Ein Überblick über Amateurfunkantennen
Amateurfunk ist ein faszinierendes Hobby, das die Kommunikation über Funkwellen ermöglicht.
Eine zentrale Komponente dieses Hobbys sind die Antennen. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Übertragung und dem Empfang von Signalen. Hier sind einige der gängigen Antennentypen im Amateurfunk:
Funktion von Antennen
Antennen sollen, ähnlich wie Mikrofone und Lautsprecher die Energieform umwandeln, und zwar konkret:
Bei Senden die elektrische Wechselspannung welche vom Sender über das speisende Koaxialkabel kommt, möglichst effizient in ein elektromagnetisches Feld im umgebenen Freiraum um die Antenne wandeln.
Bei Empfang soll eine Antenne ebenso effizient die elektromagnetische Feldstärke in Ihrer Umgebung zurück übersetzen in eine elektrische Wechselspannung.
„Damit diese Funktion überhaupt erst möglich ist, muss die Antenne in Resonanz sein und eine Fußpunktimpedanz möglichst nahe um 50 Ohm aufweisen.“
Die Antenne bewirkt die eigentliche „Magie“ des Funkens: Beim Senden gibt sie elektrische Schwingungen als Funkwellen ab, die sich in die Ferne ausbreiten. Umgekehrt erreichen die Funkwellen aus der Ferne die Antenne beim Empfang. Die Antenne nimmt die Funkwellen auf und leitet sie als elektrische Schwingungen über Antennenkabel zum Funkgerät weiter.
Resonanz? Impedanz? Fußpunktimpedanz?
Ein kurzer Abstecher in die HF-Wechselstromlehre:
Elektrische Signale zwischen Antennenbuchse und Antenne sind hochfrequente Wechselspannungen welche somit den physikalischen Gesetzen der Wechselstromlehre entsprechen. Eine der wichtigsten Grundschaltungen in der Funktechnik sind Schwingkreise, eine Kombination einer Spule und eines Kondensators. In der Wechselstromlehre sind Spulen und Kondensatoren Bauteile mit gegenläufigen Funktionen. Um den wichtigsten zu betrachten, der komplexe Widerstand:
Spulen haben einen induktiven Blindwiderstand XL, welcher bei steigender Frequenz steigt.
Kondensatoren haben einen kapazitiven Blindwiderstand XC, welcher bei steigender Frequenz abnimmt. Ein Schwingkreis ist dann in Resonanz wenn die angelegte Frequenz dazu führt das XL und XC auf den selben Blindwiderstand kommen wobei sämtliche induktiven und kapazitiven Blindleistungen sich gegenseitig aufheben. Diese Impedanz eines Parallel-Schwingkreises hängt von der Wertedimension von L und C ab. So könnte man einen Schwingkreis mit 600nH und 1,88pF dimensionieren. Seine Impedanz läge bei Resonanz auf 150MHz allerdings bei knapp 40kOhm. Ebenso wären auch 21nH + 53,6pF möglich – die Resonanz bei 150MHz hätte dann eine Impedanz von beinahe perfekten 50Ohm.
Dipol-Antenne
Die Urform von Antennen und somit die Mutter aller heutigen Antennen ist das Dipol wie oben skizziert.
Seine absolute Länge entspricht einer halben Wellenlänge ( λ 1/2) entsprechend eben 550cm im 11m Band, 2m im 4m Band, 1m im 2m Band oder 35cm im 70cm Band. Das Ur-Dipol wird mittig unterbrochen und symmetrisch gespeist. Seine Impedanz bei Resonanz liegt zwischen 60-70Ohm.
Der Schwingkreis bildet sich aus der Induktivität beider Schenkel und der Kapazität zwischen beiden Schenkeln. Die Bandbreite ist mit etwa 3-4% eher schmal. Diese Urform des Dipols wird bis heute als Bezugsreferenz für die Effizienz anderer Antennen verwendet. Eine beliebige Antenne mit 0dBD Gewinn bedeutet das Ihre Effizienz exakt einem Ur-Dipol entspricht.
Vertikalantenne
Diese Antennen sind senkrecht zur Erde ausgerichtet und strahlt in alle Richtungen ab. Sie sind oft einfach aufzubauen und benötigen nicht viel Platz. Vertikalantennen eignen sich gut für den Einsatz in begrenzten Räumen.
Yagi-Uda-Antenne
Yagi-Antennen sind richtantennentauglich und bieten eine hohe Verstärkung in eine bestimmte Richtung. Sie bestehen aus einem Array von Elementen und einem Reflektor, Direktor und Aktivelement. Sie sind ideal für den Fernempfang oder wenn man eine spezifische Richtung anvisieren möchte.
Loop-Antenne (Magnetic Loopantenne)
Diese Antennen sind in einer Schleifenform konstruiert und können in verschiedenen Größen gebaut werden.
Loop-Antennen sind kompakt, bieten eine gute Leistung auf bestimmten Frequenzen und sind oft für den Einsatz im Innenbereich geeignet. Sie möchten auf der Kurzwelle QRV werden, haben aber nur wenig Platz für eine Außenantenne?
Sie sind also in der Situation, die man im Amateurfunkjargon als „Antennen-geschädigt“ bezeichnet? Für eine Magnetische Loop-Antenne findet sich auf dem Dach, auf der Terrasse oder dem Balkon, sowie auf einem kurzen Standrohr im Garten immer ein Platz. Wenn „alle Stricke reißen“, ist mit dieser Antennenart auch ein erfolgreicher Indoor-Betrieb möglich. Mit ihnen lassen sich in Relation zu ihrer geringen Baugröße erstaunlich gute Resultate erzielen, so dass man sie von vornherein nicht zu den Behelfslösungen zählen sollte.
Richtantennen (Beam)
Richtantennen kommen in verschiedenen Formen vor, darunter Parabolantennen oder Dish-Antennen. Sie konzentrieren das Signal auf einen bestimmten Punkt und werden häufig für Satellitenkommunikation oder den Empfang von schwachen Signalen verwendet.
Die Königsklasse der Kurzwellen-Antennen sind immer noch die Beams, also Richtantennen für ein oder mehrere Amateurfunk-Bänder. Sie setzen einen kleinen Rohrmast auf dem Hausdach oder einen größeren Mast im Garten voraus. Die Höhe über Grund spielt eine wichtige Rolle bei der Abstrahlung dieser Antennen. Eine hinreichende Höhe über Grund bietet einen flachen Abstrahlwinkel.
Drahtantennen
Drahtantennen sind flexibel und können in verschiedenen Konfigurationen wie dem Inverted-V oder dem Longwire aufgebaut werden. Sie sind vielseitig und eignen sich gut für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen.
Die Auswahl der richtigen Antenne hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der verfügbaren Fläche, der gewünschten Frequenzbänder und des Einsatzzwecks.
Viele Funkamateure experimentieren gerne mit verschiedenen Antennentypen, um die beste Leistung für ihre Bedürfnisse zu erzielen. Denken Sie daran, dass lokale Gesetze und Vorschriften auch die Auswahl und Installation von Amateurfunkantennen beeinflussen können.
Amateurfunkantennen bieten eine faszinierende Vielfalt an Optionen und Möglichkeiten für Funkamateure, um mit anderen auf der ganzen Welt zu kommunizieren und das Funkhobby in vollen Zügen zu genießen.
