, weil sie ja die Masse des Körpers braucht als Gegengewicht. Das ist etwas tricki, bis man das im Griff hat, aber es geht. Man erkennt schön den Kurvenverlauf und das zugehörige SWR, der Marker steht auf 7,1 MHz.

Hinweis:

Natürlich sind die gemessenen Werte stark von den Umgebungsbedingungen abhängig. Ist die Luft trocken oder feucht, ist ein Baum oder ein Dach im Weg. Doch vom Prinzip her stimmt die Antenne und ich freue mich darauf, das Ding auszuprobieren!

Gruß

Stefan, DL8SFZ