ZS6BKW als T-Antenne auf 160m
Meine Eigenbau ZS6BKW nutze ich schon eine Weile sehr zufriedenstellend auf den Bändern von 80 m bis 6 m mit einem LC-Automatiktuner. Was mir noch fehlt, ist das 160m Band. Selbst wenn ich auf 160m mit meiner ZS6BKW auf einer Frequenz gerade noch abstimmen kann, so haben die 2 x 13,75m natürlich symmetrisch gespeist einen katastrophalen Wirkungsgrad. Um genau zu sein, der Wirkungsgrad liegt bei nur 1,5% und die Verluste bei stattlichen 18dB. Die ZS6BKW ist also für 160m viel zu kurz, ein symmetrischer Betrieb ergibt keinen Sinn. Aber man kann die ZS6BKW noch anders speisen.
Inhalt:
ZS6BKW als T-Antenne auf 160m
Ein Gedanke von mir war, ähnlich wie bei einer Inverted-L Antenne, diese ZS6BKW als T-Antenne auf 160m zu erregen. Dazu wurde die Hühnerleiter (Wireman CQ-553) am unteren Ende kurzgeschlossen und eine Messung mit einem Analyzer gegen den 6 m Tiefenerder des Funkmastes unternommen.
Gefunden wurde eine Resonanz bei 2,374 MHz gegen Erde. Das ist schon mal brauchbar und auch in der Nähe des 160m Bandes. Die Resonanz liegt etwas oberhalb, die T-Antenne ist also elektrisch etwas zu kurz. Sie müsste sich aber über eine verlustarme LC-Anpassung mit meinem Automatiktuner gegen Erde abstimmen lassen.
Verluste berechnen
Zuerst wollte ich aber die Anpassungsverluste berechnen, bevor ich weiter Anstrengungen mit einer Umschaltbox unternehme.
Dazu wurden der X (Blind) und R (Real) Anteil auf der Frequenz 1850 kHz mit dem Analyzer FA-VA3 bestimmt und in den DL1ANH Hochfrequenzrechner eingegeben. Die Anpassung soll von der komplexen Antennenimpedanz auf R=50 Ohm +-X=0 erfolgen, also nach 50 Ohm reell.
Die Software von DL1ANH schlägt zwei LC-Anpassnetzwerke vor, mit fast identischen Übertragungsverlusten (Transmission Loss, TL). Die Tiefpassschaltung war mir wegen der Oberwellenunterdrückung sympathischer.
Berechnet wurde ein L von 9,82 µH und ein C von 2250 pF.
Die Verluste der LC-Anpassung betragen 0,264dB, was einen Wirkungsgrad von 94,1 Prozent bedeutet. Wohlgemerkt nur für das LC-Anpassnetzwerk, nicht für die gesamte Antenne. Das sollte also theoretisch schon mal funktionieren.
Mein LC-Automatiktuner, übrigens ein MFJ-993B, nimmt dann ohnehin je nach Frequenz die Kombination aus L und C, die er berechnet hat und welche für die Anpassung am besten geeignet ist. Mir ging es mit den vorangehenden Berechnungen auch darum, nicht einfach etwas Unbekanntes anzupassen, was dann wegen hoher Verluste gar keinen Sinn ergeben würde. Bei einem Verlust von 6 dB TL oder mehr, wäre die Idee gestorben.
Eine Aufzeichnung der Antennendaten mit dem Analyzer und eine Berechnung der Anpassungsverluste erspart Enttäuschungen im späteren Funkbetrieb. Über den Gesamtwirkungsgrad der Antenne sagt das natürlich noch nichts aus.
Vakuum Relaisbox
Nachdem erste Verbindungen auf 160 m vielversprechend waren, und ich nicht jedes Mal die Antenne umklemmen wollte, ging es an den Bau einer Umschaltbox mit Vakuum Relais. Die Relais kann ich aus der Ferne über eine eigene Remote Software steuern.
Eine fernbedienbare Umschaltbox mit Vakuum Relais schaltet mir die Antenne von normalem symmetrischen Betrieb um in eine Vertikal T-Antenne. Ohne Versorgungsspannung fallen alle Relais ab und erden die Antenne.
Für das 160m Band wird das Wireman Kabel unten parallel geschaltet und die Antenne wird gegen Erde erregt. Zu beachten wäre, dass das Kabel zur Stationserde bei 160 m Betrieb mit zur Antenne gerechnet werden muss. Die Leitung vom Tuner bis zum Tiefenerder gehört zur Antenne, liegt sogar im Strombauch und strahlt dementsprechend ordentlich mit. Bei mir sind es glücklicherweise nur knapp 2m bis zum Tiefenerder. Nachdem der Tiefenerder auch meine Stationserde ist, wurde hier ein kräftiges Kupferkabel mit 50mm² ausgelegt.
Technisch betrachtet fungiert die Hühnerleiter als vertikal Strahler, die zwei Schenkel mit ihren jeweils 13,75 m bilden eine Dachkapazität mit einer Gesamtlänge von 27 m Meter.
Siemens VR311
Das Siemens HF Vakuum Relais VR 311 hat eine nominale Versorgungsspannung von 26,5 Volt. Der ohmsche Widerstand der Spule beträgt 335 Ohm. Ich betreibe die beiden HF Vakuum Relais bei 24V DC, der Strom beträgt ca. 80mA. Die Relais schalten bei dieser Spannung sicher.
Erfahrungen
Erste Versuche auf 160 m als T-Antenne gegen Erde waren noch durchwachsen. Ich wunderte mich schon, warum mein Tuner nicht auf die berechneten LC-Kombinationen kommt. Nachdem der noch eingeschleifte Balun entfernt wurde, ging die Sonne auf. Der Balun hatte eine Längsinduktivität von ca. 32 µH und verstimmte mir die Antenne vollständig. Alle Messungen wurden nämlich ohne diesem Balun gemacht.
Zusammenfassend kann ich sagen, dass die ZS6BKW auf 160 m als T-Antenne geschaltet gut funktioniert. Wie gut genau kann ich nicht sagen, mir fehlt der Vergleich. Auch wenn auf manchen Frequenzen ein Abstimmen im symmetrischer Betrieb möglich wäre, ist der Wirkungsgrad im Vergleich zur T-Antenne derart schlecht, dass nur als T-Antenne der Betrieb auf 160m sinnvoll ist. Übrigens geht so auch das 30m Band gut.
Natürlich ist eine T-Antenne als Vertikal-Antenne ein guter Flachstrahler und eignet sich viel besser für DX-Verbindungen als ein Dipol, der bezogen auf die Wellenlänge auf 160m immer zu niedrig hängt. Ein Dipol strahlt seine Energie senkrecht nach oben und ist laut im Nahfeld, bei der T-Antenne ist es umgekehrt.
Blitzschutz und Überspannung
Die Spannungen bei Gewitter, aber auch bei Wind oder Regen durch statische Aufladung, sind nicht zu unterschätzen. Entladung-Widerstände direkt an der Hühnerleiter gegen Erde sind ein Muss. Meine anfänglichen 100kOhm wurden bei 100 Watt lauwarm. Aber alles zwischen 2 MOhm und 10 MOhm dürfte in Ordnung sein. Ein Blitzschutzadapter mit Gasendladungs-Patrone zwischen Transceiver und Tuner ist empfehlenswert.
Weiteres Potenzial
Im Moment betreibe ich die T-Antenne nur an einem 6 m Tiefenerder bei lehmigem Boden. Sicherlich würden einige Viertelwellen Radiale den Antennen Wirkungsgrad noch wesentlich erhöhen. Der Versuch steht noch aus. Wichtig ist, dass man mit dem Strahlungswiderstand in die Nähe der 50 Ohm kommt.
