Bau einer J-Antenne für 10m

Für den Portabelbetrieb wollte ich noch eine einfache Vertikalantenne für 10 m ohne Radials haben. So eine Antenne lässt sich sehr einfach und schnell an einem vorhandenen GFK-Mast hochziehen. Mein Wahl fiel auf die J-Antenne.

Die Strahlerlänge beträgt 2 mal Lambda Viertel und die Länges des Anpassungsrohr Lambda Viertel. Wenn das Anpassungsrohr als Koax-Stub ausgeführt wird, beträgt die Länge des Anpassungsrohres Lambda Viertel mal  Verkürzungsfaktor des verwendeten Koaxkabels. Der Einspeisepunkt in cm berechnet sich aus 436 / Frequenz in MHz. Keine Ahnung wie diese Formel zustande kommt. Das habe ich so im Internet gefunden.

Für meine Antenne ergeben sich folgende Abmessungen.

Ich habe die Antenne aus Koaxkabel RG 213 U gebaut und nach der Länge B (165cm) die schwarze Isolierung und das Kupfergeflecht entfernt. 
Zum Entfernen der Isolierung die Isolierung mit einem Teppichmesser ringsherum einschneiden und dann die Isolierung der Länge nach einschneiden. Dabei nicht zu fest drücken, sodass das Geflecht noch heile bleibt. Danach lässt sich die Isolierung leicht abziehen.
Anschließend wird das Geflecht mit einer Schere am Ende des "Anpassrohr" abgeschnitten. Um das Geflecht vom Dielektrikum zu schieben, muss man es einmal auf der gesamten Länge zusammenschieben. Dabei vergrößert sich der Durchmesser des Geflechts und das Geflecht lässt sich kinderleicht von dem Dielektrikum schieben.
Am Fuß wird die Seele mit dem Mantel kurzgeschlossen. Die Einspeisung erfolgt bei ca. 15cm.

Ich habe es so gemacht (siehe Bild). 

Nach dem dritten Schritt fehlt noch ein Foto. In dem Schritt habe ich eine Kupferfolie um das Kabel gewickelt und mit den anderen Geflechten verlötet.

Aufgerollt sind die fertige Antenne so aus.

Mit den oben verwendeten Abmessungen ergibt sich die beste Stehwelle bei ca. 29,1 MHz. Ich wollte das Optimum etwas tiefer in der Frequenz haben, aber da ist es auch in Ordnung.

Entschuldigung für die Spiegelung, aber an dem Tag hat die Sonne geschienen und ich habe es nicht geschafft die Reflexionen zu verhindern.

Der Testbetrieb war ein voller Erfolg und ich konnte das erste Mal alle Teilnehmer der 10m-Sonntags-Runde auf 28,555 MHz hören und erreichen.

😀

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Helically Wound Magnetic Loop Antenna

(Spiralförmig gewickelte magnetische Loop Antenne) 

Um zumindest etwas auf Kurzwelle aktiv sein zu können, habe ich beschlossen eine magnetische Loop für 10m und eventuell 15m zu bauen, die dann zeitweise auf dem Balkon aufgebaut werden kann.

Die "normale" 80cm Loop ist mir etwas zu groß. Deswegen habe ich beschlossen sie kleiner zu bauen. Weil der Wirkungsgrad von der "helically wound loop" besser sein soll, habe ich diese Ausführungsvariante gewählt.


Planung

Also habe ich mich etwas schlau gemacht und mal geschaut wie andere OMs diese Antenne umgesetzt haben. Dokumentationen gibt es hauptsächlich von den amerikanischen OMs. Diese haben die Antenne häufig aus PVC-Rohren in Achteckiger Form gebaut.

Bei uns im Baumarkt konnte ich die verwendeten Rohre nicht finden. Deswegen habe ich beschlossen sie aus Rohrisolierung oder "Schwimmnudeln" zu bauen.

Dann habe ich eine kleine Stückliste für die eigentliche Antenne zusammengestellt.

Zusätzlich habe eine Stückliste für die Fernabstimmung der Antenne aufgestellt. Die Fernabstimmung erfolgt mit einem Arduino und einem Servo.

Aus anderen Projekten hatte ich schon einige Teile im Bestand.


Antennenbau

Die Antenne habe ich aus zwei 1m Rohrisolierungen und zwei 10cm HT-Rohr-Stücken zusammen gesetzt.

Für die PL-Buchse habe ich ein Loch in das HT-Rohr gebohrt. Danach habe ich den Antennenkörper mit der Kupferfolie bewickelt und die PL-Buchse angelötet.

Die gewickelte Antenne habe ich auf einem Holzstab montiert und den Drehkondensator an die Kupferbandenden angelötet.

Den 130pF Drehkondensator hatte ich zuvor auf ca. 30pF umgebaut. Hier gibt es dazu eine kleine Anleitung.
Meiner sah danach so aus.

Die Einspeisung erfolgt mit einem Gamma-Match. Diesen habe ich mit 2,5 mm2 Kupferdraht gebaut, aber zuvor die richtige Länge mit einem Krokidilklemmenkabel ermittelt.

Hiermit ist der Bau der eigentlichen Antenne abgeschlossen.



Bau der Fernabstimmung

Für eine komfortable Abstimmung der Antenne erfolgte der Einbau eines Standardservos mit einer Gelenkwelle.

Der Anschluss des Servos erfolgt mit einem CAT6-Kabel (Ethernet).
Zur Abstimmung wird ein Arduino mit ein paar Zeilen Programmcode verwendet. 

Die notwendigen Komponenten wurden in ein Gehäuse eingebaut.

Mit der Abstimmung der Antenne auf zwei Frequenzen und Übertragung der Einstellwerte in den Programmcode konnte die Anzeige grob kalibriert werden.

Test der Antennenabstimmung.

Damit ist der Bau der Antennenabstimmung abgeschlossen.



Antennenverkleidung

Es erfolgte die Verkleidung der Antenne mit einer "Untertapete" / XPS-Platten. Das Material lässt sich sehr gut mit einem Cutter bearbeiten. Klebungen erfolgen mit UHU-Por. Alternativ geht auch wasserfester Holzleim, Pattex 100% oder ähnliche.
UHU-Por ist ein Kontaktkleber und haftet nach 10 minütiger Ablüftzeit sofort.

Ein paar Versteifungen in der Mitte können nicht schaden.
So sieht die Antenne fertig verkleidet aus.

Die Antenne wurde als Smiley dekoriert. Somit ist sie ein Dekorationsgegenstand für meinen Balkon. Als anständige Antenne bekommt sie auch einen Namen: "Big Grin Loop".

Alternativ kann man die Antenne auch mit GFK-Matten laminieren, wie die Modellbauer es gelegentlich mit ihren Modellen machen.

Der Holzmast wurde so modifiziert, dass er in ein HT-Rohr DN50 gesteckt werden kann.

Das dazugehörige HT-Leerrohr wurde am Balkongeländer mit Kabelbindern befestigt.

Antennentest

Die Antenne ist so von 15m bis 10m zu verwenden. Das SWR lag bei ca. 1,1 und die Antenne wurde nach bestem Empfang abgestimmt. Nach der Abstimmung muss der Arduino abgeschaltet werden, weil der Arduino auf Kurzwelle stört und weil beim Senden der Arduino zumindest auf 10m ausfällt. Auf 15m spielt er weiter.
Klappferrite habe ich bereits eingebaut, aber vielleicht muss ich den Arduino auch in ein Blechgehäuse einbauen.

Alternativ zum Arduino werde ich in Zukunft einen Servotester ausprobieren. Es entfällt dann die Frequenzanzeige (geschätzt), aber das kann man auch verkraften.

Subjektiv spielt die Antenne sehr gut. Eine Ortrunde auf 10m war sehr gut mit zu verfolgen.
Signal aus EA waren heute mit S7 zu hören.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung ist, dass die Antenne breitbandiger ist als bei herkömmlicher Bauweise. 
Bei einem maximalen SWR von 2 hat die Antenne auf 10m eine Bandbreite von 400kHz!


vorläufiges Fazit

• Das CAT6-Kabel aus dem Baumarkt ist zu steif. Hier ist das aus dem Computerfachhandel zu bevorzugen.

• Damit die Antenne auch auf 20m spielt, sollte man mit dem Kondensator auf 50pF gehen.
• Für die Abstimmung muss noch eine Einstrahlungssichere Alternative gefunden werden (Servotester?).

Links
k8nds
eham.net
Drehkondensatoren
Drehkondensatoren

Bau einer magnetischen Loop-Antenne für 10m

Um mal die umgebaute AE 6110 auf 10m zu testen benötigte ich eine Antenne, die zur Not auch in der Wohnung zu betreiben ist. Hierfür eignet sich eine Antenne, die auch nicht so viel Platz in Anspruch nimmt.

Deswegen habe ich mich für eine "Magnetic Loop Antenna" entschieden.

Ich habe mich schlau gemacht, diverse Baupläne, Berichte und Videos angesehen und am besten hat mit eine achteckige Antenne aus Kupferrohr gefallen. Weil ich keine Werkstatt habe musste die Antenne auch mit einfachen Mitteln gebaut werden können.

Aus den gefundenen Informationen habe ich dann meine Antenne konzipiert. Um den Bau auch recht günstig durchzuführen habe ich die Antenne von der Größe so dimensioniert, dass sie aus einem 2500mm Kupferrohr gebaut werden kann.

Zur Kontrolle habe ich die Maße mal nachrechnen lassen:

http://www.66pacific.com/calculators/small_tx_loop_calc.aspx

Alles in Ordnung.

Das Ergebnis meiner Überlegungen als Skizze:

daraus ergibt sich eine Stückliste.

Kupferrohr 2500 x 15 x 1mm 1

Kupferbogen 45 Grad 8

Kieferleiste 900 x 40 x 10 mm 1

Kieferregal 800 x 200 x 18 mm 1

Sperrholz Buche 6 x 550 x 1220 mm 1

Rundstab Buche Ø 1000 x 4 mm 1

Schweißdraht, verkupfert 2 x 1000 mm 1

Schlauchschellen 12-22mm 2

PL Buchse, SO 239 1

Drehkondensator 130 pF 1

Scheibenkondensator 100pF, 500V 3

Zahnradsortiment (Reely 237655) 1

PU-Lack 100 mL 1

Die Kupferrohre habe ich mit einer Heißluftpistole und einem 60 Watt Lötkolben mit Weichlot verlötet (da muss ja kein Wasser durch).

Die Werkbank hat dabei eine leichte Färbung angenommen.

Die Grundplatte wurde aus einem Kieferregalboden ausgeschnitten und nach beiliegender Skizze zu Recht geschnitten und aufgebaut.

An die Grundplatte wurde der Kieferstab, den ich vorher mit schwarzer Folie bespannt habe, angeschraubt. Außerdem wurde ein Rahmen für die Koppelschleife aus 6mm Sperrholz ausgeschnitten und schwarz angemalt. Die entstandenen Teile wurden zusammen gebaut und zweimal schwarz angestrichen.

Unterdessen war auch der bestellte Drehkondensator eingetroffen und ich konnte die Box für die Abstimmung der Antenne weiter bauen. Der Dreko wird über ein Getriebe (1:5) eingestellt. Das große Zahnrad am Dreko musste ich von 4 auf 6 mm aufbohren. Damit man den Stand des Drehkos erkennen kann, habe ich die Box mit Hobbyglas abgedeckt.

Der Dreko hätte von den Werten kleiner sein müssen. Ich habe ihn jetzt etwas runter gezogen indem ich drei weitere Kondensatoren in Reihe geschaltet habe ( 3 x 100pF --> 33pF, 3 Stück wegen der Spannungsfestigkeit)

Ich habe diverse Versuche mit der Koppelschleife gemacht, aber bei mir hat die Faustregel (Umfang Koppelschleife = Umfang Antenne / 5) nicht funktioniert. Beste Stehwellenwerte habe ich bei einem Faktor von 4 gehabt, aber so richtig zufrieden war ich damit auch nicht.

(vgl: http://www.dg1sfj.de/index.php/funk/antennen/87-magnetic-loop-koppelschleifen?showall=1&limitstart= )

Deswegen habe ich zusätzlich eine Einspeisung über Gamma Match gemacht um zu sehen, ob die besser spielt. Hierfür habe ich verkupferten Schweißdraht, 2mm verwendet. Auch hier musste ich entgegen der Faustformel (1/10 Umfang) die Einspeisung länger ausführen um ein gutes Stehwellenverhältnis zu bekommen. Bei genügend Abstand vom Fenster (Metall) habe ich jetzt auch ein sehr gutes Stehwellenverhältnis (1,3).

Die Einspeisung werde ich noch verkleiden. Das sieht besser aus.

Gruß, Klaus