Konstruktion meines Multiband-Dipols für das 80-, 40-, 30,- 20-, 15- und 10-m-Amateurfunkband

Seit einigen Jahren betreibe ich als Kurzwellenantenne für den Amateurfunk einen Multiband-Dipol, welcher in etwa 10 bis 12 m Höhe zwischen zwei Birken hängt. Nachfolgend möchte ich ein paar praktische Hinweise zum Aufbau geben. Ursprünglich war sie nur für das 80- und 20-m-Amateurfunkband konstruiert. Nachträglich kam dann ein Dipol für das 40-m-Amateurfunkband hinzu, wodurch ich als kleines Geschenk automatisch auch eine Resonanzstelle auf dem 15-m-Band erzeugt bekam. Ein Jahr später erweiterte ich auf 30m, wodurch die Antenne auch auf 10m resonant wurde. Besonders praktisch finde ich, dass der Betrieb keinen Anpasstuner benötigt und Antennenschalter entfallen. Außerdem ist die Konstruktion zu meiner Überraschung trotz einiger Stürme noch nicht heruntergefallen. Zur Verwendung kamen Materialien, welche in jedem Baumarkt erhältlich sind.

Prinzip des Multiband-Dipols: Er besteht aus verschiedenen Halbwellendipolen, dessen Drähte etwa mindestens 15 cm Abstand haben sollten und eine gemeinsame Mitteneinspeisung haben. Die gegenseitige Beeinflussung ist trotzdem sehr gering oder praktisch nicht vorhanden. Die Dipole können in verschiedene Richtungen gespannt werden. Dies bereitet aber wegen der verschiedenen Aufhängepunkte Schwierigkeiten bei der Befestigung. Besser ist es, wenn alle Drähte eine gemeinsame Himmelsrichtung aufweisen und nur zwei Aufhängepunkte benötigt werden. Leider beeinflussen sich die einzelnen Dipole gegenseitig etwas, so dass die Maße, wie sie zum Beispiel im Rothammel-Antennenbuch beschrieben werden, nicht genau übernommen werden können. Es ist etwas Kürzen und Verlängern notwendig, um die Resonanzpunkte für die Amateurfunkbänder zu treffen. Ein SWR von unter 1:2 ist auf jeden Fall vollkommen ausreichend.

Mein Multiband-Dipol in der vom gefrorenen Nebel verzauberten Winterlandschaft.

Wie kommt die Antenne in den Baum? Meine Antenne hängt zwischen zwei Birken, die glücklicherweise einen Abstand von etwa 45 m besitzen. Das ist für den Halbwellendipol des 80m-Bandes genau richtig. Die Dipolenden sollten nicht die Bäume berühren und deshalb mit ein paar Meter Kunststoffleine verlängert werden. Mit Stahldraht verstärkte Wäscheleine ist dazu ungeeignet.

Die "Kartoffelkanone" (Spud Cannon) aus PVC-Rohren verwendet als Treibmittel Haarspray der Marke "Aqua Net", um die Kartoffel mit angebrachter Angelschnur über den Baum zu schießen. Das Video stammt aus den USA. In den meisten Ländern sind solche Geräte verboten, da sie als Schusswaffen angesehen werden. Die gesetzlichen Bestimmungen des jeweiligen Landes sind also zu prüfen ( http://en.wikipedia.org/wiki/Spud_gun_legality (unvollständige Liste)). In Deutschland sind sie laut http://de.wikipedia.org/wiki/Kartoffelkanone verboten. In Schweden sind diese Kartoffelkanonen ebenfalls laut http://sv.wikipedia.org/wiki/Potatiskanon verboten. Außerdem besteht die Gefahr, dass das Gerät explodiert und den Schützen selbst verletzt.

Um einen möglichst hohen Aufhängepunkt zu erzeugen, habe ich verschiedene Wurftechniken erprobt. Am besten ging es mit einem etwa 200 g schweren Gewicht, das ich an einer etwa 3 mm dicken Kunststoffschnur verknotete. Zu dünne Schnüre verheddern sich hoffnungslos im Unterholz. Zu dicke Schnüre sind zu schwer, um die gewünschte Wurfhöhe zu erzielen. Das Gewicht wird kreisförmig mit dem Arm geschleudert und dann im richtigen Moment losgelassen. Hier macht die Übung den Meister. Zum Werfen sind Handschuhe unbedingt notwendig. Das Gewicht lässt man mit ausgestreckten Arm los. So trifft man die gewünschte Richtung recht genau.



Es sind mehrere Versuche notwendig. Ein Gewicht von 200 g ist nicht zu schwer und erreicht eine hohe Flughöhe. Es ist aber schwer genug, um zwischen den Ästen heruntergleiten zu können. Ich empfehle für die ersten Meter Schnur eine dünne Maurerschnur als Sollbruchstelle, falls sich das Gewicht im Geäst des Baumes verheddern sollte. Außerdem ist damit zu rechnen, dass ein Gewicht für immer im Baum hängen bleibt. Mit der Sollbruchstelle kann wenigstens die Leine heruntergezogen werden. Ein Aufhängepunkt von 10 bis 15 m ist mit dieser Methode auch für den weniger Kräftigen zu schaffen.

Wurfleine mit einem Gewicht von etwa 200 g. Es fehlt die im Text geschriebene Sollbruchstelle. Die Leine sollte etwa 3 mm dick und 30 bis 40 m lang sein. Inzwischen habe ich auch mit Kartoffeln und Äpfeln als Gewichte experimentiert. Sie können weniger Schaden bei Fehlversuchen verursachen und verrotten mit der Zeit, falls sie sich im Geäst für immer verfangen.

Wenn die dünne Leine wieder heruntergerutscht ist, kann an ihr ein dickeres Kunststoffseil befestigt werden, welches zu einer großen Schlaufe verknotet wird, wodurch sich die Antenne später wie eine Flagge an einer Fahnenstange absenken und hissen lässt. Zum Verknoten hat sich ein einfacher Hausfrauenknoten ( http://de.wikipedia.org/wiki/Altweiberknoten ) bewährt, da sich dieser nicht lockert und sich durch seine Kleinheit nicht im Geäst verfangen kann. Die zwei Enden der Leine werden parallel gehalten und dann gemeinsam mittels einer Schlaufe verknotet. Er lässt sich zwar schwer lösen, übersteht aber dafür viele Stürme.

Halteseil: Damit ich die Antenne hissen kann, muss die Schlaufe aus einer Leine bestehen, die mindestens doppelt so lang wie die Höhe des Aufhängepunkts ist. Wenn sich also der Aufhängepunkt in 12 m Höhe befindet, kommen für die 2 Bäume an die 50 m Leine zusammen. Dafür eignet sich entweder 10 mm dickes Kunststoffseil oder Wäscheleine, die innen aus einer Stahlseele besteht. Wäscheleine aus Kunststoff kann sich nach einigen Jahren durch die UV-Bestrahlung in seine Bestandteile auflösen.

Das blaue Seil von 10mm Dicke führt zu einem einem in der Höhe gelegen Ast und von dort wieder runter zum Boden.

Konstruktion des Mittelstücks: Es besteht aus einer stabilen Kunststoffplatte, welche eine PL-Buchse für die Einspeisung des Antennenkabels besitzt. In meinem Fall dienen dafür 30 m RG58-Koaxkabel. Außerdem besitzt die Platte zahlreiche Bohrungen, um als Zugentlastung die Drähte der Dipolhälften durchflechten zu können. Auf dieser Platte habe ich noch Leiterplattenbasismaterial geschraubt, um die Enden verlöten zu können. Keinesfalls dürfen sich die Lötstellen bewegen oder Zugkräften ausgesetzt werden. Dies würde unweigerlich zum Brechen der Lötungen führen, da sich die Antenne ständig im Wind bewegt. Wichtig ist auch, dass das Koaxkabel eine Zugentlastung in Form einer Kunststoffleine erhält, damit sich sonst der PL-Stecker vom Koaxkabel lösen würde.

Vorderansicht der Mittelplatte mit den durchgeflochtenen Dipoldrähten, die aus normaler kunsstoffisolierter Kupferlitze besteht, wie sie für die Elektroinstallation Verwendung findet. Das graue Kabel ist die Zugentlastung der Koaxkabels, das ich dafür durch eine Schlaufe im Koaxkabel geführt habe.

Die Kunsstoffplatte habe ich übrigens aus einem alten Radiogehäuse gesägt. Die schwarze Färbung lässt eine Beständigkeit gegen die UV-Strahlung vermuten.

Auf der Rückseite sind die beiden aufgeschraubten Platinen aus Leiterplattenbasismaterial zu sehen. Der Widerstand von mehreren 100 kOhm soll elektrostatische Aufladungen verhindern. Mit ihm lässt sich auch mit einem Ohm-Meter die Koaxleitung überprüfen. Man beachte, dass ich die Schrauben der Koaxbuchse mit der einen Hälfte der Kupferfläche des Basismaterial verlötet habe.

Vorder- und Rückseite der Mittelplatte vor der Montage. Die Löcher bilden die Zugentlastungen für die zahlreichen Dipolhälften und für die Zugentlastung des Koaxkabels.

Mantelwellesperre: Eigentlich ist es nicht notwendig eine Mantelwellensperre einzusetzen. In manchen Fällen kann dieser jedoch Empfangs-Störungen aus der Nachbarschaft herabsetzen oder BCI und TVI beim Nachbarn vermeiden helfen. Deshalb dienen bei mir zwei mit Koaxkabel bewickelte Ferritstäbe als Mantelwellensperre. Aus demselben Grund habe ich am Transceiver ebenfalls eine solche Mantelwellensperre angebracht, da dies manchmal Störungen herabsetzen kann. Wahrscheinlich wäre ein 1:1-Balun wirkungsvoller.

Einfache Mantelwellensperre aus bewickelten Ferritstäben. Es ist eher eine behelfsmäßige Lösung.

Montage der beiden Dipole für das 20- und 80-m-Band: Diese sind durch Abstandshalter von etwa 15 cm Länge parallel geführt. Als Abstandshalter verwendete ich Elektroinstallationsrohre. Obwohl sie aus PVC bestehen, einem Material, das für Hochfrequenz nicht besonders geeignet ist, konnte ich bei den relativ niedrigen Frequenzen der Kurzwelle keine nachteiligen Effekte feststellen. Die Rohrstücke haben an ihren Enden Bohrungen erhalten, um durch diese die Dipoldrähte führen zu können.

Die etwa 15 cm langen Abstandshalter aus Elektroinstallationsrohr zwischen dem 20- und 80-m-Dipol.

Die äußeren Enden der Dipole sind unbedingt mit mindestens einem Meter Kunststoffleine ode stabiler Wäscheleine (ohne Metalldraht) als Isolator zu versehen. Keinesfalls dürfen sich direkt mit metallhaltigen Abspannungen verbunden oder verknotet werden, selbst dann nicht, wenn die Drähte isoliert sind.

Abstimmen der Dipole: Dazu müssen die Dipolhälften gekürzt oder verlängert werden. Da der 80-m-Dipol die gesamte Zuglast in Sturm und Wind aufnehmen muss, wobei sich die Bäume im Wind wiegen, habe ich Verlängerungsstücke einfach mit dem schon beschriebenen Hausfrauenknoten verknotetet und die abisolierten Enden verlötet, wobei der Knoten als obligatorische Zugentlastung für die Lötverbindung dient. Dieser verächtlich gemachte Knoten, der auch Altweiberknoten genannt wird, hält wirklich hohe Zugkräfte aus. Übrigens ist die Länge der Dipolhälfte proportional zur Wellenlänge, was das Kürzen oder Verlängern mittels einer einfachen Dreisatzrechnung gestalten lässt. Alle Stehwellenverhältnisse, die kleiner als 1:2 sind, sind für die Praxis vollkommen ausreichend und müssen durch eine Matchbox nicht korrigiert werden. Die Beeinflussung der beiden Dipole war verschwindend gering.

Werkzeug für den Antennenbau auf der grünen Wiese.

Ergänzung des Dipols für das 40-m-Band: Nach einigen Monaten Betrieb kam der Wunsch auf, auch das 40-m-Band nutzen zu können, da es für Europa-Verkehr ideal ist. Ein Versuch mit weiteren Abstandshaltern scheiterte, da sich bei der Montage die Drähte miteindaner ständig verhedderten. Dann kam ich auf die Idee, die Enden der beiden 40-m-Band-Dipolhälften mit 3 mm dicker Kunststoffleine zu verlängern. Diese beiden Leinen führen zu Abspannpunkten, von denen sie nach unten umgelenkt werden, wo sie irgendwo am Baumstamm befestigt werden.

Skizze der Verspannung: Blau und rot eingefärbt sind die Kunststoffseile.

Der obere Draht ist das Ende des 80-m-Dipols, der mit etwa einem Meter Kunststoffleine zum Baum verlängert ist. Darunter befindet sich die mit einem Kunststoffseil verlängerte Dipolhälfte für das 40-m-Band. Dieses Seil wird nach unten umgelenkt und unten am Baumstamm irgendwo befestigt. Dadurch kann der nachträglich eingebaute Dipol leicht gespannt werden.

Leider hat die Erweiterung die Antenne für das 80-m-Band verstimmt, was aber relativ schnell korrigiert werden konnte.

Antennendurchführung durch den Fensterrahmen: Ich hatte dafür keine Lust Löcher in die Außenwand zu bohren. Das RG58-Kabel wurde aufgetrennt. Seele und Mantel wurden mit jeweils 20 cm Draht verlötet, damit diese Fehlstelle durch das Fenster und den Rahmen geklemmt werden kann. Wenn das Fenster nicht aus Metall ist, ist diese Fehlstelle, die sehr kurz im Vergleich zur Wellenlänge ist, zu vernachlässigen.

Diese Methode der Fensterdurchführung eines Koaxkabels stellt bei einem Holz- oder Kunststoff-Fensterrahmen auf Kurzwelle keine Probleme dar. Das Fenster war selbst im strengen Winterfrost immer noch dicht.

Abmessungen der einzelnen Dipole:

Spannweite für 80m: etwa 39,6 m
Spannweite für 40m: etwa 20,2 m
Spannweite für 20m: etwa 10,10 m

Antenne in der ursprünglichen Version für 80 und 20 m.

Fazit: Die Antenne funktioniert wunderbar und durch die 40m-Erweiterung habe ich noch einen Resonanzpunkt auf dem 15-m-Band als Zugabe geschenkt bekommen. Natürlich weiß ich, dass die "eigene Antenne immer die beste ist" und eine Beurteilung von Kurzwellenantennen immer sehr subjektiv ist, was leider oft zu unsachlichen Diskussionen führt. Viele Faktoren sind für eine Funkverbindung auf Kurzwelle verantwortlich, die mit der eigentlichen Anntenne nicht viel zu tun haben: Höhe über Grund, Bodenleitfähigkeit, Dämpfung und Fehlanpassung des Antennenkabels, Störungen durch die unmittelbare Umgebung, um nur einige Punkte zu nennen.

Ein Bandwechsel ist mit dieser Antenne völlig unproblematisch. Sicher kann man an der Konstruktion noch einiges verbessern. Ein Vergleich mit einer Vertikalantenne wäre ebenfalls sehr interessant, die ich noch zusätzlich aufbauen möchte. Außerdem wünsche ich mir mehr Aufbauhöhe und eine Verlagerung in den nahegelegenen Wald, um mehr aus dem Störnebel der umliegenden Häuser zu gelangen. Weitere Experimente mit getrennten Empfangs- und Sendeantennen stehen noch aus. Ich vermisse noch das 30-m-Band.

Nachtrag vom 23. Juli 2011: Die Antenne hängt immer noch nach fast drei Jahren und hat mehrere Stürme überlebt. Die grüne Schnur musste ich allerdings austauschen, da sie sich in der Sonne allmählich zersetzte. Dieser Tage habe ich unter dem Strahler für das 40m-Band einen Dipol für das 30m-Band drangehängt. Dadurch wurde die Antenne auch auf 10m resonant, was mich sehr freute. Auf 80, 40, 30, 20, 15 und 10m ist das SWR immer besser als 1 : 1,4. Ein Tuner ist also überflüssig. Um Abstand zum 40m-Dipol zu gewinnen, wurden die Dipolhälften des 30m-Dipols einfach mit Kunststoffleine verlängert und an den Enden des 40m-Dipols verknotet, so dass der 30m-Dipol etwas mehr als der 40m-Dipol durchhängt.

Die Dipollänge habe ich wie folgt ermittelt: Wellenlänge nach der Frequenz berechnet und etwa 10% Länge dazugegeben. Dann mit dem SWR-Meter den Resonanzpunkt gesucht, der natürlich zu tief war. Jetzt waren tatsächliche Länge und tatsächliche Resonanzfrequenz bekannt. Danach mit einer Dreisatzrechnung die gewünschte Länge berechnet. Meistens musste ich die Dipolhälften um 10 bis 40 cm kürzen um genau auf die gewünschte Frequenz zu kommen. Eine gegenseitige Beeinflussung der Dipole konnte ich nicht feststellen.

Multiband-Dipol nach der Erweiterung für das 30m-Band. Bogenförmig hängen die Dipolhälften für das 30- und 40m-Band durch.

Nahaufnahme

Außerdem wurde oben ein 1:1 Balun eingebaut. Dazu wurde ein Amidon-Eisenpulver-Ringkern T200 (rot lackiert) von etwa 50 mm Durchmesser mit 3 x 18 Windungen versehen. Dadurch konnte ich weniger Rauschen von 1 bis 2 S-Stufen, das aus der Nachbarschaft stammt, feststellen. Das Rauschen ist bis auf das 40m auf allen Bänder unter S4, auf 80m sogar S3 bis S4. Auf 40m habe ich leider meistens S5. Ich bin noch am Suchen, wo der Störer sitzt.

Der mit 3 x 18 Wdg gewickelte Kern aus der Bastelkiste. Es handelt sich um einen Eisenpulver-Ringkern von Amidon, Farbe rot (T200) für 1 bis 30 MHz. Unter http://www.dl2jas.com/selbstbau/1kern1/1balun1.html habe ich mir die Anregung geholt. 100 Watt Ausgangsleistung verkraftet der kleine Ringkern jedenfalls problemlos. Der Klingeldraht mit einer PVC-Isolierung hat einen Durchmesser von 0,6 mm. Die Windungszahl ist jedenfalls für das 80m-Band noch ausreichend.

Der noch provisorische Aufbau des Baluns, welcher nicht für die Ewigkeit bestimmt ist. Nach einigen Monat hat das Kabel zwischen dem Balun und der Antenne eine Unterbrechung erfahren. Ich habe es dann doch zwei Stücke Draht ersetzt, die ich angelötet habe. Nach einem Sturm brach dann eine Lötstelle am Balun. Lötstellen halten auf die Dauer keine Bewegungen des angelöteten Drahtes aus.

Das Speisekabel ist RG58 mit einer Schirmung aus Alu-Geflecht und Alu-Folie, was sehr ungünstig ist, da ein Verlöten nicht möglich ist. Die Schirmung ist zudem an einer Stelle etwa 1 m vom Antenneneinspeisepunkt gebrochen gewesen, was sich durch schlechtes SWR und HF-Einstrahlung in den PC bemerkbar machte. Ich werde das Kabel durch RG58CU oder RG213 austauschen.

Zudem möchte ich mir Pfeil und Bogen beschaffen, um damit die Antenne noch einmal 5 m höher aufhängen zu können. Leider muss die Antenne durchhängen, um das Schwanken der Bäume im Wind auffangen zu können. Dadurch hängt der Speisepunkt ausgerechnet an seiner tiefsten Stelle. Besser wäre eine Inverted V. Ich habe schon einen geeigneten Baum dafür ausgesucht. Es gibt also noch einiges auszuprobieren.