Bau einer Groundplane-Antenne Antennenbau-Projekt Bau einer Groundplane-Antenne für 430 - 440 MHz

Folien - Übersicht Was ist eigentlich eine Groundplane-Antenne? Wie funktioniert eine GP? Was ist beim Bau zu beachten? Aufbau der GP Mathematische Grundüberlegung Was ist ein SWR-Meter? Anpassen einer Antenne Antennengewinn und Kabelverlust EIRP, PEP, und Elektrische Feldstärke Personenschutzgrenzwerte Schlussbemerkungen

Was ist eigentlich eine Groundplane - Antenne? Groundplane bedeutet Erdungsebene Eine Groundplane-Antenne ist eine spezielle Form eines Dipols Sie besteht aus einem Strahler (=Dipol) und vier Radialen die zusammen als Erdungsebene dienen

Wie funktioniert eine GP? Eine GP-Antenne ist ein sogenannter vertikaler Rundstrahler. Sie sendet in alle vier Himmelsrichtungen zur gleichen Zeit und in gleichem Ausmaß. Die Hochfrequenz-Wellen breiten sich immer genau in der Mitte zwischen jeweils 2 Radialen am Stärksten aus.

Was ist beim Bau zu beachten? Der Strahler und die 4 Radiale sollten die gleiche Länge haben Länge: , oder ganzzahlige Vielfache davon (V=Verkürzungsfaktor, =Wellenlänge) Die Radiale sollten im 45°-Winkel zum Fußpunkt (dem PL-Stecker, an dem das Koaxialkabel angeschlossen wird) stehen

Aufbau der GP 5 Alustäbe zuschneiden, deren Länge der zuvor berechneten Länge entspricht 4 davon (Radiale) werden mit Innengewinde versehen, der 5. (Strahler) mit einem Außengewinde Außengewinde des Alu-Abstandshalter abdrehen, bis er in den Lötschacht der PL-Einbaubuchse passt und darin festlöten. Grundplatte aus Alu zuschneiden, Löcher bohren zur Befestigung an der Buchse und an den Ecken für die Radiale. Ecken der Platte im 45°-Winkel nach oben biegen. Antenne mit Alu-Schrauben montieren

Mathematische Grundüberlegungen Frequenz und Wellenlänge: Die Wellenlänge berechnet sich aus der Lichtgeschwindigkeit c (=300 000 km/s)/ Frequenz f (hier: 435MHz). Sie gibt an, nach welcher Entfernung genau eine Periode dieser Frequenz durchlaufen wurde.

Verkürzungsfaktor: Der Verkürzungsfaktor gibt den Unterschied an zwischen der elektrischen und der mechanischen Länge der Antenne und gilt für alle Dipole sowie für die GP. Er hängt vom Baumaterial und der Dicke der Stäbe ab. Man kann ihn aus den entsprechenden Tabellen ermitteln. Bei unserer GP gilt ein Richtwert von V=0,9

Berechnung der Länge der Stäbe: Sowohl die Radiale wie auch der Strahler sollten also etwa 15,53cm lang sein.

Was ist ein SWR-Meter? Ein SWR-Meter ist ein Stehwellenmessgerät Es gibt Geräte mit und ohne Kreuzzeiger Gemessen wird die Leistung die aus dem Sender austritt in Richtung Antenne (forward) und die Leistung die von der Antenne nicht abgestrahlt werden kann und reflektiert wird (reflected). Das Verhältnis dieser beiden Leistungen nennt man das Stehwellenverhältnis oder den SWR. Ein SWR von 1:1 ist der Idealfall Achtung: die reflektierte Leistung muss natürlich möglichst KLEIN sein, im Verhältnis zur ausgesendeten Leistung

Anpassen einer Antenne SWR-Meter mit Kreuzzeiger: Antenne und ein Messender werden an das Messgerät angeschlossen. Beim Drücken der Sendetaste werden vorlaufende und rücklaufende Leistung gleichzeitig mit zwei gekreuzten Zeigern gemessen. Der SWR wird genau an der Stelle angezeigt, an der sich beide Zeiger kreuzen. Man liest den SWR immer 1: (dem angezeigten Wert).

SWR-Meter ohne Kreuzzeiger: Antenne und Sender werden genauso an das Messgerät angeschlossen und die Sendetaste betätigt. Vorlaufende und Rücklaufende Leistung müssen allerdings einzeln gemessen werden und per Hand ins Verhältnis gesetzt werden.

Antennengewinn und Kabelverluste Die Leistung eines Senders kann verstärkt (Verstärkung) und abgeschwächt (Dämpfung) werden durch Antennen und Kabel Diese Verstärkung oder Dämpfung wird in dB angegeben Kabel, Stecker und Adapter haben immer Verluste, also Dämpfung Antennen haben je nach Bauart meist Gewinn, sie können also die HF – Leistung verstärken Der Gewinn dieser selbstgebauten GP ist recht hoch: er beträgt ca. 4,68 dB

EIRP, PEP und Elektrische Feldstärke Die Antennenabstrahlleistung PEIRP: Bedenkt man Gewinn und Verluste von Antenne und Leitungen, stellt man fest, dass die Spitzenleistung eines Senders (PEP) nicht der abgestrahlten Leistung der Antenne entspricht. Diese ist nämlich (dank Antennengewinn) meist wesentlich höher. Eine kleine Leistung von 5W PEP erzeugt bei unserer GP folgende Antennenabstrahlleistung (G=Gewinn in dB):

Elektrische Feldstärke: Die Elektrische Feldstärke ist maßgebend für die Personenschutzgrenzwerte und für die Elektromagnetische Verträglichkeit von Geräten (EMVG). Grenzwerte sind den DIN Normen zu entnehmen. Sie berechnet sich wie folgt (r=Abstand zur Antenne):

Elektrische Feldstärke an unserer GP: Bei r=1m ergibt sich folgende Feldstärke:

Personenschutzgrenzwerte Woher bekommt man sie? Personenschutzgrenzwerte stehen in den DIN Normen. DIN Normen kann man in der Bücherei oder im Internet einsehen. Wer muss sie einhalten? Jeder der ein Gerät baut, egal ob kommerziell oder privat z.B. Telekom, Firmen wie Siemens, Forschungseinrichtungen und auch Funkamateure Wie hoch sind sie zur Zeit? Der Personenschutzgrenzwert liegt laut DIN Norm momentan bei einer elektrischen Feldstärke von 28 V/m.

Schlussbemerkungen Gedanken zum Projekt: Antennenbau ist manchmal leichter und billiger als man glaubt. Die ganze Antenne kostete mich nur 1,15€ für die PL-Einbaubuchse. Besonders begeistert hat mich, dass meine Selbstbauantenne besser funktionierte, als eine teuer gekaufte von einem bekannten Marken-Antennenhersteller. Quellen: Buch: „Rothammels Antennenbuch“ von Karl Rothammel Buch: „Amateurfunkprüfung Klasse 1 und 2“ von K. Moltrecht Einige Amateurfunkfreunde