Diese Seite enthält keine vollständigen Bauanleitungen. Sie soll lediglich der allgemeinen Information dienen und auch kein umfassender Überblick sein. Ich habe nur einige Themen behandelt, mit denen ich mich beschäftigt habe. Vielleicht kann ich anderen damit einige Tipps geben. Wer weitergehende Informationen sucht, der findet sie vielleicht in dem Buch von Sepp Reithofer "Praxis der Mikrowellenantennen" erhältlich beim Verlag UKW-Berichte (ISBN 3-9801 367-0-1) oder in dem "Microwave Antenna Book ONLINE" von Paul Wade W1GHZ (ex N1BWT), das als PDF-Dateien vorliegt.
 

1. Parabolantennen
Hier ein Diagramm zur Ermittlung des ungefähr zu erwartenden Gewinns einer Parabolantenne. Die exakten Werte hängen u.a. vom Aufbau der Antenne ab. Insbesondere ist die Ausleuchtung des Spiegels durch den Erreger für den tatsächlichen Gewinn wichtig. Das Diagramm geht hier von einer Ausleuchtung von ca. 55 % aus. Das ist ein Wert. der ohne große Experimente zu erreichen ist.

Der Erreger sollte so dimensioniert werden, dass der 10 dB Öffnunswinkel mit dem Spiegelrand zusammenfällt. Als Beispiel hier ein Strahlungsdiagramm mit Darstellung der Öffnungswinkel 3 dB (übliche Angabe bei Antennen) und 10 dB. 

Je nach Lage des Brennpunktes sind Erreger mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln erforderlich. Insbesondere Offset-Antennen erfordern Erreger mit kleineren Öffnungswinkeln. (siehe Abb. unten)

Bei höheren Frequenzen kann man dafür einen passenden Hornstrahler berechnen. Wer seine Parabolantennen selbst berechnen möchte, dem kann ich das Programm  HDLANT von Paul Wade W1GHZ sehr empfehlen. Es  ist zwar ein DOS-Programm mit Textoberfläche (englisch) ohne Maus, kann aber fast alle Wünsche erfüllen. 

Bei 23 oder 13 cm ist die Ausleuchtung eines Offset-Spiegels schon etwas problematischer. Hornstrahler sind hier recht groß. Die in der Literatur beschriebenen Dipol- oder Ringerreger haben einen großen Öffnungswinkel, der für normale Parabolantennen ausgelegt ist. Für Offset-Spiegel hat selbst eine Doppelquad noch einen zu großen Öffnungswinkel, ist hierfür aber schon besser geeignet. Bei nicht optimaler Ausleuchtung sind die Verluste aber durchaus in akzeptablen Grenzen. Ein 50 cm Spiegel z.B. erreicht bei 2380 MHz folgende Gewinne in Abhängigkeit von der Ausleuchtung:
 

 

Ausleuchtung:	Gewinn:
70 %	20,4 dBi
60 %	19,7 dBi
50 %	18,9 dBi
40 %	17,9 dBi

Relativ kann man die Werte für alle Frequenzen anwenden. 70 % Ausleuchtung sind in der Praxis nur mit optimal dimensionierten Erregern erreichbar. Mit Amateurmitteln sind 40 - 60 % normal.

Wer sich damit eingehender befassen will und einigermaßen mit englisch zurecht kommt, sollte sich das "Microwave Antenna Book ONLINE" von Paul Wade W1GHZ (ex N1BWT) ansehen. Man muss sich aber die Zeit nehmen die entsprechenden Kapitel durchzuarbeiten, querlesen reicht nicht.
 

2. Doppelquad 

Eine einfach aufzubauende Antenne ist die Doppelquad. Im GHz Bereich wird sie verhältnismäßig klein. Über den Gewinn einer Doppelquad sind unterschiedliche Angaben in Umlauf. Exakte Messwerte von einem professionellen Antennenmessplatz sind mir nicht bekannt. Er dürfte etwas über 10 dBi betragen. Die Antenne ist recht breitbandig, so dass man mit den Abmessungen ruhig etwas großzügig umgehen kann. Das Reflektorblech sollte deutlich über die Enden des Strahlers hinausragen. Die Abbildung zeigt die Antenne in horizontaler Polarisation! Die Funktionsweise kann man sich am besten vorstellen, wenn man die beiden Hälften der Antenne als zwei zu einem Quadrat auseinandergezogene Schleifendipole ansieht.

Die 3 dB Öffnungswinkel betragen ca. 67° in der horizontalen- und ca. 54° in der vertikalen Ebene.

Die Seitenlänge (Drahtmitte) des Strahlers (in mm) kann nach der Faustformel L=74/GHz  errechnet werden. Der Abstand des Strahlers von der Reflektorwand beträgt H=40/GHz. Der Strahler lässt sich am einfachsten aus Kupferdraht herstellen, eventuell versilbert. Der Drahtdurchmesser ist relativ unkritisch und sollte so gewählt werden, dass sich eine ausreichende mechanische Stabilität ergibt. Die Ecken sollten nicht ganz scharfkantig gebogen werden. Wer mehrere Antennen bauen will, sollte sich einen kleinen Holzklotz zum Biegen der Länge L anfertigen, das erleichtert die Arbeit deutlich. Man beginnt in der Mitte des Drahtes (=Einspeisepunkt) und biegt zunächst einen Winkel von 90°. Jede der beiden Seiten wird dann 3 mal im Abstand L um 90° entgegengesetzt zum ersten Winkel gebogen, so dass die Enden wieder den Mittelpunkt erreichen. Abschneiden sollte man die Enden erst unmittelbar vor dem Zusammenbau, nachdem man genau Mass genommen hat.

Die Punkte A liegen bei Resonanz im Spannungsknoten und können zur mechanischen Befestigung des Strahlers direkt mit Masse verbunden werden, z. B. an eine entsprechend lange Messingschraube angelötet werden. Durch die unsymmetrische Einspeisung kann die tatsächliche Lage des Spannungsknoten etwas von der Mitte abweichen, so dass durch die Masseverbindung der mechanischen Mitte eine geringe Beeinflussung der Antennendaten auftreten kann. Man kann die Befestigung aber auch einfach nahe am oberen und unteren Ende des Strahlers mit einem Plexiglassteg und etwas Heißkleber machen.

Die Einspeisung mit 50 Ohm kann im GHz Bereich direkt ohne Symmetrierglied erfolgen, wie in der Abbildung dargestellt. Das ist theoretisch zwar nicht ganz korrekt, bringt in der Praxis aber keinen merkbaren Nachteil. Das Koaxkabel kann direkt an den Strahler gelötet werden. Wegen der Zwangsanpassung ohne Symmetrierglied dürfte eine gute Verbindung des Kabelmantels mit dem Reflektor die Entstehung von Mantelwellen verringern. Untersucht habe ich das allerdings nicht. Besser zu handhaben ist die Antenne, wenn man eine Buchse in die Reflektorwand einsetzt. Die Masse muss dann bis kurz unter den Strahler verlängert werden, z. B. mit einem passenden Röhrchen, dass mit der Buchse verlötet wird. Wenn man das Röhrchen am oberen Ende ca. 45° abschrägt, kann man den Strahler gut anlöten. Der Innenleiter muss natürlich ebenfalls verlängert werden. 50 Ohm erreicht man dabei, wenn das Verhältnis von Außendurchmesser des Innenleiters zum Innendurchmesser des Außenleiters 2,3 beträgt (bei Luft), aber dabei sind größere Toleranzen zulässig. Wer entsprechende Messtechnik hat, kann hier etwas experimentieren bis er die beste Anpassung erreicht. In der Praxis wird man davon aber meist nur am SWR-Meter etwas merken. Noch ein Tipp, bei einer BNC-Buchse kann man für die Masseverlängerung einen F-Stecker benutzen, er passt bei den "normalen" BNC-Buchsen auf das Außengewinde. Einfach ist auch der Aufbau mit einer passenden Buchse und Semi-Rigid Leitung. Mit etwas Geschick kann man Semi-Rigid Leitung eventuell auch in eine Buchse für Crimp Anschluss löten.

Durch leichte Änderung des Abstandes zwischen Strahler und Reflektorwand lässt sich ebenfalls das SWR beeinflussen. Man kann dabei einen schmalen Bereich mit recht hoher Rückflussdämpfung erreichen. Eine messbare Änderung des Antennengewinns habe ich dabei allerdings nicht feststellen können. Die Resonanz des Strahlers lässt sich etwas durch ziehen oder stauchen  der Quadrate verändern. Diese Feinarbeiten sollte man aber nur machen, wenn man exakt messen kann, am besten wobbeln.

Eine Doppelquad kann man mit preiswerten Gefrierdosen auf einfache Art bei Bedarf wetterfest machen. Bei der Verwendung sonstiger Plastikdosen sind die aus Polypropylen (Kennzeichnung "PP") meist witterungsbeständiger als die aus Polyäthylen (Kennzeichnung "PE"). Bestehen Zweifel an der HF-Tauglichkeit des Kunststoffes, hilft ein Test im Mikrowellenherd. Der Kunststoff sollte einige Minuten schadlos überstehen. (Ein Glas Wasser dazu stellen, denn irgendwo muss die HF-Leistung ja bleiben.)

Wer BNC Buchsen und Stecker im GHz-Bereich einsetzt, sollte unbedingt auf deren Qualität achten. Völlig ungeeignet sind die billigen vernickelten Exemplare, die neu teilweise schon für ca. 1 Euro angeboten werden. Für die hohen Frequenzen sollte der Innenleiter vergoldet und der Außenleiter möglichst versilbert sein. Wichtig ist auch ein guter Massekontakt zwischen Stecker und Buchse über den gefiederten Kragen des Steckers. Beim Zusammenstecken sollte man vor dem Einrasten des Bajonetts einen deutlichen Widerstand spüren. Im Zweifelsfall sollte man hier die Lamellen im Stecker vorsichtig nachbiegen. Der Bajonettverschluss dient nur dem mechanischen Halt und nicht der HF-Übertragung! Häufig wird man auf Afu-Flohmärkten fündig, man sollte aber genau hinsehen. Eine gute BNC-Verbindung kann durchaus mit einer N-Verbindung konkurieren, denn der innere HF-Aufbau ist fast identisch. Wichtig ist bei beiden der saubere HF-gerechte Anschluss der Kabel oder der Leiterbahn usw.
 

3. Hornstrahler 

Für höhere Frequenzen, bei denen Hohlleiter zum Einsatz kommen ist der Hornstrahler eine beliebte Antenne. Er ist einfach im Aufbau, und hat einen relativ großen Öffnungswinkel, so dass er sich besonders für Portabelbetrieb eignet. Beim Antennengewinn liegt die sinnvolle Grenze bei ca. 20-23 dB. Jeweils 3 dB mehr bedingen ca. eine Verdopplung der der Länge, so dass die Abmessungen dann sehr schnell unhandlich werden. Von der Konstruktion her ist der Hornstrahler eine trichterförmige Erweiterung des Hohlleiters. Wie auch der Hohlleiter, kann der Hornstrahler rund oder eckig sein. Aufgrund seines größeren Öffnungswinkels stellt er im Gegensatz zur Parabolantenne bei Rotorbetrieb keine besonderen Ansprüche an die Genauigkeit des Rotors.

Als Beispiel hier Maße für ein 20- und ein 23-dBi Horn
für das 3 cm Band:
 

 

10 GHz	20 dBi	23 dBi
Seite A	136 mm	192 mm
Seite B	101 mm	142 mm
Länge L	155 mm	320 mm

Die Maße sind nicht sehr kritisch. Der Gewinn ist hauptsächlich von der Größe der vorderen Öffnung abhängig. Je kleiner der Öffnungswinkel am Übergang vom Hohlleiter, desto besser ist das SWR. Wichtig am Übergang zwischen Hornstrahler und Hohlleiter ist, dass die Abmessungen exakt zueinander passen. Es dürfen keine Stoßstellen auftreten. Die Flächen müssen im Flansch plan aufeinander liegen. Die Abb. zeigt den Hornstrahler in der Lage für vertikale Polarisation. Zur Berechnung eines neuen Horns oder zur Nachrechnung eines vorhandenen Horns eignet sich ebenfalls das schon oben erwähnte Programm  HDLANT  von Paul Wade W1GHZ.
 

4. Yagi-Antennen 

Im 23 und 13 cm Band werden sehr häufig Yagi-Antennen eingesetzt. Für diese Frequenzbereiche sind sie von den Abmessungen her noch optimal geeignet. Wenn man Yagi-Antennen auswählt, sollte man auf den exakten Frequenzbereich achten. Einige Hochleistungsantennen haben einen extrem schmalen Bereich, so dass sie speziell für die ATV-Bereiche in dem jeweiligen  Band ausgelegt sein sollten. Die obere Grenzfrequenz der Antenne sollte nicht zu dicht an der Nutzfrequenz liegen, denn wenn es regnet und Tropfen an den Elementen hängen wird sie nach unten verstimmt und verschlechtert sich u. U. dramatisch. Hier sollte man lieber auf das letzte halbe dB verzichten und die Antenne nicht zu dicht an ihrer Grenzfrequenz (meist = max. Gewinn) betreiben. Zur unteren Frequenz hin ist der Abfall normalerweise weniger stark ausgeprägt. Man kann die Elemente auch leicht V-förmig nach oben biegen, dann laufen die Tropfen nach innen und stören kaum noch.

Wer Yagi-Antennen selber bauen will, kann entweder entsprechende Bauanleitungen in der Fachliteratur suchen oder mit Hilfe seines Computers die passende Antenne berechnen. Software dazu ist in verschiedenen Versionen im Umlauf. Hier z.B. Yagi-Antennen nach DL6WU , es ist ein DOS-Programm mit Grafikoberfläche und Mausbedienung und läuft mindestens bis Windows-me im DOS-Fenster (xp habe ich noch nicht getestet).

Ich habe mehrere solcher Antennen gebaut. Probleme bereitet die Mechanik und die Abmessung des Schleifendipols, sowie der Abstand des 1. Direktors, der sehr starken Einfluss auf das SWR hat. Wer keine Messmöglichkeiten hat ist hier vielleicht auf Zufallstreffer angewiesen. Ansonsten ist einige Bastelarbeit erforderlich. Den Schleifendipol habe ich aus Kupferdraht aufgebaut und die Mitte oben mit einem kleinen angelöteten Winkel an Masse geschraubt. Die Verbindungen der verschiedenen Metalle müssen an dieser Stelle zwecks Korrosionsschutz dick mit Schutzlack überzogen werden. Beim Schleifendipol ist zur Anpassung eines 50 Ohm Kabels eine 1/2 Lambda Umwegleitung erforderlich.

Zum Aufbau noch folgende Tipps: Für den Boom eignet sich Alu-Vierkantrohr von 15x15 mm für 23 cm und 10x10 mm für 13 cm. In den Baumärkten findet man solche Rohre mit unterschiedlichen Wandstärken. Für größere Überdachantennen sollte man so lange suchen, bis man Rohr mit möglichst dicker Wandstärke findet. Für die Elemente wird häufig harter 2 mm Alu-Schweißdraht empfohlen, der aber nicht überall vorhanden ist. Ich habe bei meinen Antennen Elemente aus Edelstahl eingesetzt. Hierfür eignen sich sogenannte Mauerverbinder (früher oft auch Luftschichtanker genannt), die beim Hausbau als Verbinder zwischen Hauswand und Verklinkerung eingesetzt werden. Diese gibt es in gerader Ausführung und L-förmig gebogen.  Die normale Ausführung hat einen Durchmesser von 2,9 - 3 mm. Wenn man nach dem Absägen die Enden geringfügig anschrägt, kann man sie gut in eine 2,8 mm Bohrung im Boom einschlagen. Auch wenn 2,8 mm Bohrer fast nur im Werkzeugfachhandel und nicht im Baumarkt zu bekommen sind, sollte man keine Experimente mit 3 mm Bohrern machen. Ein absolut sicherer Massekontakt ist unbedingt notwendig. Andernfalls sollt man die Antenne für isolierte Elemente auslegen und entsprechend aufbauen.

In der Fachliteratur findet man manchmal den Hinweis, dass mit Edelstahlelementen nicht der optimale Gewinn zu erreichen wäre und dass Aluminiumelemente aufgrund ihrer höheren Leitfähigkeit bessere Ergebnisse liefern würden. Das ist theoretisch sicherlich richtig. Der Durchschnittsamateur mit seinen eingeschränkten Messmöglichkeiten kann aber sowieso nicht die letzten zehntel dB herausholen, so dass diese geringen Unterschiede in den übrigen kleinen Unzulänglichkeiten einer Selbstbauantenne untergehen.

Ein Metallmast darf bei diesen geringen Elementlängen natürlich nicht mehr zwischen den Elementen hindurchgeführt werden. Kurze Antennen kann man als Vormastantenne aufbauen. Bei längeren Antennen sollte man (auch aus Stabilitätsgründen) einen U-förmigen Haltebügel unter dem Boom anbringen und die Antenne damit auf der Mastspitze oder an einem Ausleger anbringen.
 

5. Rundstrahlantennen

Der einfachste Rundstrahler ist eine vertikale Stabantenne. Da bei ATV aber meist mit horizontaler Polarisation gearbeitet wird, sind hier andere Konstruktionen erforderlich,

Rundstrahlantennen eignen sich für den Heimgebrauch weniger. Der gegenüber anderen Antennen meist geringere Gewinn ist bei ausreichender Feldstärke des Empfangssignals vielleicht ausreichend, die Rundstrahlcharakteristik ist aber anfällig für Reflektionen  und Störungen durch Signale aus anderen Richtungen. Das Hauptanwendungsgebiet der Rundstrahler sind Empfangs- und Sendeantennen von ATV-Relais.

5.1 Schlitzantenne

Die Schlitzantenne ist horizontal polarisiert und besteht aus einem mit vertikalen Schlitzen versehenen Hohlleiter. Wegen der für die jeweilige Frequenz notwendigen Abmessungen des Hohlleiters wird sie häufig erst ab 2 GHz aufwärts eingesetzt. Bei der meist üblichen Bauform setzt man vertikale Schlitze in der breiten Seite des Hohlleiters ein. (Es gibt aber auch andere Möglichkeiten für die Anordnung der Schlitze).

Die Erzeugung einer horizontalen Polarisation mit vertikalen Schlitzen beruht darauf, dass die Schlitze eine magnetische Antenne darstellen. Da das magnetische- gegenüber dem elektrischen Feld um 90 Grad gedreht ist wird somit ein horizontales elektrisches Feld erzeugt, welches für die Polarisationsangabe maßgebend ist.

Die Lage der Schlitze ergibt sich aus deren Anzahl und den Maßen des Hohlleiters. Da der Hohlleiter am oberen Ende kurzgeschlossen ist tritt im Inneren Totalreflektion auf und es bildet sich eine stehende Welle. Die vertikalen Abstände der Schlitze müssen zu dieser stehenden Welle passen. Jeder Schlitz muss soviel Prozent der Energie auskoppeln, dass die Summe aller Schlitze 100 % ergibt. Wieviel Leistung jeder einzelne Schlitz auskoppelt hängt von seinem Abstand von der Längsachse des Hohlleiters ab. Genau mittig ist die Auskopplung null. Je weiter er zum Rand verschoben ist, um so mehr Leistung wird ausgkoppelt. Bei optimaler Bemessung wird somit alle Energie ausgekoppelt und der Rücklauf ist null. Diese Bedingungen ergeben damit auch, dass bei einer richtig gefertigten Schlitzantenne nachträglich keine Änderung der Schlitzanzahl mehr erfolgen kann.

Ein sehr ausführlicher Beitrag über Schlitzantennen ist in den Heften 1 und 2 des Jahrgangs 1991 der UKW-Berichte erschienen. Eine PDF-Kopie dieses Beitrags gibt es als Download auf der Amateurfunkseite der  Uni-Duisburg. Dort gibt es auch das DOS-Programm "HLSSA54" zur Berechnung von Schlitzantennen. Es läuft im DOS-Fenster unter Windows. Drucken läuft nur, wenn der Drucker am Parallelport angeschlossen ist, sonst muss man mittels Grafik über die Zwischenablage den Bildschirm ausdrucken.

Umfangreiche Informationen (englisch) über Schlitzantennen findet man auch in dem schon weiter oben erwähnten "Microwave Antenna Book ONLINE" von W1GHZ

Die Big-Wheel Antenne ist eine einfach aufzubauende horizontal polarisierte Rundstrahlantenne. Über den Gewinn sind unterschiedliche Angaben in Umlauf. Er dürfte etwa bei 3-4 dBi liegen. Die folgende Abbildung zeigt den grundsätzlichen Aufbau.

Die Big-Wheel-Antenne besteht aus 3 Schleifen. Jede Schleife wiederum besteht aus einem am Außenrand liegenden 1/2 Lambda Strahler (X - X), der an seinen beiden hochohmigen Enden mit jeweils einer 1/4 Lambda Transformationsleitung auf Masse gelegt ist. Eine Seite dient dabei gleichzeitig zur Einspeisung. Für sich allein betrachtet sieht jedes Element wie folgt aus:

Als Masseanschluss dient hier eine Messingscheibe, die mit 2 Muttern am unteren Rand einer BNC-Buchse befestigt ist. Wenn die Gesamtlänge der Elemente richtig gewählt wurde kann der Feinabgleich durch biegen der parallel geführten Leitungen und der Rundungen am Übergang auf den Außenbereich erfolgen.

© DJ6IY.  Letzte Bearbeitung dieser Seite: 14. Okt. 2009