Donnerstag, 29. Dezember 2016

Bau einer Groundplane Antenne für das 2m-Band

Es gibt unzählige Antennendesigns. Auschlaggebend für meine Entscheidung eine Groundplane zu bauen:

- der Bau ist relativ simpel (massenweise Anleitungen im Internet)
- die Kosten sind überschaubar, ca. 10€
- kompakt und zerlegbar
- unsymetrisch und damit problemlos via Koaxkabel ohne Balun betreibbar


Materialliste:

5x Messingrohr Ø = 4mm, 490mm Länge
1x SO-239 UHF-Einbaubuchse für Flanschmontage
4x M3x6 Zylinderkopfschrauben + Muttern
ca. 40cm Installationsrohr DN20
Schlauchschelle passend für Ø = 20mm
Kabelbinder

Berechnung:

Die Grundlagen der Groundplane sind sehr gut in [1] Rothammels Antennenbuch (ISBN 978-3-88692-065-5), 13. Auflage, Seite 703f erläutert.
Das 2m-Band für den Amateurfunk in Deutschland umfasst den Bereich 144,000 MHz - 146,000 MHz. Da ich mit der Antenne hauptsächlich stationär über das lokal erreichbare FM-Relais DB0UT arbeiten möchte, wird die Antenne auf die Eingabefrequenz des Relais berechnet:
145,175 MHz.

Bei der Groundplane kommt ein λ/4-Strahler zur Anwendung. Vier λ/4-Radials bilden das Gegengewicht und "Erd-Ersatz". Bei einem Winkel der Radials vom 135° zum Strahler ergibt sich der notwendige 50Ω Eingangswiderstand.
Bei 145,175 MHz beträgt  λ/4 = 517mm.
Da in Metallen die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen geringer ist als im Vakuum, ist die reale Strahlerlänge um den sog. Verkürzungsfaktor (VKF) geringer als λ/4.
Der VKF ist abhängig vom Schlankheitsgrad der Antenne, also vom Verhältnis λ/Ø.
Bei λ/Ø = 517 ergibt sich gemäß Diagramm auf [1] S. 117 ein VKF = 0,948.
Die Strahlerlänge ist somit λ/4 * VKF = 490mm.


Umsetzung:

In dieser Länge habe ich 5 Stäbe aus 4mm Messingrohr zugeschnitten. Den  Strahler konnte ich direkt auf den Lötanschluss der UHF-Buchse stecken. Zum Verlöten habe ich mit einer Dreiechsfeile eine Kerbe bis zum halben Durchmesser tief ins Rohr gefeilt. So konnte sich beim Löten das Lötzinn ins innere des Rohres verteilen und mit dem Lötanschluss der Nuchse verbinden.


Die Radials werden mit M3 Schrauben direkt mit dem Flansch der UHF-Buchse verschraubt. Auf Löten habe ich hier verzichtet, das sich die Antenne somit leicht demontieren und transportieren läßt. Da die Radials nicht bis zur Mitte der Buchse reichen, müssen sie etwas gekürzt werden. Ich habe dies jedoch erst nach einer provisorischen Verschraubung ausgemessen und dann die Länge  entsprechend angepasst (ca. 10mm).

 

Die Enden der Rohre für die Radials habe ich im Schraubstock über eine Länge von ca. 10mm flach gequetscht und dann mittig eine 3,2mm Bohrung angebracht.


Dann habe ich die Radials provisorisch mit dem Flansch verschraubt, um die genaue Länge von 490mm ab Strahlermitte zu ermitteln und die Radials dann entsprechend zu kürzen.



Anschließend erfolgte die Endmontage und das Umbiegen auf 135°. Dazu habe ich mir eine Schablone aus Pappe angefertigt.


Ein Stück Installationsrohr dient der vertikalen Befestigung der Groundplane. DN20 hat einen Innendurchmesser von 18mm, was etwa dem Außendurchmesser eines PL-259 UHF-Steckers entspricht.




Zur besseren Fixierung habe ich das Rohr längs eingesägt. Eine passende Schlauchschelle sorgt für eine feste Verdung zwischen Rohr und Stecker.


Abschließend wurde das Rohr mit 3 Kabelbindern an einer Staffelei auf dem Dachboden befestigt. Für eine dauerhafte Installation wird sich sicher noch eine bessere Montagemöglichkeit bieten.


Vorerst bin ich jedoch schon mal QRV auf 2m und kann via Relais DB0UT arbeiten.



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