Wir bauen unsere Antennen mit einer Selbstverständlichkeit aus Kupferdrähten und die meisten Berechnungen beziehen sich auf dieses Material. Aber Kupfer ist ja nicht gleich Kupfer. Flexibel, Hochflexibel, Starr, als Legierung, Isoliert mit Kunststoff, mit Lack, viele Ausführungen gibt es dazu. Und nicht nur das, da werden teils Bronzeseile verwendet, Stahlseile, Stahladern mit Kupferlitze kombiniert und letztendlich auch ganz einfache Aluminiumdrähte.

Doch welchen Einfluss hat denn das Material auf den Dipol und dessen Eigenschaften? „Hört“ man das? Sieht man das? Und überhaupt, spielt es überhaupt eine Rolle? Diesen Fragen wollte ich mal nachgehen und fand auf YouTube ein sehr interessantes Video von Jan, VK3BUF und Chris, VK3QB (R018 Testing Wire Dipole Materials for HF).

Diese beiden OM machten sich nur Gedanken zu diesem Thema und wollten es auch nicht nur simulieren, sondern dachten sich eine Messmethode aus, wie man in mehreren Runden in einem echten Test herausfinden kann, was wie gut funktioniert. Ich habe deren Ergebnisse hier einfach mal herausgearbeitet und möchte dieses aufzeigen.

Die Länge des Drahtes

Jan und Chris haben als Basis einen Dipol mit 2 x 3,6m Länge gewählt. Diese Länge wurde mit allen Materialien realisiert und dann geprüft, auf welcher Frequenz diese dann resonant war. Klar, man könnte es auch umgekehrt machen, eine feste Frequenz vorgeben und herausfinden, bei welcher Länge der Dipol dann in Resonanz ist. Aber der mechanische Aufwand ist dann deutlich höher.

Verwendet wurden folgende Drahtsorten:

  • Kunststoffisolierter Kupferdraht, 2,5 mm² mit 7 Einzelsträngen
  • Nicht isolierter Draht, 2,5mm² mit 7 Strängen
  • Aluminiumdraht, 3mm Durchmesser mit Lackisolierung
  • Galvanisierter Stacheldraht
  • Wäscheleinendraht
  • Zaundraht, 2mm Durchmesser, galvanisiert,
  • Stahlseil, 4mm Durchmesser aus rostfreiem Stahl
  • PVC-ummantelter Gartendraht mit ca. 2mm Durchmesser
  • Kupferummantelter Schweißdraht, 0,9mm
  • Stahldraht aus dem Telegrafenbereich

Wir sehen, hier wurde das ganze Spektrum an Drähten ausgeschöpft, auf deren Verwendung man kommen könnte. Okay, die Bronzeleitung ist jetzt nicht dabei, aber das tut dem ganzen Versuch keinen Abbruch!

Und nun die Tabelle dazu, welche Drahtlänge sich jeweils ergeben hat bei selber Aufbauhöhe über demselben Grund:

Wir sehen, je nach Material hat die Antenne eine deutliche Abweichung in der Resonanzfrequenz. Es ist also nicht so ganz egal, bei einem Bauvorschlag mit Längenangaben das Material außer Acht zu lassen. Daher macht es auch immer Sinn, die Enden des Dipols länger zu lassen und um zu falten, bis man die genaue Länge hat, die man braucht am Aufbauort der Antenne und dann erst den Seitenschneider ansetzt.

Hier haben die beiden eine Tabelle erstellt, bei der umgekehrt gerechnet wurde, also wie lang müsste der Dipol sein, damit er aus dem jeweiligen Material auf 21,2 Mhz in Resonanz wäre. Siehe da, im Extremfall unterscheiden sich die Dipollängen um mehr als 17cm je Seite!

SampleAntenna materialIdeal length (mm) for 21.2MHz
1Plastic coated copper wire, 2.5sqm, 7 strand3321
2un-coated copper wire, 2.5sqm, 7 strand3437
3Aluminium wire, 3mm, with thin paint layer3410
4Barbed wire, galvanised, 2 strand3265
5Clothes line wire, steel, galvanised, 7 strand3410
6Fence wire, 2mm solid steel, galvanised3416
7Winch cable, stainless steel, 4mm3379
8PVC coated (green) steel garden wire3326
9MIG welding wire, copper coated, 0.9mm3331
10Overland Telegraph wire, gal steel, solid 4.5mm3389
Tabelle 1

Doch welchen Einfluss hat jetzt das Material auf die Strahlungseigenschaften der Antenne, ihren Wirkungsgrad? Was haben die Zwei herausgefunden?

Ich vermeide jetzt viele Worte und gehe gleich zum Diagramm über. Bis auf den Schweißdraht liegen alle Werkstoffe innerhalb von rund 2dB. Dabei habe ich den leisen Verdacht, dass dieser Ausreißer durch die Dicke des Drahtes ausgelöst ist, denn zwischen 0,9mm Durchmesser und 2,5mm Kupferdraht ist dann doch ein erheblicher Unterschied.

Auffällig ist auch der Einfluss der Isolierung um den Draht, gut zu erkennen bei Draht 1 und 2, was ja eigentlich derselbe Draht ist, nur mit und ohne Isolierung. Bei Stahldrähten und Stahlseil hingegen bewegen sich alle Messwerte auf ungefähr demselben Niveau.

Fazit:

Wer schon einmal mit einem einfachen Kupferdraht eine Antenne aufgebaut hat, der kennt den Effekt, wenn der Bauch im Laufe der Tage und Wochen immer tiefer geht und irgendwann bei leichtem Wind der Draht reißt. Kupfer streckt sich und ist somit in Reinform nicht formstabil. Mit Aluminium habe ich selber keine Erfahrung, aber was man so liest, klingt eher von Vorteil als von Nachteil. Doch wer lange Strecken überbrücken muss, der kann aus meiner Sicht bei der richtigen Dimensionierung auch ein rostfreies Stahlseil verwenden, die Gegenstation wird keinen Unterschied an unseren Amateur-Präzisions-S-Metern feststellen können.

Gruß Stefan, DL8SFZ

Nutzung der Bilder mit freundlicher Genehmigung von Ian Jackson, VK3BUF (https://qrm.guru/, https://vkradioamateurs.org/)