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Selbstbau einer J-Antenne
J-Antenne_v2.00.exe http://pisica.de/software/amateurfunk.php z.B. Die Mittel-Frequenz beträgt 145 MHz. Lambda=c/f Lambda = 299.792 km/s / 145 MHz = 2067,5 mm = 206,75 cm gerundet Verkürzungsfaktor Abschirmung Vk=0,95 Verkürzungsfaktor Cu-Draht Vk=0,97 Massegeflecht: 206,75 cm x 0,96/2 = 99,24cm Innenleiter: 206,75 cm x 0,96/4 = 49,62cm Abstand Anschluß: 206,75 cm x 0,96/40 = 4,962cm Element-Abstand: 206,75 cm /40 = 5,168 cm
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insbesondere ihre Breitbandigkeit als auch die Einfachheit der Herstellung prädestinieren sie für ein Selbstbauprojekt: Halbwellenantenne für 2m/70cm zum Aufrollenvon OE3MZC, Ing. Michael Zwingl ([email protected])Die Grundform einer wirksamen Antenne ist der Halbwellendipol. Ein Problem dabei ist jedoch die Speisung mit Koaxialkabel in der Mitte. Man benötigt dann zumindest zwei Aufhängepunkte und eine Symmetrierung mittels BALUN. Dabei hängt die Antenne wegen der schweren Koaxleitung und dem Ferritkern im Balun oft nach unten durch. Mechanisch vorteilhafter wäre hier eine unten angespeiste Antennenform. Ein Viertelwellenstrahler hat aber trotz 4-6 Radials nur einen Wirkungsgrad von ca. 30% gegenüber dem Dipol, auch wenn das SWR sehr gut ist. Wesentlich besser ist hier ein Halbwellenstrahler, dieser lässt sich jedoch nicht direkt an das 50 Ohm Koaxkabel anschließen, denn der Eingangswiderstand am Ende des Halbwellenstrahlers ist sehr hoch (mehrere tausend Ohm). Abhilfe schafft hier das Prinzip der J-Antenne oder auch als Sperrtopf bekannte Viertelwellen-Umwegleitung. (siehe Bild 1) Dabei wird die extrem hohe Impedanz über ein Lambda-Viertel langes Kabelstück beliebig transformiert. Dazu eignet sich sowohl ein Koaxialkabel, das am Ende kurzgeschlossen wird und eine Anzapfung mittels T-Stück bekommt oder eine Flachbandleitung beliebiger Impedanz. Am offenen Ende des Viertelwellenstubs finden wir die nötige hochohmige Anpassung für den Anschluss an die Halbwellenantenne und am anderen Ende ist die Impedanz sehr niederohmig - also im Extremfall NULL (Kurzschluss) Es muss also nur die richtige Stelle für das 50Ohm Kabel gefunden werden. Diese Antenne ist sehr breitbandig und besonders tolerant gegenüber Aufbauhöhe und Bodenleitfähigkeit. Selbst wenn die Antennenhalterung abreißt und der Strahler am Boden liegt, ist das SWR noch immer gut! Diese endgespeiste Halbwellenantenne kommt mit nur einem Abspannpunkt aus und eignet sich sehr gut als effiziente Monobandantenne z.B. auf 20m. Die Strahlerlänge beträgt dann etwas weniger als 10m und geht nahtlos in den Mittelleiter des RG58 über. Nach ca. 4,50m gibt man ein T-Stück mit PL-Stecker in die Leitung und kann an einer Seite die beliebig lange Koaxleitung fortsetzen und am noch freien Anschluss wird ein kurzer (ca. 30cm) Koaxstub mit Kurzschluss angeschraubt. Eine derart endgespeiste Halbwellenantenne nennt man auch J-Antenne mit Parallelspeisung. Vorteilig ist auch die einfache Erdungsmöglichkeit und der Wegfall eines Baluns bei dieser Speisungsart. Als Gegenstück gibt es auch die serielle Speisung über die Viertelwellentransformationsleitung. (siehe Bild 2) Dabei entfällt das Suchen der richtigen Einspeisestelle entsprechend der Impedanz des Koaxkabels und kann durch einfaches Abgleichen der Längen erfolgen. Ein besonderer Fall tritt ein, wenn man die Antenne auch noch für die dritte Harmonische bemisst. Das Antennenprinzip lässt sich hier als Duobandantenne verwenden. Eine aus 240Ohm Bandkabel gebaute J-Antenne wird auf eine Gesamtlänge von 1445mm geschnitten und bei 410mm wird eine Litze des Bandkabels mit dem Seitenschneider durchgeschnitten. Der Rest kann am Bandkabel verbleiben und stört nicht. Die Stromverteilung ist dabei wie in Bild 3 dargestellt. Das SWR ist auf beiden Bändern unter 1,5 und die Antenne eignet sich hervorragend um im Hotelzimmer ein Duobandgerät zu betreiben und die Antenne an der Vorhangstange beim Fenster zu fixieren. Eingerollt kann man sie leicht in der Hosentasche transportieren und auch mal mit einer Schnur auf einen Baum hinaufziehen. Natürlich kann man den Strahler auch in ein Glasfiberrohr integrieren und erhält eine professionell aussehende und effiziente Duobandsperrtopfantenne mit Flachstrahlung. Aus Draht kann man dieses Prinzip analog für eine 40m und 15m Band Zweibandantenne bemessen. Selbst habe ich mit dieser Antenne für 20m vom Wohnmobil aus Neuseeland und Australien über den langen Weg jeden Abend nach Europa und OE gearbeitet. Dabei habe ich einen FT100 ohne Tuner verwendet und die Antenne war allabendlich schneller aufgebaut als die XYL den Tisch decken konnte – hi. Bild 4: 2m/70cm Halbwellenantenne Viel Spaß mit diesem Bastelprojekt – auch für Newcomer! de VK3FPF Quelle: Amateurfunkantennen mit geringem Platzbedarf, vth-Verlag (ISBN 3-88180-807-8) und Rothammels Antennenbuch , 12.Ausgabe, Seite 511 ff
Selbstverständlich wollte ich wissen, welcher Aufwand für einen erfolgreichen Eigenbau notwendig ist: Nach Studium des Kapitels in "Amateurfunkantennen mit geringem Platzbedarf" (s.o.) habe ichmich für eine Ausführung mit Serienspeisung und Ausführung mit Bandleitung entschieden. Materialbedarf inkl. Angabe der Kosten (gerundet auf ganze Euro; Stand Januar 2010):
zusätzliches Material: Schrumpfschlauch, Heissklebepistole Die Antenne wurde auf Basis des Bildes 3 gebaut. Also erst mal die Bandleitung ablängen - ichhabe mich genau an die Angaben gehalten. Dann die speiseseitigen Enden abisolieren, verzinnen undan der Koax-Einbaubuchse anlöten. Das Kunststoffrohr wurde mit etwas Überlänge abgeschnitten(geht recht gut, wenn man das Rohr rundum mit einem scharfen Messer anritzt und dann abbricht);Kanten entgraten. Die Bandleitung mit der Antennenspitze voraus in das Kunststoffrohr eingefügt unddie Koax-Einbaubuchse mit dem Kunststoffrohr verklebt. Die Bandleitung hält im Rohr durch dieReibung tadellos und die Verklebung der Koaxbuchase hat sich bei mir in der Praxis bis jetzt sehrbewährt. Zuletzt noch die obere Öffnung des Rohres verschließen: ich mache das immer mit zweigleich langen Stücken Schrumpfschlauch. Das erste Stück schiebe ich zur Hälfte über das Rohr undschrumpfe es dort fest; den überstehenden Teil so gut es geht nicht schrumpfen und um 180 Gradumschlagen. Das zweite Stück Schrumpfschlauch bündig bis zum Rohrende aufschieben und das Ganzeverschrumpfen. Durch das Umschlagen wird das Rohr verschlossen und hält durch den zweitenSchrumpfschlauch tadellos. !!!Angeschlossen und siehe da: funktionierte auf Anhieb auf beiden Bändern!!!Ich habe mirdann noch schnell eine Antennenhalterung gebastelt und die Antenne an der Überdachung der Loggiainstalliert.Die Antenne ist bei mir für den Relaisverkehr eingesetzt und funktionierttadellos. Der Zeitaufwand für den Antennenbau betrug (mit Kaffeegenuss zwischendurch) 30 min.; dieKosten betrugen inkl. Antennenhalterung rd. 15€. Bilder des Antennenbaus und der fertigen Antenne: Details zur Halterung:Wie im letzten Bild zu erkennen ist, wurde die Antenne auf einer Loggia-Überdachung installiert.Dazu war es notwendig, eine geeignete Halterung zu bauen. An der Unterseite der Überdachung befinden sich Stahl-Querträger, welche sich für eine Befestigung anboten. Es wurde daher eine abgewinkelte Halterung aus 25mm breitem und 2 mm dickem Alu aus dem Baumarkt gefertigt. Für die Befestigung der Antenne an der Halterung wurden Kabelhalter, wie sie zum Befestigen von Kabeln an Böden und Wänden geeignet sind, verwendet. Die in die Schellen eingefügten Nägel wurden entfernt und die vorhandene Bohrung auf 3mm erweitert. Dann konnten die Schellen über die ANtenne geschoben werden und an der Halterung mit M3-Schrauben befestigt werden. Da die Schellen um 180 Grad gedreht und räumlich versetzt angebracht wurden, hält die Antenne in dieser Befestigung bombenfest. Die Antennenhalterung wurde noch mittels zweier Schrauben an einem der Querträger angebracht. Dazu wurden zwei Bohrungen mit einem Innengewinde versehen und der Anteneneträger mit den entsprechenden Ausnehmungen. Nunmehr konnte das ganze Gebilde fix verankert werden. In der Praxis hat sich der Aufstellungsort für die Antenne aber nicht bewährt, da er dreiseitig umschlossen ist und ein freies Abstrahlen nicht möglich war. Daher wurde die Antenne verlegt und ist nunmehr an der Aussenseite des Balkons befestigt.
Quelle:
http://www.adl601.oevsv.at/Technik_x_Selbstbau/J-Antenne.html
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Quelle: http://tmwf.no-ip.org/h36/selbstbau.html
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J-Antenne QRP Halbwellenantenne für 2m im Hosentaschenformat Die J-Antenne ist speziell auf den höheren Bändern weitverbreitet und 'produziert' im gesamte 2m Band ein SWR kleiner 2:1, liefert ein fast kreisförmiges Abstrahlungsdiagramm, erfordert keine Radials und gestattet ein 50 Ω Koaxkabel problemlos anzupassen. Aus dem Hotelzimmer, bei Portabeleinsätzen, eine Rast beim Wandern, man ist immer gegenüber der Gummiwendel im Vorteil. Sie ist klein, paßt in die Hosentasche, ist preiswert und 'gewinnbringend'. Eine Antenne, die in wenigen Minuten zusammengebaut ist. Das benötigte Material ist in der Bastelkiste zu finden. Die fertige Antenne kann zusammengerollt in der Hosentasche oder im Wanderrucksack verstaut werden. In der Natur kann die Antenne mit einer Wäscheklammer oder einem Stück Angelschnur am Baum, am Zweig oder an einem Teleskopmast aufgehängt werden. Super einfach und wirkungsvoll. Eine J-Antenne wird niemals einen Beam ersetzen. Aber man bekommt eine gute Antenne, die in kurzer Zeit mit wenig Material einfach gebaut werden kann. Details zur Befestigung der Antenne im Bild 4a, 7 und 7a. HB9NCS und HB9NMT veröffentlichten eine interessante Kurzdarstellung zurJ-Antenne für 144 / 430 MHz. Funktion des Halbwellenstrahlers: Die J-Antenne besteht aus drei Teilen. Das sind der Strahler, das Anpassungsglied und der Anpassungspunkt. Die Antenne ist ein Halbwellenstrahler, der an einem Ende gespeist wird. Eine Speisung am unteren Strahlerende erscheint bautechnisch günstiger, das hat aber zur Folge, dass sich dort ein Spannungsmaximum mit hoher Impedanz einstellt. Daraus könnte sich sich das einzige Problem, die Speisung mit 50 Ω Koaxkabel, ergeben. Aber keine Angst, das Problem wird sehr simpel gelöst. Man erinnert sich an die Viertelwellenumwegleitung. Die hohe Impedanz wird über ein λ/4 Kabel transformiert, das an einem Ende offen und am anderen Ende kurzgeschlossen ist. Das offene Ende der Viertelwellenbandleitung ist hochohmig, das kurzgeschlossene Ende sehr niederohmig. Wir produzieren ja einen Kurzschluß, die Impedanz geht also fast gegen Null. Und nun der 'Trick'. Genau zwischen diesen beiden Extremen befindet sich eine Stelle, wo die Impedanz genau 50 Ω beträgt. Das müssen wir herausfinden und unser Koaxkabel anschließen. Stromverteilung, Anzahl der Halbwellen und Funktionsskizze der J-Antenne: Material zum Bau einer 2m Antenne: Ca. 1,5m UKW Bandleitung 240/300 Ω 2 bis 3 Meter Koaxkabel RG58/U oder RG174/U BNC Stecker für das entsprechende Koaxkabel Kabelbinder Schrumpfschlauch Nylonfaden oder Angelschnur zum Befestigen am Aufhängepunkt Hinweise zum Bau der Antenne: Wie bereits gesagt, findest du das Material in deiner Bastelkiste. Die UKW-Bandleitung von 240 Ω ist noch beschaffbar. In Baumärkten wird eine UKW-Wurfantenne angeboten. Das Kabel ist ca. 1,60 m lang und reicht für den Bau dieser Antenne. Es ist aber auf den Preis zu achten, denn mehr als 2 Euro sollte man dafür nicht ausgeben. Oft ist es noch auf Flohmärkten oder bei ebay zu bekommen. Die untere Abbildung zeigt den schematischen Zuschnitt des Bandkabels. Das Bandkabel hat einen Verkürzungsfaktor von ca. 0,82 bist 0,84 und ist bei allen Berechnungen zu berücksichtigen. Das obere Kabelende bleibt offen und wird lediglich mit einem Loch versehen. Daran kann man eine Schlaufe aus Angelschnur oder nichtleitenden Faden zur Befetigung knippern. Für den Outdooreinsatz sind alle Lötstellen mit Schrumfschlauch zu überziehen. Alle Anschlüsse sind so kurz wie möglich zu halten. Bei dem unteren Bandkabelende sind die beiden Drahtenden kurzzuschließen. Die beiden Litzestellen darüber sind abzuisolieren aber nicht durchzutrennen. Hier wird das Koaxkabel angelötet. Das ist der 50 Ω Punkt. Ganz wichtig! Die Abschirmung kommt an das Viertelwellenstück und der Innenleiter an das 3/4 λ Gegenstück. Siehe nebenstehende Abbildung. Möglicher Bauablauf: Schneide von der UKW Bandleitung ca. 1,5 m ab. Es ist noch kein Maßzuschnitt! Entferne vorsichtig die Isolierung an einem Ende ohne die Kupferleitung zu beschädigen, 15 mm auf beiden Seiten sollten reichen. Nimm die zwei Kupferdrähte und verdrille beide. Anschließend die verdrillte Leitung verlöten. Wir haben einen ‚Kurzschluß’ realisiert, das ist so gewollt. Die Verbindung beider Drähte sollte so kurz wie möglich erfolgen, keine großen Schleifen bilden. Damit ist der untere Teil der Antenne bereits fertig. [Bild 1, 1a] Als nächstes widmen wir uns der λ/4 Leitung. Im berechneten Abstand vom unteren Teil entfernen wir sorgfältig auf beiden Seiten die Isolation, so ca. 3 bis 5 mm. Nicht das Kupferkabel durchtrennen oder verletzen. An diese beiden ‚freigelegten’ Kupferdrähte wird später das Koaxkabel angelötet. [Bild 2, 2a] Messe von dem Mittelpunkt des gerade abisolierten Stücks das geforderte Maß nach oben ab und mache auf einer Seite des Bandkabels eine Kerbe. Diesmal wird aber die Kupferlitze mit durchgetrennt. Aber nur auf einer Seite! Dieser Abschnitt bildet den λ ¼ Stub. Der andere Rest der Kupferlitze kann am Bandkabel verbleiben und stört nicht. [Bild 3, 3a] An einem Ende des Koaxkabels wird der BNC Stecker befestigt. Das andere Ende wird an den λ ¼ Stub gelötet, das ist der 50 Ω Punkt an den beiden freigelegten Kupferleitungen. Bitte genau beachten, wo das Geflecht und wo der Mittelleiter des Koaxkabels an die λ/4 Leitung angelötet werden! Geflecht wird an λ/4 Stub und Mittelleiter an Strahler gelötet. Siehe Skizze. [Bild 4, 4a] Zum Schluß wird die Antenne auf ihr genaues Maß geschnitten. Vom unteren bis zum oberen Teil auf ihre gesamte Länge. Etwa 10 mm vom oberen Ende kann mit einem Locheisen die Fixierung des Aufhängepunktes mittig in die Bandleitung gestanzt werden. Achtung, nicht die Kupferlitze beschädigen! [Bild 4] Die hier angegebenen Längenangaben sind eine gute Basis zum experimentieren. C -> 32 mm, B -> 421 mm, A -> 1370 mm Wichtig ist es, den 'Feedpoint' zum Anschluß des 50 Ω Koaxkabels recht gut zu treffen. Die anschließend durchzuführende Messung von SWR entscheidet, ob nachgebessert werden muß oder nicht. Alles was sich bei ca. 1.5:1 einpendelt ist OK. Das Koaxkabel sollte nicht kürzer als 2 m sein. Ob nun RG174/ oder RG58/U macht sich nur bei der Dämpfung und Handlichkeit bemerkbar. Bei 3 m Koaxkabel sehen die Dämpfungen etwa wie folgt aus: RG174/U bei 145 MHz ca. 1,00 dB, bei 435 MHz ca. 1,80 dB RG58/U bei 145 MHz ca. 0,50 dB, bei 435 MHz ca. 1,00 dB Aircell5 bei 145 MHz ca. 0,35 dB, bei 435 MHz ca. 0,65 dB Das ist alles. Antenne aufhängen, Koaxkabel an TRX anschließen und probieren. Abgleich der Antenne Ganz einfach. Wenn die angegebenen Maße eingehalten wurden, beschränkt sich der eigentliche Abgleich nur auf die Anpassung des 50 Ω Koaxkabels am Punkt x-x. Es muss die richtige Stelle für den Anschluss des Koaxkabels gefunden werden. Die Angaben sind schon genaue Richtwerte und man sollte keine Abweichungen im mm-Bereich zulassen. Mit einer SWR Meßbrücke gleicht man auf günstigstes Stehwellenverhältnis ab. Am Stehwellenverhältnis erkennt man ganz gut, ob man den Punkt getroffen hat. Wer einen Analyser zu Verfügung hat sollte diesen nutzen. Ich habe festgestellt, daß ein Stehwellenverhältnis s < 1,5 immer zu realisieren ist. Details in Wort und Bild: [Bild 1] Unteres Ende der Bandleitung, beide Drähte durch Lötbrücke kurzgeschlosssen. [Bild 1a] Enden verkleben und dann mit Schrumpfschlauch vor Feuchtigkeit schützen. [Bild 2] Freilegen der beiden Litzen und verlöten zum späteren Fixieren des 50 Ω Abgreifpunktes . [Bild 2a] Koaxkabel wird an die offenen Litzen gelötet. Mittelleiter an Strahler, Geflecht an Viertelwellenleitung. [Bild 3] Unterbrechnung der Litze, Ende der Viertelwellenleitung. [Bild 3a] Auch hier die beiden Enden verkleben und dann mit Schrumpfschlauch vor Feuchtigkeit schützen. [Bild 4] Oberes Ende wird zur Stabilisierung mit einem Holz oder Plasteplättchen auf beiden Seiten angepresst. Das Loch dient der späteren Befestigung einer Nylonschnur im Out- oder Indoorbereich. [Bild 4a] Verschrumpfung des oberen Antennenteils zum besseren Halt. An einer Schleife aus Nylonfaden ist ein kleiner und leichter Edelstahlhaken befestigt. Dieser wird an einer beliebigen Stelle zum Aufhängen der Antenne genutzt. [Bild 5] Vorbereitetes Stück Koaxkabel zum späteren anlöten an die 50 Ω Anpassstelle. [Bild 6] Rückseite der Anpassstelle. Plaste oder Holzstück verstärkt das Antennenstück. Damit minimiert sich die Bruchgefahr beim Transport und den vielen Einsätzen. [Bild 7] Wäscheklammer. An einer Hebelseite ein Pippel zum Aufstecken auf die Stitze einer GFK Rute. An der anderen Hebelseite wurde eine Nylonschlaufe befestigt, die zum beliebigen aufhänden der Antenen dient [Bild 7a] Hebelarme der Wäschklammer in Detail. Das Inch ist eine englische und US-amerikanische Maßeinheit, was in Deutschland als 'englischer Zoll' bezeichnet wird und 0,0254 Meter, also 2,54 cm entspricht.
Quelle:
http://www.dl2lto.de/sc/HB_J-ANT.htm
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J-Pole / J-Antenne für 2m/70cmFür den Funkbetrieb auf der OV-Frequenz oder das Monitoring von umliegenden Relais bietet sich eine J-Antenne an. Diese Antenne ist schnell und leicht aufgebaut und funktioniert prima. Für den Bau braucht man lediglich ein paar Meter Kupferdraht, Installationsrohr und zwei Schellen dafür. Abgesehen von dem RG-174 und der BNC-Buchse sollte man das alles im Baumarkt bekommen. Als Abdeckungen kann man PG-Blindstopfen verwenden. Der Aufbau Der Kupferdraht wird entsprechend der gewünschten Frequenz berechnet (Quellen dazu findet man reichlich im Internet) und in Form gebracht. Die BNC-Buchse wird in einen PG-Blindstopfen (hier eine etwas stabilere Ausführung verwenden) eingebaut und das RG-174 in entsprechend benötigter Länge angelötet. Mit einem SWR-Meter kann man nun den richtigen Punkt für den Anschluß an den Strahler suchen. Dazu werden die noch freien Enden des Koaxialkabels mit kleinen Klemmen am Strahler befestigt (zunächst im Abstand von ca. 5-10% von Lamda/4 vom unteren Ende). Durch Verschieben der Enden lässt sich schnell die passende Stelle für ein gutes SWR finden. Die Ende werden angelötet. Das ganze Gebilde wird in einem Installationsrohr untergebracht. Als Abstandhalter kann man für die Führung im Rohr entweder PG-Blindstopfen oder auch Kork nehmen. Mindestens ein Abstandhalter ist am kurzen Ende des J erforderlich. Wenn man die BNC-Buchse mit einem PG-Blindstopfen in ein kurzes Stück des Rohres klebt und dies dann in die Muffe des restlichen Rohres schiebt, kann das Ende ohne zu verrutschen in den dafür erhältlichen Schnapp-Schellen befestigt werden. Für eine 2m-Antenne empfiehlt es sich aber Schellen zu verwenden, die das Rohr komplett umschließen, da hier die Wandlastigkeit höher ist. J-Antenne Aufbau der Antenne im Inneren des Rohres. Der Außenleiter wird am kurzen Ende angeschlossen, der Innenleiter am langen Ende. Beim Einbau drauf achten, daß es an der BNC-Buchse keinen Kurzschluß zum Kupferdraht gibt. Aufbau der Antenne mit einem Installationsrohr. Das Rohr wird mit Rohrschellen am Mast befestigt. Bei der 70cm-Ausführung kein Problem, bei der 2m-Ausführung sind Schellen erforderlich, die das Rohr komplett umschließen. Quelle: http://www.dh1tz.de/eigenbau/jpole/jpole.htm
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