Antennenbau-Antennenbau-ProjektProjekt

Bau einer Groundplane-Bau einer Groundplane-Antenne Antenne

für 430 - 440 MHzfür 430 - 440 MHz

Folien - ÜbersichtFolien - Übersicht• Was ist eigentlich eine Groundplane-Antenne?Was ist eigentlich eine Groundplane-Antenne?• Wie funktioniert eine GP?Wie funktioniert eine GP?• Was ist beim Bau zu beachten?Was ist beim Bau zu beachten?• Aufbau der GPAufbau der GP• Mathematische GrundüberlegungMathematische Grundüberlegung• Was ist ein SWR-Meter?Was ist ein SWR-Meter?• Anpassen einer AntenneAnpassen einer Antenne• Antennengewinn und KabelverlustAntennengewinn und Kabelverlust• EIRP, PEP, und Elektrische FeldstärkeEIRP, PEP, und Elektrische Feldstärke• PersonenschutzgrenzwertePersonenschutzgrenzwerte• SchlussbemerkungenSchlussbemerkungen

Was ist eigentlich eine Was ist eigentlich eine Groundplane - Antenne?Groundplane - Antenne?

• Groundplane bedeutet Groundplane bedeutet ErdungsebeneErdungsebene

• Eine Groundplane-Antenne ist eine Eine Groundplane-Antenne ist eine spezielle Form eines Dipolsspezielle Form eines Dipols

• Sie besteht aus einem Strahler Sie besteht aus einem Strahler (=Dipol) und vier Radialen die (=Dipol) und vier Radialen die zusammen als Erdungsebene zusammen als Erdungsebene dienendienen

Wie funktioniert eine GP?Wie funktioniert eine GP?Eine GP-Antenne ist ein Eine GP-Antenne ist ein sogenannter vertikaler sogenannter vertikaler Rundstrahler. Sie Rundstrahler. Sie sendet in alle vier sendet in alle vier Himmelsrichtungen zur Himmelsrichtungen zur gleichen Zeit und in gleichen Zeit und in gleichem Ausmaß. Die gleichem Ausmaß. Die Hochfrequenz-Wellen Hochfrequenz-Wellen breiten sich immer breiten sich immer genau in der Mitte genau in der Mitte zwischen jeweils 2 zwischen jeweils 2 Radialen am Stärksten Radialen am Stärksten aus.aus.

Was ist beim Bau zu Was ist beim Bau zu beachten?beachten?

• Der Strahler und die 4 Radiale sollten Der Strahler und die 4 Radiale sollten die gleiche Länge habendie gleiche Länge haben

• Länge:Länge: , oder ganzzahlige Vielfache , oder ganzzahlige Vielfache davon (V=Verkürzungsfaktor, davon (V=Verkürzungsfaktor, =Wellenlänge)=Wellenlänge)

• Die Radiale sollten im 45°-Winkel zum Die Radiale sollten im 45°-Winkel zum Fußpunkt (dem PL-Stecker, an dem das Fußpunkt (dem PL-Stecker, an dem das Koaxialkabel angeschlossen wird) Koaxialkabel angeschlossen wird) stehenstehen

V4

Aufbau der GPAufbau der GP•5 Alustäbe zuschneiden, deren Länge der zuvor berechneten Länge entspricht

•4 davon (Radiale) werden mit Innengewinde versehen, der 5. (Strahler) mit einem Außengewinde

•Außengewinde des Alu-Abstandshalter abdrehen, bis er in den Lötschacht der PL-Einbaubuchse passt und darin festlöten.

• Grundplatte aus Alu zuschneiden, Löcher bohren zur Befestigung an der Buchse und an den Ecken für die Radiale. Ecken der Platte im 45°-Winkel nach oben biegen.

•Antenne mit Alu-Schrauben montieren

Mathematische Mathematische GrundüberlegungenGrundüberlegungen

Frequenz und Wellenlänge:Frequenz und Wellenlänge:Die Wellenlänge berechnet sich aus Die Wellenlänge berechnet sich aus der Lichtgeschwindigkeit c (=300 000 der Lichtgeschwindigkeit c (=300 000 km/s)/ Frequenz f (hier: 435MHz). km/s)/ Frequenz f (hier: 435MHz).

Sie gibt an, nach welcher Entfernung Sie gibt an, nach welcher Entfernung genau eine Periode dieser Frequenz genau eine Periode dieser Frequenz durchlaufen wurde.durchlaufen wurde.

cmMHz

skmfc 0,69

435/000.300

Verkürzungsfaktor:Verkürzungsfaktor:Der Verkürzungsfaktor gibt den Unterschied Der Verkürzungsfaktor gibt den Unterschied an zwischen der elektrischen und der an zwischen der elektrischen und der mechanischen Länge der Antenne und gilt mechanischen Länge der Antenne und gilt für alle Dipole sowie für die GP. Er hängt für alle Dipole sowie für die GP. Er hängt vom Baumaterial und der Dicke der Stäbe vom Baumaterial und der Dicke der Stäbe ab. Man kann ihn aus den entsprechenden ab. Man kann ihn aus den entsprechenden Tabellen ermitteln.Tabellen ermitteln.

Bei unserer GP gilt ein Richtwert von V=0,9 Bei unserer GP gilt ein Richtwert von V=0,9 Vlmle

Berechnung der Länge der Stäbe:Berechnung der Länge der Stäbe:

Sowohl die Radiale wie auch der Sowohl die Radiale wie auch der Strahler sollten also etwa 15,53cm Strahler sollten also etwa 15,53cm lang sein.lang sein.

cmcmVl 525,159,04

694

Was ist ein SWR-Meter?Was ist ein SWR-Meter?• Ein SWR-Meter ist ein StehwellenmessgerätEin SWR-Meter ist ein Stehwellenmessgerät• Es gibt Geräte mit und ohne KreuzzeigerEs gibt Geräte mit und ohne Kreuzzeiger• Gemessen wird die Leistung die aus dem Sender Gemessen wird die Leistung die aus dem Sender

austritt in Richtung Antenne (forward) und die austritt in Richtung Antenne (forward) und die Leistung die von der Antenne nicht abgestrahlt Leistung die von der Antenne nicht abgestrahlt werden kann und reflektiert wird (reflected). Das werden kann und reflektiert wird (reflected). Das Verhältnis dieser beiden Leistungen nennt man Verhältnis dieser beiden Leistungen nennt man das Stehwellenverhältnis oder den SWR. das Stehwellenverhältnis oder den SWR.

• Ein SWR von 1:1 ist der IdealfallEin SWR von 1:1 ist der Idealfall• Achtung:Achtung: die reflektierte Leistung muss natürlich die reflektierte Leistung muss natürlich

möglichst KLEIN sein, im Verhältnis zur möglichst KLEIN sein, im Verhältnis zur ausgesendeten Leistungausgesendeten Leistung

Anpassen einer AntenneAnpassen einer Antenne1.1. SWR-Meter mit Kreuzzeiger:SWR-Meter mit Kreuzzeiger:

Antenne und ein Messender Antenne und ein Messender werden an das Messgerät werden an das Messgerät angeschlossen. Beim Drücken angeschlossen. Beim Drücken der Sendetaste werden der Sendetaste werden vorlaufende und rücklaufende vorlaufende und rücklaufende Leistung gleichzeitig mit zwei Leistung gleichzeitig mit zwei gekreuzten Zeigern gekreuzten Zeigern gemessen. Der SWR wird gemessen. Der SWR wird genau an der Stelle genau an der Stelle angezeigt, an der sich beide angezeigt, an der sich beide Zeiger kreuzen. Man liest den Zeiger kreuzen. Man liest den SWR immer 1: (dem SWR immer 1: (dem angezeigten Wert). angezeigten Wert).

2.2. SWR-Meter ohne SWR-Meter ohne Kreuzzeiger:Kreuzzeiger:Antenne und Sender Antenne und Sender werden genauso an das werden genauso an das Messgerät angeschlossen Messgerät angeschlossen und die Sendetaste und die Sendetaste betätigt. Vorlaufende und betätigt. Vorlaufende und Rücklaufende Leistung Rücklaufende Leistung müssen allerdings einzeln müssen allerdings einzeln gemessen werden und gemessen werden und per Hand ins Verhältnis per Hand ins Verhältnis gesetzt werden. gesetzt werden.

Antennengewinn und Antennengewinn und KabelverlusteKabelverluste

• Die Leistung eines Senders kann verstärkt Die Leistung eines Senders kann verstärkt (Verstärkung) und abgeschwächt (Dämpfung) (Verstärkung) und abgeschwächt (Dämpfung) werden durch Antennen und Kabelwerden durch Antennen und Kabel

• Diese Verstärkung oder Dämpfung wird in dB Diese Verstärkung oder Dämpfung wird in dB angegebenangegeben

• Kabel, Stecker und Adapter haben immer Kabel, Stecker und Adapter haben immer Verluste, also DämpfungVerluste, also Dämpfung

• Antennen haben je nach Bauart meist Gewinn, Antennen haben je nach Bauart meist Gewinn, sie können also die HF – Leistung verstärkensie können also die HF – Leistung verstärken

• Der Gewinn dieser selbstgebauten GP ist recht Der Gewinn dieser selbstgebauten GP ist recht hoch: er beträgt ca. 4,68 dBhoch: er beträgt ca. 4,68 dB

EIRP, PEP und Elektrische EIRP, PEP und Elektrische FeldstärkeFeldstärke

Die Antennenabstrahlleistung PDie Antennenabstrahlleistung PEIRPEIRP::Bedenkt man Gewinn und Verluste von Antenne Bedenkt man Gewinn und Verluste von Antenne und Leitungen, stellt man fest, dass die und Leitungen, stellt man fest, dass die Spitzenleistung eines Senders (PEP) nicht der Spitzenleistung eines Senders (PEP) nicht der abgestrahlten Leistung der Antenne entspricht. abgestrahlten Leistung der Antenne entspricht. Diese ist nämlich (dank Antennengewinn) meist Diese ist nämlich (dank Antennengewinn) meist wesentlich höher. wesentlich höher.

Eine kleine Leistung von 5W PEP erzeugt bei Eine kleine Leistung von 5W PEP erzeugt bei unserer GP folgende Antennenabstrahlleistung unserer GP folgende Antennenabstrahlleistung (G=Gewinn in dB):(G=Gewinn in dB):

1015,2

10dBG

PEPEIRP PP

WWPdBdB

EIRP 1,24105 1015,268,4

Elektrische Feldstärke:Elektrische Feldstärke:Die Elektrische Feldstärke ist maßgebend Die Elektrische Feldstärke ist maßgebend für die Personenschutzgrenzwerte und für für die Personenschutzgrenzwerte und für die Elektromagnetische Verträglichkeit die Elektromagnetische Verträglichkeit von Geräten (EMVG). Grenzwerte sind den von Geräten (EMVG). Grenzwerte sind den DIN Normen zu entnehmen. Sie berechnet DIN Normen zu entnehmen. Sie berechnet sich wie folgt (r=Abstand zur Antenne):sich wie folgt (r=Abstand zur Antenne):

rPE EIRP 30

Elektrische Feldstärke an unserer Elektrische Feldstärke an unserer GP:GP:

Bei r=1m ergibt sich folgende Feldstärke:Bei r=1m ergibt sich folgende Feldstärke:

mV

mWE 89,26

11,2430

PersonenschutzgrenzwertPersonenschutzgrenzwertee

Woher bekommt man sie?Woher bekommt man sie?Personenschutzgrenzwerte stehen in den DIN Personenschutzgrenzwerte stehen in den DIN Normen. DIN Normen kann man in der Bücherei Normen. DIN Normen kann man in der Bücherei oder im Internet einsehen. oder im Internet einsehen.

Wer muss sie einhalten?Wer muss sie einhalten?Jeder der ein Gerät baut, egal ob kommerziell oder Jeder der ein Gerät baut, egal ob kommerziell oder privat z.B. Telekom, Firmen wie Siemens, privat z.B. Telekom, Firmen wie Siemens, Forschungseinrichtungen und auch FunkamateureForschungseinrichtungen und auch Funkamateure

Wie hoch sind sie zur Zeit?Wie hoch sind sie zur Zeit?Der Personenschutzgrenzwert liegt laut DIN Norm Der Personenschutzgrenzwert liegt laut DIN Norm momentan bei einer elektrischen Feldstärke von 28 momentan bei einer elektrischen Feldstärke von 28 V/m. V/m.

SchlussbemerkungenSchlussbemerkungenGedanken zum Projekt:Gedanken zum Projekt:

Antennenbau ist manchmal leichter und billiger als man Antennenbau ist manchmal leichter und billiger als man glaubt. Die ganze Antenne kostete mich nur 1,15€ für die glaubt. Die ganze Antenne kostete mich nur 1,15€ für die PL-Einbaubuchse. Besonders begeistert hat mich, dass PL-Einbaubuchse. Besonders begeistert hat mich, dass meine Selbstbauantenne besser funktionierte, als eine meine Selbstbauantenne besser funktionierte, als eine teuer gekaufte von einem bekannten Marken-teuer gekaufte von einem bekannten Marken-Antennenhersteller.Antennenhersteller.

Quellen:Quellen:• Buch: „Rothammels Antennenbuch“ von Karl RothammelBuch: „Rothammels Antennenbuch“ von Karl Rothammel• Buch: „Amateurfunkprüfung Klasse 1 und 2“ von K. Buch: „Amateurfunkprüfung Klasse 1 und 2“ von K.

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