4 Element Vertical Dipole Array - LAGUNARIA DX GROUP · 90° auseinander liegen, kommt man n- ei schließlich derentsprechenden Gegenrichtu n-gen auf insgesamt vier Richtungen. Die

4 Element Vertical Dipole Array

Christian Janßen DL1MGB Jörg Puchstein DL8WPX

Version 1.0 – April 2017

4 E l e m e n t V e r t i c a l D i p o l e A r r a y S e i t e | 2

V e r s i o n 1 . 0 – A p r i l 2 0 1 7 D L 1 M G B : : D L 8 W P X

HINWEIS:

Diese Beschreibung ist nur für den privaten Gebrauch bestimmt. Jegliche kommerzielle Nutzung ist untersagt. Die offiziell gültige Version wird ausschließlich auf der Homepage der Lagunaria DX Group zum Download bereitgestellt. Sie soll als Grundlage für weitere Antennenentwicklungen dienen. Eine Rückmeldung darüber an den Autor ist erwünscht.

Diese Beschreibung wurde nach bestem Wissen erstellt und überprüft. Dennoch ist nicht auszu-schließen, dass sich der eine oder andere Fehler eingeschlichen hat. Sollte dies der Fall sein, würden wir uns über eine Rückmeldung freuen.

Diese Beschreibung entbindet den Leser nicht davon, das eigene Gehirn zu verwenden.

Christian Janßen DL1MGB

Als Initiator und Leiter der DXpeditionen der Lagunaria DX Group war Chris (Jahr-gang 1976) unter anderem darum bemüht, immer das bestmögliche Signal aus dem fernen DX zu liefern. Und dazu gehörte auch eine ordentliche Antenne. Als gelernter Metallbauer bastelt er gerne. Nachdem Jörg die Idee zum 4-Element-Vertical-Dipole-Array gegeben hat, hat sich Chris um die Umsetzung in funktionie-rende Hardware gekümmert.

Jörg Puchstein DL8WPX

Jörg (Jahrgang 1960) war entweder Organisator oder Teilnehmer von DXpeditio-nen wie VK9LM (1991, 1996 und 2014), S21XX, P29VXX, VK9CR, VK9XY, ZL7DK, VK9DNX, VK9DWX, VK9DLX und viele andere. Er wusste, worauf es bei Funkerrei-sen in die Ferne ankam. Neben vielen anderen Aspekten einer DXpedition war es vor allen Dingen sein Wissen über Antennentechnik, welches die Lagunaria DX Group prägte. Als er sich an die Zeiten an der Klubstation Y41ZM zurück erinnerte, brachte er die Idee eines 4-Element-Vertical-Dipole-Array hervor. Die Willis Island

Lightweight Monoband Antenna (WILMA) war geboren.

Im Dezember 2014, nur einen Monat nach unserer DXpedition nach Lord Howe Island, verstarb Jörg plötzlich und viel zu früh.

Lagunaria DX Group

Alles begann im Jahr 2007, als sich acht Contester (DJ7EO, DJ9RR, DL1MGB, DL3DXX, DL5LYM, DL6FBL, DL8OH und DL8WPX) dazu entschlossen, Deutschland für drei Wochen zu verlassen, um von Norfolk Island eine gemeinsame DXpedition durchzuführen. Darauf folgten VK9DWX (2008), ZL8X (2010) und VK9DLX (2014). Seitdem geht das Kernteam mit weiteren Mitreisenden gemeinsam als Lagunaria DX Group auf Reisen.

Mehr Informationen über die Lagunaria DX Group, ihre DXpeditionen und Projekte findet man auf

http://lagunaria-dx-group.org

Vielen Dank an DJ2YA und DK4YJ für das Korrekturlesen.



Für Puchi.



Inhaltsverzeichnis Einleitung ................................................................................................................................................. 5

Theorie .................................................................................................................................................... 7

Allgemeines ......................................................................................................................................... 7

Geometrie ........................................................................................................................................... 7

Dipol – Gestreckt vs. Gefaltet .............................................................................................................. 8

Bodenleitfähigkeit ............................................................................................................................... 9

Nicht homogenes Gelände .................................................................................................................. 9

Vergleich mit einer horizontal polarisierter Richtantenne ............................................................... 10

Simulation .......................................................................................................................................... 12

Ergebnisse ......................................................................................................................................... 13

Praxis ..................................................................................................................................................... 15

Anforderungen an die Komponenten ............................................................................................... 15

Mast ............................................................................................................................................... 15

Dipole ............................................................................................................................................ 16

Abspannungen ............................................................................................................................... 18

Heringschablone ............................................................................................................................ 19

Umschaltung .................................................................................................................................. 19

Anfertigung der Komponenten ......................................................................................................... 21

Installation ......................................................................................................................................... 22

Vorbereitungen ............................................................................................................................. 22

Aufrichten ...................................................................................................................................... 26

Inbetriebnahme ............................................................................................................................. 28

Betrieb ............................................................................................................................................... 28

Ausblick / Sonstiges ............................................................................................................................... 28

Literaturverzeichnis ............................................................................................................................... 30

Abbildungsverzeichnis ........................................................................................................................... 32



Einleitung Um zu erfahren, wer der wirkliche Ur-Vater dieser Antennenform ist, bräuchte es einen Historiker, der sich diesem Thema annehmen würde. Da wir uns hier aber nicht in der Geschichtsstunde, son-dern in der Stunde für praktischen Antennenbau befinden, können wir das Thema schnell abhandeln. Es gab in der Vergangenheit bereits eine Menge interessanter Artikel in Magazinen und Büchern, welche zur Entwicklung bzw. zum besseren Verständnis des hier vorgestellten 4-Element-Vertical- Dipole-Array (VDA) beitrugen. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit und ohne chronologische Sortie-rung möchten wir hier auf Publikationen folgender Autoren verweisen: G6XN [18], K1WA [22], K8UR [17], G3PJT [35], KB8I/K3LR/WA3FET [5], N6LF [25] und [26], OE5CWL [32].

Es war der Artikel von K1WA, der der Schkeuditzer Klubstation Y41ZM [23] in der Nähe von Leipzig seinerzeit als Grundlage diente, um 1988 am gerade neu bezogenen QTH eine passable DX-Antenne für 40m zu errichten. Es handelte sich um eine 5-Element VDA (Abb. 1). Leider musste dieser Standort knapp drei Jahre später nach der Wiedervereinigung Deutschlands wieder aufgegeben werden.

Mitte der 90er Jahre wagte sich eine Gruppe um K2KW und N6BT mehrmals nach Jamaika, um von dort aus am CQ WW CW Contest teilzunehmen ([27] und [29]) – ausschließlich mit Vertikal-Antennen. Das Ergebnis waren zahlreiche Siege so-wohl als Multi-Multi-Team als auch als Single-Band-Teilnahmen in der QRP-Leistungsklasse. Sie verwendeten hauptsächlich Vertikaldipole, zusammengeschaltet in Arrays und in unmittel-barer Nähe zum Strand aufgebaut. Das sprichwörtliche Salz in der Suppe war die Nähe zum Meer, dessen Salzwasser eine optimale Abstrahlung garantierte. Des Weiteren wurden diese Antennen bei der DXpedition auf Kingman Reef im Jahr 2000 ([11] und [28]) eingesetzt.

So richtig in das Licht der Öffentlichkeit rückte das VDA im Frühjahr 2008, als 13 Funkamateure auf Ducie Island unter VP6DX einen neuen QSO-Weltrekord für DXpeditionen aufstellten. Das von Uli, DJ2YA, entwickelte 2-Element-VDA bestand aus einem Strahler und einem Reflektor. Auf den Bän-dern von 10m bis 20m produzierten die am Meeresstrand aufgestellten Antennen laute Signale auf der ganzen Welt.

Am Ende der DXpedition nach Norfolk Island (VK9DNX im Februar 2007) haben wir be-schlossen, dass das nächste Ziel Willis Island sein sollte. Jörg (DL8WPX), der seinerzeit be-reits das 40m-Sloper-System bei Y41ZM ge-baut hat, passte den Antennentyp für unsere Bedürfnisse an. Mit Europa und USA als Hauptrichtungen, die von Willis Island aus ca. 90° auseinander liegen, kommt man ein-schließlich der entsprechenden Gegenrichtun-gen auf insgesamt vier Richtungen. Die ganze Antenne haben wir noch mit einer Richtungs-umschaltung versehen. Fertig. Basierend auf Abb. 2 Einige VDAs bei TX5K (Bild: Lagunaria DX Group)

Abb. 1 40m VDA bei Y41ZM (Bild: DL3XM)



unseren Simulationen und nach den Berichten vom Team Vertical sowie dem Erfolg bei VP6DX waren wir uns sehr sicher, dass wir die richtige Antennenwahl für VK9DWX getroffen haben.

Während wir bei VK9DWX für die hohen Bänder ausschließlich VDAs mit dabei hatten, fügten wir bei ZL8X noch horizontal polarisierte Monoband-Yagis hinzu. Der Standort auf Raoul Island zwang uns zu einem Überdenken des Antennenkonzeptes. Hier wurden wir mit einer 40m hohen Steilküste kon-frontiert, die sich in den Simulationen nicht mehr ganz so einfach abbilden lässt wie das Meer, in dessen unmittelbarer Nähe die Antennen von VK9DWX standen. Aus zahlreichen Betrachtungen und Berechnungen schlossen wir, dass eine Kombination aus sowohl horizontal als auch vertikal polari-sierten Antennen sinnvoll erschien. Der direkte Vergleich beider Antennenformen ergab interessante Resultate.

Diese Beschreibung ist keine 08/15-Anleitung zum simplen Nachbau von VDAs. Sie vermittelt viel-mehr die Grundlagen dieser Antennenform und präsentiert die Ergebnisse von zahllosen Simulatio-nen und Versuchen. So, wie wir die Antennen aufgebaut haben, war zum großen Teil der Verfügbar-keit einiger Einzelteile geschuldet. Ein allgemeiner Einblick, auf was es bei den Komponenten an-kommt, sollte einen Nachbau mit anderen Materialien ermöglichen. Ebenso erläutern wir detailliert anhand einer exemplarischen Aufbauanleitung, wie wir bisher das VDA aufgebaut und betrieben haben. Über das gesamte Dokument verteilt haben wir die Erfahrungen mit einfließen lassen, die wir auf DXpeditionen wie VK9DWX, ZL8X, TX5K oder VK9DLX mit den VDAs gemacht haben.

Abb. 3 VDA-Lineup am Strand von Clipperton-Island (Bild: Lagunaria DX Group)



Theorie

Allgemeines Über die Theorie wurde bereits ausgiebig geschrieben (siehe auch Quellenverweise in der Einleitung). Die Funktionsweise des hier beschriebenen 4-Element-VDA lässt sich wie folgt zusammenfassen: Vier im rechten Winkel vertikal an einem Mast angeordnete Dipole sind jeweils über ein Koaxkabel mit der Umschaltbox verbunden. Die Schirme der Koaxkabel sind voneinander isoliert. Im Betrieb ist im-mer ein Element direkt gespeist. Die Koaxkabel der drei anderen Elemente bleiben offen. Diese offe-nen Koaxkabel wirken dabei jeweils als Stichleitung, welche den jeweiligen Dipol elektrisch verlän-gert. Somit wirken die drei nicht gespeisten Dipole zusammen als Reflektor.

Abb. 4 VDA in der Seitenansicht

Abb. 5 VDA in der Draufsicht

Geometrie Bei der Wahl des Elementabstandes kann man sich an herkömmlichen Yagi-Designs orientieren. Nach [24] beträgt der optimale Abstand bei einem 2-Element-System zwischen 0,2 und 0,25 λ. Werden mehrere Dipole an einem Mast befestigt, verringert sich der Abstand zueinander. Bei einem 4-Element-VDA beträgt der direkte Abstand zweier Speisepunkte nur noch ca. 0,18 λ.

Dieser Elementabstand bestimmt also, wie weit die Speisepunkte sich von dem zentralen Mast ent-fernt befinden. Durch die Masthöhe ergibt sich dann der Abspannwinkel. Ein Winkel von 60° hat sich in der Praxis als sinnvoll erwiesen und ermöglicht eine sichere Abspannung der Antenne.

Da das Koaxialkabel bei den nicht gespeisten Elementen als Stichleitung die Dipole elektrisch verlän-gert, bestimmt deren induktive Last Antenneneigenschaften wie Gewinn und Vor-/Rückverhältnis. Nach [32] haben wir einen für unsere Zwecke optimalen Wert von 130 Ω ermittelt. Die Länge der Speiseleitung am Beispiel des 20m-Bandes (f = 14 MHz) berechnet sich nach [16] (Kapitel 6.2 Verlust-freie Leitungen) wie folgt:

𝑙𝑙1 = 𝜆𝜆

2𝜋𝜋 arctan

𝑋𝑋𝑍𝑍𝐿𝐿

𝜆𝜆 =𝑐𝑐𝑓𝑓

=3 ∗ 108 𝑚𝑚 𝑠𝑠⁄

1,4 ∗ 107 1 𝑠𝑠⁄= 21,41375 𝑚𝑚

𝑍𝑍𝐿𝐿 = 50 Ω

𝑙𝑙1 = 21,41375 𝑚𝑚

2𝜋𝜋 arctan

130 Ω50 Ω

= 4,10207 𝑚𝑚



Bei Verwendung von H155 (vf = 0,79) als Speiseleitung ergibt sich die Länge 𝑙𝑙𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 = 𝑙𝑙1 ∗ 𝑣𝑣𝑓𝑓 =4,10207 ∗ 0,79 = 3,24 𝑚𝑚. Dieser Wert gilt für eine kurzgeschlossene Leitung. Durch die kurze Kabel-länge wäre die Umschaltbox vom Boden aus nicht erreichbar. Sie kann um λ/4 verlängert werden, um das gleiche Verhalten zu bekommen. Dazu muss sie allerdings offen gelassen werden. Die Länge der offenen Speiseleitung beträgt

𝑙𝑙𝑜𝑜𝑓𝑓𝑓𝑓𝑜𝑜𝑜𝑜 = 4,10207 + 21,41375

4 ∗ 0,79 = 7,47 𝑚𝑚

Dipol – Gestreckt vs. Gefaltet Die Urform des „sloping dipole“ stellt einen Dipol dar, welcher an einem Mast gestreckt schräg von oben nach unten angebracht ist. Überlegungen, Berechnungen und Versuche haben gezeigt, dass das Einklappen des unteren Dipolschenkels eine Verbesserung der Abstrahleigenschaften bei DX-Verbindungen ergibt.

Abb. 6 Gestreckter Dipol

Abb. 7 Gefalteter Dipol

Abb. 8 Elevationsstrahlungsdiagramm gestreckter Dipol

Abb. 9 Elevationsstrahlungsdiagramm gefalteter Dipol

Die beiden roten Vektoren stehen für den Strom, welcher in den Dipolen fließt. Diese Vektoren lassen sich jeweils zerlegen in eine horizontale und eine vertikale Komponente. Aus der Addition der Ströme der beiden Dipolschenkel resultiert ein Vektor, welcher aus einer horizontalen und vertikalen Komponente besteht. Das Strahlungs-diagramm zeigt deutlich den Anteil der Steil-strahlung, dessen Verursacher der horizontale Anteil ist.

Beim Einklappen des unteren Dipolschenkels werden die Ströme der beiden Dipolhälften ebenfalls addiert. Allerdings heben sich bei der Vektoraddition die beiden horizontalen Kompo-nenten (grün) auf. Es bleibt nur die vertikale Komponente übrig. Das Strahlungsdiagramm weist keine Steilstrahlung auf. In beiden Fällen wurde der Mast als nicht leitend angenommen.



Bodenleitfähigkeit Nichts wirkt sich so sehr auf die Abstrahlcharakteristik einer vertikal polarisierten Antenne aus wie die Beschaffenheit des Bodens rund um die Antenne. Dies sehen wir am besten in den entsprechen-den Strahlungs-diagrammen. Das Elevationsdiagramm in Abb. 10 zeigt deutlich den Vergleich auf unterschiedlichen Böden. Um etwas mehr zur Bestimmung der Bodeneigenschaften zu erfahren, empfehlen wir den Online-Artikel von DL1GLH [12].

Abb. 10 Elevationsstrahlungsdiagramm eines VDA über unterschiedlich leitfähigen Böden

Man sieht ganz deutlich, dass das VDA sein ganzes Potential nur direkt am Meer ausspielen kann. Ein maximaler Gewinn von knapp 10,3 dBi lässt sich nur bei idealer Bodenleitfähigkeit erzielen. Deutlich ernüchternd fällt das Ergebnis bei durchschnittlicher Bodenleitfähigkeit aus. Mehr als 3,75 dBi bei einem Erhebungswinkel von 20° scheinen hier nicht möglich.

Neben der Bodenleitfähigkeit muss auch noch in die Betrachtung einbezogen werden, unter wel-chem Winkel das Signal abgestrahlt werden muss, um im gewünschten Zielgebiet am lautesten zu sein. Zahlreiche Berechnungen und Untersuchungen von N6BV [30] geben Aufschluss darüber. Ideal-erweise sollte die Antenne dabei direkt von Salzwasser umgeben sein, aber aufgrund örtlicher Gege-benheiten ist dies nicht immer zu bewerkstelligen.

Um möglichst lange etwas von der Antenne zu haben sollten die Brandung und der Tidenhub berück-sichtigt werden und die Antenne im notwendigen Abstand zum Wasser aufgebaut werden.

Auf durchschnittlichem Boden wird es von einer herkömmlichen 3-Element Yagi deutlich in den Schatten gestellt (siehe unten).

Nicht homogenes Gelände Bei der Vorbereitung zu ZL8X im Jahr 2010 wurden wir mit einem Gelände konfrontiert, welches sich nicht mehr so leicht simulieren lässt. Wir mussten die Antennen ca. 40m über dem Meer im Abstand von ca. 20m von der Steilküste platzieren. Der Boden auf dem Plateau bestand im Wesentlichen aus Vulkangestein mit einer Deckschicht aus Humus.

Beschreibung Bodenleit-fähigkeit

Dielektrizitäts-konstante

1 Perfekter Boden n/a n/a 2 Salzwasser 5 S/m 80 3 Durchschn. Boden 0,005 S/m 13 4 Stadt 0,002 S/m 5



In EZNEC kann man dieses Gelände unter dem Punkt „Media“ bei „Ground Description“ eingeben. Inwieweit die Ergebnisse der Simulation mit diesen Angaben zum Ground mit der Realität überein-stimmen, konnte bisher noch nicht verifiziert werden.

Abb. 12 Skizze des Antennenstandortes bei ZL8X

Abb. 13 Simulation bei nicht homogenem Gelände – Elevationsdiagramm

Abb. 14 Simulation bei nicht homogenem Gelände – Azimutdiagramm

Vergleich mit einer horizontal polarisierter Richtantenne Betrachten wir nun Antennen, wie man sie normalerweise bei DXpeditionen vorfindet. Wir verglei-chen eine 3 Element Yagi für 20m (unabhängig davon, ob in Form eines Monobanders oder als Teil eines Multibandbeams) in 5m bzw. 10m Höhe mit einem VDA.

Hochplateau Bodenleitfähigkeit: 0,005 S/m Dielektrizitätskonstante: 13

Meer Bodenleitfähigkeit: 5 S/m Dielektrizitätskonstante: 80

Abb. 11 EZNEC-Fenster zur Eingabe der Bodeneigenschaften



Abb. 15 Vergleich Yagi - VDA, durchschnittlicher Boden, Bodenleitfähigkeit 0,005 S/m, Dielektrizitätskonstante 13

Bei durchschnittlich leitfähigem Boden (Abb. 15) ist die Yagi-Antenne gegenüber dem VDA im Vorteil, vorausgesetzt, dass man die Yagi auf die entsprechende Höhe bringt. In Anbetracht von Sicherheits-aspekten und aufgrund beschränkter Mittel ist das bei DXpeditionen nicht immer realisierbar.

Abb. 16 Vergleich Yagi - VDA, Meerwasser, Bodenleitfähigkeit 5 S/m, Dielektrizitätskonstante 80

Ganz anders fällt der Vergleich am Meer aus (Abb. 16). In der Regel werden für DX-Verbindungen flache Abstrahlwinkel benötigt. Die 3 Element Yagi hat im Maximum zwar ca. 3 dB mehr Gewinn, aber bei einem Abstrahlwinkel von 26°. Das mag für mittlere Distanzen ausreichen, aber nicht, um damit aus dem Pazifik nach Europa zu funken. Hier punktet das VDA mit ca. 2 dB mehr Gewinn (bei 8°) und einer besseren Abdeckung der Winkel zwischen 0° und 25°. Und es gibt noch zwei weitere Vorteile des VDA. Zum einen ist ein 20m-VDA einfacher aufgebaut als eine 3 Element Yagi (und bleibt aufgrund der geringeren Windfläche eher im Sturm stehen), zum anderen kann man aufgrund der einfachen Richtungsumschaltung vier Richtungen abdecken, ohne das Shack verlassen zu müssen. Bei

Beschreibung 1 3 Element Yagi @ 5m 2 3 Element Yagi @ 10m 3 4 Element VDA

Beschreibung 1 3 Element Yagi @ 5m 2 3 Element Yagi @ 10m 3 4 Element VDA



der Yagi-Antenne dient auf DXpedition meistens ein „Seilrotor“ als Drehgerät, dessen Bedienung immer eine Unterbrechung des Funkbetriebes oder einen freiwilligen Helfer benötigt, um die Anten-ne zu drehen. Bei wechselnden short path/long path-Ausbreitungen kann dies zur Geduldsprobe werden.

Simulation Welche Simulationssoftware verwendet wird, spielt nur eine untergeordnete Rolle. Hier sind unter Umständen die Verfügbarkeit oder persönlicher Geschmack ausschlaggebend. Bei unseren Berech-nungen kam EZNEC+ von W7EL [14] zum Einsatz. Ebenso gut wäre auch das frei erhältliche 4NEC2 von Arie Voors [31] denkbar.

Die geometrischen Abmessungen der Dipole gibt man entsprechend den Programmvorgaben ein. Die Source setzt man bei einem Dipol (vorzugsweise in positiver x-Richtung, um die entsprechenden Strahlungsdiagramme zu erhalten) wie folgt:

Abb. 17 EZNEC Source bei der Simulation eines VDA

Die Koaxialkabel spielen dahingehend eine Rolle, dass sie sowohl den Blindanteil des Speisepunktes kompensieren, als auch als Verlängerung der drei Reflektordipole dienen. Bei EZNEC+ gibt man diese Kabel wie folgt ein:

Abb. 18 Koaxkabel der drei offenen Dipole eines VDA

„End 1“ ist der Dipolspeisepunkt, „End 2“ das offene Ende des Koaxialkabels (Open ckt). Die Länge im Feld „Length“ ist die mechanische Länge. Ebenso trägt man noch die Impedanz Z0 und den Verkür-zungsfaktor VF des Koaxialkabels ein.

Den zentralen Mast, sofern er nicht leitend ist, kann man vernachlässigen. Während unserer Simula-tionen wurde immer wieder an verschiedenen Parametern gedreht. Dabei zeigte sich eine gewisse Gutmütigkeit des Systems gegenüber kleinen Änderungen. Dadurch bekommt man dann den ent-sprechenden Spielraum bei der praktischen Umsetzung.



Ergebnisse Nachfolgend werden zusammengefasst in einer Tabelle (Tab. 1) die Abmessungen für VDAs von 40m bis 10m aufgelistet, wie wir sie auch bei den Antennen der DXpeditionen der Lagunaria DX Group verwendet haben.

Abb. 19 VDA in der Seitenansicht mit Abmessungen

Abb. 20 VDA in der Draufsicht (1...4 Dipole, X Mastabspannungen)



40m 30m 20m 17m 15m 12m 10m A 90 63 45 60 60 60 50 B 568 399 285 249 221 197 171 C 833 589 412 369 328 287 246 D 1178 815 583 521 464 406 348 E (Untere Dipolabspannung) 219 154 90 120 120 120 100 F (Obere Dipolabspannung) 180 125 90 120 120 120 100 G (Untere Mastabspannung) 1120 844 648 621 598 492 470 H (Mittlere Mastabspannung) 1486 1197 - - - - - I (Obere Mastabspannung) 1938 - - - - - - J (Mittlere Dipolabspannung) 1197 834 596 546 485 418 355 K (Dipolschenkel) 958 671 480 377 322 274 241 L 750 604 500 500 500 400 400 M 1030 722 516 473 420 362 308 N 1230 1042 - - - - - O 1750 - - - - - - P 2016 1412 1010 903 803 703 603 Koaxialkabel 1475 1034 740 578 487 412 363 Tab. 1 Abmessungen des 4-Element-VDA

Anmerkungen • Alle Längenangaben sind in cm • Die Abmessungen sind Ergebnis einer Simulation bzw. einer einfachen geometrischen Be-

rechnung. Die Zuschnitte können ggf. länger ausfallen. • Die Drahtlängen (Maß K) gelten für Wireman CQ532 (18 AWG, Manteldicke 0,02“) • Die Koaxialkabellängen gelten für H155 (vf = 0,79)



Praxis

Anforderungen an die Komponenten Hier werden die Anforderungen beschrieben, die an die einzelnen Komponenten gestellt werden.

Mast Der Mast ist der zentrale Bestandteil der Antenne. Um den elektrischen Einfluss des Mastes auf die Antennenstruktur minimal zu halten, sollte der Mast aus einem nicht leitfähigen Material bestehen. Während einem beim stationären Aufbau fast keine Grenzen gesetzt sind, so ist man bei der Auswahl des geeigneten Mastes bei Portabelaktivitäten eher eingeschränkt, gerade wenn es sich um Fragen wie Transport oder Aufbauzeit dreht. Für die 20m-Version benötigt man schon einen Antennenträger mit mindestens 10,1 m Höhe.

Abb. 21 12m-GFK-Mast von Spiderbeam für VDAs von 20m bis 10m (Bild: Spiderbeam)

Abb. 22 18m-GFK-Mast von Spiderbeam für ein 30m-VDA (Bild: Spiderbeam)

Abb. 23 26m GFK-Mast von Spiderbeam für ein 40m-VDA (Bild: Spiderbeam)

Ein Schiebemast aus Fiberglas wird all diesen Anforderungen gerecht. Im Falle eines VDA suchen wir außerdem nach einem sehr stabilen Mast, da durch die Verspannung der einzelnen Dipole hohe Kräf-te auftreten. Die anfänglichen Tests haben wir mit GFK-Masten von Spiderbeam [19] (Abb. 21 bis Abb. 23) durchgeführt, da diese im Vergleich zu anderen Produkten den stabilsten Eindruck machten. Aufgrund der bisher gemachten Erfahrungen blieben wir auch bei diesen Masten, mit anderen Mas-ten haben wir keine weiteren Versuche durchgeführt. Aber egal, welcher Schiebemast es ist, wichtig

ist die Sicherung der einzelnen Schüsse. Ein einfaches Überkleben der Übergänge mit Klebeband ist nicht ausreichend. Ein Sichern gegen unbeabsichtigtes Reinrutschen kann z.B. mit speziell präparierten Schlauchschellen erfolgen.

Der Mastfuß (Abb. 24) hat zwei Aufgaben zu erfüllen. Zum einen soll er verhindern, dass der Mast seitlich verrutschen kann. Zum andern dient er als Befesti-gungspunkt für die Enden der vier Dipole.

Wir konnten auf Blechtrichter aus Armeebeständen zurückgreifen, die als Mastfuß wie geschaffen waren.

Abb. 24 Mastfuß eines VDA von 10m bis 30m (Bild: Lagunaria DX Group)



Sie verfügten bereits über die notwendigen vier Bohrungen im Abstand von jeweils 90°. Auf Willis Island, wo man überwiegend losen Korallensand als Untergrund vorfindet, benötigten wir zudem eine großflächige Unterlage gegen ein Absinken im Grund sowie einen Erdnagel gegen seitliches Ver-rutschen. Beim festen Humusboden, wie er auf Raoul Island vorherrscht, mussten wir für den Blech-trichter nur eine kleine Mulde in den Boden drücken.

Alternativ zu diesem Blechtrichter kann man sich auch eine Lösung aus einem alten Blechtopf vorstellen. Zur Not kann man auch mit Heringen arbeiten, aber man muss darauf achten, dass diese sehr fest im Boden befestigt werden. Ansonsten besteht die Gefahr, dass diese durch die hohen Kräfte in den Dipolen aus der Erde gezogen werden.

Während man die Masten für die VDAs von 10m bis 30m noch ohne größere Kraftanstrengungen aufstellen kann, erforderte die Größe und das Gewicht des 40m-VDAs eine etwas aufwendigere Konstruktion am Fuß des Mastes. Wir bauten uns ein einfaches Kippgelenk (Abb. 25). So-wohl beim Aufstellen als auch bei aufgestelltem Mast sorgt es dafür, dass der Mast im Fußpunkt nicht wegrut-schen kann.

Dipole Lag beim Mast das Hauptaugenmerk noch auf mechanischer Stabilität, kommt beim Dipol noch ein Aspekt hinzu: das Gewicht. Jedes unnötige Gramm lässt die Dipole durchhängen und verhindert ein akkurates Abspannen der Antenne. Durchhängende Dipole und Kabel haben auch einen direkten Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften (VSWR und Abstrahlcharakteristik).

Das zentrale Element eines Dipols ist die Einspeisung. Zusammen befestigt an einem Mittenisolator werden die beiden Dipolschenkel, das Koaxkabel und eine zusätzliche Abspannung. Grundsätzlich gibt es viele Möglichkeiten diesen Isolator herzustellen. Aufgrund des vorhandenen Rohmaterials und den Bearbeitungsmöglichkeiten haben wir 2008 einige Isolatoren aus 5mm dickem Plexiglas nach Abb. 26 anfertigen lassen. In die zwei größeren Bohrungen an den beiden Laschen werden die beiden Dipolschenkel befestigt, in der Bohrung in der Mitte wird die Mittenabspannung angebracht und die vier kleinen Löcher dienen zur Befestigung des Speisekabels und damit der Zugentlastung der Einspeisung.

Aufgrund der Gewichtsthematik haben wir auf aufwendige Klemmen- oder Anschlusskästchen bei der Einspeisung verzichtet und die Dipoldrähte direkt an das Koaxkabel gelötet. Um die Anschlüsse vor Witterungseinflüssen zu schützen und elektrisch voneinander zu isolieren, wurden sie mit Schrumpfschläuchen versehen und zum Schluss mit einer Schrumpfkappe mit Innenkleber abgedich-tet. Diese Maßnahmen haben den Vorteil, dass der Dipol besonders leicht gebaut werden kann. Et-was mehr Aufwand hingegen bedeutet es, wenn man Einzelteile wie Koaxkabel oder Dipoldrähte austauschen muss.

Abb. 25 Kippgelenk für den 26m-GFK-Masten (Bild: Lagunaria DX Group)



Abb. 26 Mittenisolator als Zeichnung

Abb. 27 Mittenisolator als Hardware im Einsatz (Bild: Lagunaria DX Group)

Ebenso haben wir auf eine Mantelwellensperre am Speisepunkt bewusst verzichtet, da sich alle Koa-xkabel innerhalb der Antenne befinden und zwischen der Einspeisung und dem Umschalter wieder HF auf den Kabelschirm induziert wird. Eine Dämpfung der Mantelwellen findet dann nach der Um-schaltbox am Speisekabel, welches ins Shack führt, statt.

Der verwendete Draht war in unserem Fall der CQ-532 von Wireman, den wir über Spiderbeam [19] bezogen haben. Die kupferummantelte Stahllitze hat den Vorteil, dass die gute Zugfestigkeit der Stahllitze mit den guten elektrischen Eigenschaften des Kupfers vereint wird. Die sehr geringe Deh-nung ist ein weiteres Argument für diese Litze. Im Prinzip kann jeder beliebige andere Draht verwen-det werden. Man muss nur bei der elektrischen Simulation der Antenne die Drahtstärke und das verwendete Material berücksichtigen.

Auch bei der Auswahl des Koaxialkabels liegt der Schwerpunkt auf dem Gewicht. Natürlich muss das Kabel den Anforderungen an die verwendete Sendeleistung erfüllen. Aber ein zu großer Durchhang des Kabels hat direkten Einfluss auf das VSWR und möglicherweise auch auf das Strahlungsdiagramm. Als guter Kompromiss hat sich für uns das H155 erwiesen, welches mit 3,9 kg/100m so schwer ist wie das RG58 aber nur knapp halb so viel Verluste hat. Für Leistungen bis knapp 1000 Watt ist das H155 auch ausreichend dimensioniert. Zu-dem ermöglicht ein großer Verkürzungsfaktor (0,79) größere Kabel-längen und eine Positionierung der Umschaltbox in Augenhöhe. Al-ternativ kann man auch Kabel mit Aluminium-Geflecht und/oder ver-kupfertem Aluminium-Innenleiter verwenden. Damit ließen sich hö-here Leistungen bei gleichem Gewicht übertragen.

Interessant gestaltete sich die Suche nach dem geeigneten Werkstoff für die Isolatoren der Dipole. Während der Isolator im Einspeisepunkt relativ unkritisch ist (hier spielen nur die mechanischen An-forderungen eine Rolle), müssen die Isolatoren an den Dipolenden aufgrund der hohen Spannungen einiges mehr verkraften. Kommt noch aggressive Meeresluft hinzu, kommt man um PTFE oder Por-zellan nicht herum. Wegen der geringeren Dichte und der besseren Verarbeitbarkeit dürfte hier PTFE die erste Wahl sein (Abb. 28). Isolatoren aus Polycarbonat haben wir nach den ersten Brandspuren sofort ausgetauscht.

Abb. 28 Isolator aus PTFE (Bild: Lagunaria DX Group)



Abspannungen Damit die Antenne da stehen bleibt, wo sie steht, benötigt sie Abspannungen. Bei den Leinen fiel unsere Wahl auf die 2 mm Kevlarleine, wie sie von Spiderbeam [19] vertrieben wird. Diese zeichnet sich durch eine sehr geringe Dehnung (ca. 1%), hohe Bruchlast (150 kg) und hohe Temperaturbe-ständigkeit aus. Natürlich war auch hier das geringe Gewicht ausschlaggebend. Die geringe Dehnung sorgt dafür, dass die Antenne immer in Form bleibt. Die Temperaturbeständigkeit ist gerade an den Dipolenden von Vorteil, wenn es aufgrund von Salzablagerungen und HF zu Überschlägen kommt.

Sehr gute Erfahrungen haben wir mit den so genannten Simplexklemmen (Abb. 29) gemacht, wie man sie im Beleuchtungsbedarf findet. Sie lassen sich sehr einfach verarbeiten, bieten durch die Bauform eine Flächenpressung des Drahtes oder der Leine (im Vergleich zu den Standardseilklemmen, bei denen eine Einschnürung stattfindet) und verfügen in der Edelstahlausführung auch über den notwendigen Schutz vor Korrosion.

Bei Seilspannern wurden wir im Campingbedarf fündig. Die einfachste, billigste und effektivste Art die Seile zu spannen sind so genannte Zeltleinenspanner aus Alumi-

nium (Abb. 31) Sie haben sich bei VK9DWX und ZL8X bes-tens bewährt. Ein unschlagbarer Vorteil: das geringe Eigen-gewicht von ein paar Gramm. Bei den VDAs für 30m und 40m haben wir aufgrund der höheren Kräfte in den Ab-spannleinen Spannschlösser mit Ratschenfunktion einge-setzt, wie sie einst zu den Titanex-Vertikalantennen dazu verkauft wurden.

Um die Effektivität beim Aufbau der Antenne zu steigern wurden an allen Enden von Abspannleinen, die am Boden befestigt wurden, Karabinerhaken angebracht. Damit ist ein

schnelles Anbringen der Leinen an den Abspannpunkten möglich, sofern diese mit den entsprechen-den Befestigungsmöglichkeiten ausgestattet sind. Auch bei den Karabinern wählten wir die Edel-stahlvariante, die gegenüber der verzinkten Variante ein wenig länger der aggressiven Meeresluft trotzen kann. Durch die glatte Beschaffenheit dieser Karabi-ner wird auch ein Durchscheuern der Abspannleinen, welche man direkt ohne Seilkausche durchführen kann, verhindert.

Bei den Heringen ist es wichtig die richtige Auswahl für den entsprechenden Untergrund zu verwenden. Während bei festem Humusboden Stahlheringe aus Winkel- oder T-Profil geeignet sind, benötigt man bei sandigem Untergrund Heringe, die möglichst viel Widerstandsfläche bieten und ausreichend lang sind. Extra für VK9DWX wurden über 120 v-förmige Herin-ge aus 5 mm dickem Stahlblech mit einer Kantenlänge von 7 cm angefertigt, um damit entsprechen-den Halt im losen Korallensand zu bieten. Bei steinigem Boden kann man runde Erdnägel aus Stahl verwenden. Bei größeren Felsformationen kommen dann Einschlaganker oder Betondübel zum Ein-satz.

Abb. 29 Simplex-klemme

Abb. 30 Seilende mit Seilspanner und Karabiner (Bild: Lagunaria DX Group)

Abb. 31 VDA-Ansicht von unten nach oben (Bild: Lagunaria DX Group)



Heringschablone Ein wichtiges Zubehör, wenn man das VDA schnell und genau aufstellen möchte, ist die Heringschab-lone (Abb. 32 und Abb. 33). Damit kann man sehr schnell und genau die notwendigen Abspannpunk-te festlegen. Ohne eine genaue Positionierung der Abspannpunkte ist kein genauer Aufbau der An-tenne möglich. Dieser hat wiederum starken Einfluss auf die Funktion der Antenne. Diese Schablone dient nur als Arbeitserleichterung, wenn man die Antenne öfters aufbauen möchte. Bei einer einma-ligen Installation reicht es völlig aus die Abspannpunkte mit dem Maßband zu ermitteln.

Abb. 32 Prinzipskizze der Heringschablone: 1. Abspannpunkt Dipol, 2. Antennenmitte (Mast), 3. Abspannpunkt Mast

Abb. 33 Heringschablone für 20m

Band 40m 30m 20m 17m 15m 12m 10m L [cm] 1666 1153 825 737 656 574 492 Tab. 2 Abmessungen für die Heringschablone

Umschaltung In Abb. 34 wird die Umschaltung gezeigt, wie sie vereinfacht bei VK9DWX und mit einer Schutzschal-tung gegen Hot-Switching (nach DJ7EG) bei ZL8X eingesetzt wurde. Die Relais K1, K2 und K3 sitzen in der Umschaltbox an der Antenne und dienen zum Schalten der entsprechenden Dipole. Die Relais K4 bis K9 dienen beim Antennenwahlschalter im Shack zum Schutz der Relais K1 bis K3 vor Hot-Switching. Schaltet man aus Versehen während des Sendens die Antennenrichtung um, bleiben die Antennenrelais K1 bis K3 in der Stellung, in der sie vor dem Umschalten waren. Erst bei der Umschal-tung von Senden auf Empfangen wird die Antennenrichtung ausgewählt, die man während des Sen-dens gewählt hat. Vorausgesetzt an die Schutzschaltung ist die PTT des verwendeten TRX ange-schlossen.



Abb. 34 Prinzipschaltbild der VDA-Antennenumschaltung (inkl. Schutzschaltung gegen Hot-Switching)

Bei den Relais K1, K2, K3, K4 und K7 handelt es sich um DPDT (2x UM), bei den Relais K5, K6, K8 und K9 sind SPST (1x EIN) ausreichend.

Die Auslegung der Antennenrelais K1, K2 und K3 hängt primär von der zu verwendenden HF-Leistung ab. Die Berechnung der maximal zu erwartenden Spannungen und Ströme ergeben sich aus den Formeln

𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑠𝑠𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑈𝑈𝑆𝑆 [𝑉𝑉] = √2 × 𝑃𝑃 × 𝑅𝑅

𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑠𝑠𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑚𝑚 𝐼𝐼𝑆𝑆 [𝐴𝐴] = 2 × 𝑃𝑃𝑅𝑅

Bei einem VSWR = 2:1 ergeben sich hiermit für unterschiedliche Leistungen folgende Werte:

5 W 100 W 500 W 1000 W 1500 W US (bei Z = 100 Ω) [V] 32 141 316 447 548 IS (bei Z = 25 Ω) [A] 1 3 6 9 11 Tab. 3 Maximale Spannungen und Ströme bei unterschiedlichen Leistungen

Die Versorgungsspannung der Relais ist ein weiteres Entscheidungskriterium. Aufgrund der Normie-rung auf 12 V bei einer Vielzahl unserer Stationsausrüstung haben wir uns dafür entschieden. Auf einer Länge von gut 50 m haben wir auch keine nennenswerten Einbußen aufgrund von Spannungs-abfällen feststellen können.



Für die Relais in der Hot-Switching-Schutzschaltung (K4…K9) bestehen keine besonderen Anforderungen, da damit nur kleine Spannungen bei geringen Strömen ge-schaltet werden.

Aufgrund der Verfügbarkeit und den elektrischen Eigen-schaften haben wir uns bei den Umschaltboxen für die Relais des Typs G2RL-2 von Omron entschieden. Diese sind für den Betrieb mit einer ACOM1000-Endstufe, wie wir sie bei unseren DXpeditionen verwenden, völlig aus-reichend und sind günstig u.a. bei Conrad Electronic [6] zu bekommen. Sie haben bisher DXpeditionen der Lagunaria DX Group schadlos überstanden.

Die Umschaltbox selber besteht aus einem wetterfesten (IP65) Gehäuse aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff. Die letztge-nannte Eigenschaft ist besonders wichtig für die Funktion der Antenne, da die einzelnen Koaxkabel komplett (Innen- und Au-ßenleiter) und elektrisch voneinander getrennt geschaltet wer-den müssen. In Abb. 35 und Abb. 37 wird die Umschaltbox ge-zeigt. Die fünf UHF-Buchsen für die vier Antennen und den An-schluss zum Shack sind von innen mit Formdichtungen, wie sie u.a. von Spiderbeam [19] erhältlich sind, montiert. Ebenso sicht-bar der Anschluss für die Steuerleitung (Gehäusestecker der ST-Serie von Hirschmann) und ein Druckausgleichselement von GORE. Der Vorteil hiervon ist, dass sich im Gehäuse kein Kon-denswasser bilden kann, sich keine kleinen Tiere ansiedeln können sowie keine Salzluft eindringen kann (nach VK9DWX und ZL8X sieht das Innenleben immer noch wie neu aus). Ein paar Euro, die gut investiert sind.

Die Umschaltung der Antennenrichtungen erfolgt vom Shack aus über den Wahlschalter. Darin integriert ist auch die Schutzschaltung gegen Hot-Switching. Abb. 37 zeigt einen Wahlschalter, wie er bei VK9DWX und ZL8X zum Einsatz kam. Natürlich sind auch andere Lösungen (wie z.B. Drehschalter oder Taster) denkbar. Diese Aufputz-Doppelwippe zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus: Auswahl von vier Richtungen möglich, leichte und schnelle Umschaltung zwischen den Richtungen, mechani-sche Stabilität und günstig und einfach in jedem Baumarkt erhältlich.

Anfertigung der Komponenten Hier soll nicht die Anfertigung der Antenne detailliert beschrieben werden. Vielmehr soll sich der Leser bei der Beschreibung der Komponenten und dem Aufbauvorgang selber ein Bild davon machen und die richtigen Schlüsse für einen eigenen Nachbau ziehen.

Abb. 35 Außenansicht des Antennenumschalters (Bild: Lagunaria DX Group)

Abb. 36 VDA-Antennenwahlschalter (Bild: Lagunaria DX Group)

Abb. 37 Innenansicht des Antennenschalters (Bild: Lagunaria DX Group)



Installation

Vorbereitungen Peinlich genaues Arbeiten bei den Vorbereitungen kostet im ersten Moment zwar etwas mehr Zeit, wird aber durch ein reibungsloses und zügiges Aufrichten der Antenne belohnt. Bei dem VDA handelt es sich um eine Drahtantenne mit einigen Drähten und Abspannschnüren. Und wo diese gehäuft

zusammentreffen, können sich diese sehr schnell ver-wickeln. Ist das erst einmal passiert, dann hilft nur nochmals komplett abbauen, entwirren und neu an-fangen. Dieses Vorgehen kann ein Vielfaches der Zeit beanspruchen, die man benötigt, um den Aufbau sau-ber vorzubereiten.

Der hier beschriebene Ablauf soll einen Einblick geben, wie es bei unseren Aufbauten schon vielfach funktio-niert hat. Mit etwas Übung, Geduld und dem richtigen Feingefühl kann eine Person ein komplettes VDA (30m bis 10m) in einer Stunde aufstellen, ein 40m-VDA in etwa zwei Stunden.

Schiebemast zusammenbauen Bei der 12m langen Version des GFK-Mastes von Spiderbeam muss nicht die komplette Länge zu-sammengebaut werden. Für die 20m-Ausführung sollte der oberste Schuss, für die 17m-Ausführung die obersten zwei Schüsse, usw. weggelassen werden.

Zum einen werden diese Schüsse nicht benötigt, zum anderen erzeugen sie nur zusätzliche unnötige Windlast und machen dadurch das ganze Gebilde instabiler. Zur Sicherung der einzelnen Schüsse gegen Zusammenrutschen ist es nicht ausreichend, einfach ein paar Lagen Klebeband um die Über-gänge zu wickeln. Diese Verbindung geht dann entweder bei Sonne oder bei kaltem nassen Wetter auf und der Mast rutscht zusammen. Aus die-sem Grund gibt es von Spiderbeam einen spe-ziellen Schellensatz. Man montiert die Schelle jeweils über dem Stoß am Mast. Es gilt der Grundsatz: Nach fest kommt ab. Man muss ein gewisses Feingefühl dafür entwickeln, wie fest man die Schelle zuschrauben muss, damit die Mastschüsse nicht mehr zusammenrut-schen, und darf, damit der Mast nicht zerstört wird. Damit sich beim Aufrichten der Antenne keine Drähte oder Leinen an den Schellen einfädeln können, klebt man diese noch mit Klebeband ab (Abb. 39). Und hat man das Kle-beband schon einmal zur Hand, kann man am Schluss noch das Loch des obersten Schusses zugeklebt werden. Das untere Ende des Mastes sollte trotzdem offen bleiben, um sich eventuell bildendes Schwitzwasser ablaufen zu lassen.

Abspannpunkte setzen Zuerst wählt man den Ort, wo die Antenne stehen soll. Der gesamte Platzbedarf ergibt sich aus der Lage der Abspannpunkte:

Abb. 38 Schellensatz von Spiderbeam (Bild: Lagunaria DX Group)

Abb. 39 Montierte Schelle (li.) und mit Klebeband umwickelt (re.) (Bild: Lagunaria DX Group)



40m 30m 20m 17m 15m 12m 10m Platzbedarf [m x m]

16,7 x 16,7 11,6 x 11,6 8,5 x 8,5 7,5 x 7,5 6,7 x 6,7 5,8 x 5,8 5,0 x 5,0

Tab. 4 Platzbedarf der VDAs für die Bänder 40m bis 10m

Falls man plant die Antenne mehrmals auf- und abzubauen, empfiehlt sich der Einsatz einer Schablo-ne (Abb. 32 und Abb. 33), mit der man sehr einfach und genau genug die benötigten Abspannpunkte ermitteln kann. Bevor die Heringe eingeschlagen werden, sollte man bereits wissen, in welche Rich-tung die Antenne später strahlen soll. Eine nachträgliche Änderung der Richtung ist dann nur noch mit erhöhtem Aufwand möglich.

Dipole und Abspannungen auslegen

Den vorbereiteten Mast auslegen. Darauf achten, dass das untere Ende des Mastes etwas über die Mitte hinausragt. Bei der 40m-Version sollte man in der Mitte ein Kippgelenk verwenden.



Mastabspannungen 1 und 2 am Mast befestigen. 1 komplett auslegen und am Hering befestigen (mit genügend Überlänge, damit der Mast nachher beim Aufstellen nicht auf halbem Weg festgehalten wird). 2 am Mast entlang Richtung Mastfuß auslegen. Bei der 30m-Version sind es zwei, bei der 40m-Version drei Abspannebenen.

Die ersten beiden Dipole auslegen. Obere Enden nur ablegen (werden später zusammen mit den anderen beiden Dipolen am Mast befestigt). Das Koaxkabel zuerst Richtung Mast legen, dann den Mast entlang Richtung Mastfuß. Die Mittenabspannungen der Dipole zusammen mit dem unteren Dipolschenkel ablegen.



Mastabspannungen 3 und 4 am Mast befestigen. Über den Koaxkabel und Dipolen ablegen und je-weils an den Heringen befestigen (nicht zu straff, aber straff genug, damit der Mast beim Aufrichten nicht mehr seitlich wegkippen kann). Bei der 30m-Version sind es zwei, bei der 40m-Version drei Abspannebenen.

Die beiden anderen Dipole auslegen. Obere Enden nur ablegen. Koaxkabel zuerst Richtung Mast le-gen, dann den Mast entlang Richtung Mastfuß. Die Mittenabspannungen der Dipole zusammen mit den unteren Dipolschenkeln ablegen.

Festmachen Bei der Befestigung der oberen Dipolenden darauf achten, dass alle vier oberen Abspannleinen die gleiche Länge aufweisen. Die vier Koaxkabel fixiert man am besten mit vier Schlaufen. Das ermöglicht dann noch Korrekturen nach dem Aufstellen (das Koaxkabel zwischen der Einspeisung und dem Mast muss waagerecht sein). Generell sollten alle Befestigungen am Mast so ausgelegt sein, dass ein versehentliches Verrutschen beim Aufstellen ausgeschlossen ist. Ein paar Windungen Klebeband reichen meist als Fixierung.



Abb. 40 Führung der Koaxkabel am Mast (Bild: Lagunaria DX Group)

Abb. 41 Befestigung der Abspannleinen (Bild: Lagunaria DX Group)

Aufrichten Zum Aufrichten der Antenne zieht man alle Dipole an den Mast heran. Bei den ersten Aufstellversu-chen kann man am besten zu zweit arbeiten, später mit mehr Erfahrung und Routine funktioniert es auch alleine. Aufgrund der Vielzahl der Drähte und der Größe sollte man die 40m-Version immer zu zweit aufbauen. Eine Person nimmt den Mast inklusive den Dipolen und Koaxialkabeln, eine zweite Person nimmt die Abspannung(en) 2. Den Mast aufrichten, Abspannung(en) 2 am Hering befestigen und den Mast am Fuß fixieren (wenn vorhanden in den Trichter stellen). Dann kann das Gebilde auch schon nicht mehr aus.

Zuerst werden die vier Mastabspannungen fest-gezogen bzw. der Mast in der Senkrechten aus-gerichtet. Die Dipole kann man erst einmal hän-gen lassen.

Dann werden die Mittenabspannungen der Dipo-le an den Heringen befestigt und so fest angezo-gen, dass die oberen Dipolschenkel straff sind, der Mast aber noch gerade steht.



Die unteren Dipolschenkel am Mastfuß befesti-gen. Nur so fest anziehen, dass die unteren Di-polschenkel straff sind, aber die oberen Schenkel mit der Mittenabspannung immer noch eine Linie bilden. Zuletzt werden die Koaxkabel so weit angezogen, dass sie zwischen Einspeisung und Mast eine waagrechte Linie bilden. Die Koa-xkabel dann mit Klebeband oder Kabelbinder am Mast fixieren.

Nun kann die Umschaltbox am Mast befestigt und die einzelnen Leitungen angeschlossen werden. Die verbleibenden Längen der Koaxkabel bestimmen die Position der Umschaltbox am Mast. Die Koaxkabel schließt man entsprechend den Richtungen an, wie man die Antenne aufgestellt hat (ent-sprechende Markierungen an Koaxkabel und unteren Dipolenden vereinfachen die Zuordnung der

einzelnen Richtungen). An den Anschluss COM schließt man die Mantelwellensperre samt Koaxzuleitung ins Shack an. Dann noch das Steuerkabel, und die Antenne ist ein-satzbereit. Es empfiehlt sich noch eine Zugentlastung der beiden Kabel, die ins Shack gehen (Koaxkabel und Steuer-leitung), indem man die beiden Kabel am Mastfuß mit Kle-beband fixiert.

Ein Aufbau in ebenem Gelände ist natürlich bevorzugt. Dafür sind die Abmessungen von Seite 14 ausgelegt. Sollte man jedoch ein unebenes Gelände vorfinden, sollte man vielleicht zuerst die vier Abspannpunkte für die Mastab-spannungen festlegen, dann den kompletten Mast mit Dipolen und Abspannungen aufrichten, den Mast senk-recht ausrichten und zum Schluss die Abspannpunkte der Dipole händisch festlegen und die Dipole befestigen. Wenn man bereits ein Gefühl dafür hat, wie die Antenne am

Schluss dastehen soll, dann sollte ein Aufbau auf unebenem Gelände kein größeres Problem darstellen. Vielleicht müs-sen dafür dann einige Abspannungen verlängert werden.

Abb. 42 Fertig angeschlossene VDA-Umschaltbox (Bild: Lagunaria DX Group)



Inbetriebnahme Mit den Abmessungen, wie sie in der Tabelle (Tab. 1) angegeben sind, wurden bereits über zehn komplette VDAs aufgebaut. Eine Abstimmung der einzelnen Antennen war entweder gar nicht not-wendig oder mithilfe des zurück geklappten Endes des unteren Dipols möglich. Ist dennoch eine grö-ßere Änderung notwendig, dann muss die komplette Antenne nochmals umgelegt und die Anpas-sung an den Dipolen vorgenommen werden.

Bevor man HF auf die Antenne gibt, sollte man sicherstellen, dass die unteren Dipolenden frei sind und nicht mit hohem Gras oder anderem Bewuchs in Berührung kommen.

Betrieb Hier möchten wir unsere Erfahrung aus dem praktischen Betrieb der VDAs wiedergeben. Für die DXpeditionen VK9DWX, ZL8X, TX5K sowie VK9DLX wurden bisher insgesamt 12 VDAs von 10m bis 40m gefertigt und betrieben. Alle VDAs spielten bis zuletzt einwandfrei ohne Ausfälle. In der Regel war eine Korrektur der Resonanzfrequenz der Antennen nicht notwendig. Mithilfe des unteren zu-rückgeklappten Dipolendes konnte aber in wenigen Fällen eine leichte Korrektur vorgenommen wer-den. Nur zweimal ist uns ein VDA zusammengerutscht. In beiden Fällen war eine nicht korrekte Be-festigung der Schellen dafür verantwortlich.

Natürlich kann man die Antennenrichtung manuell auswählen, indem man direkt an der Antenne die einzelnen Zuleitungen umsteckt. Allerdings ist die Umschaltung der Antennenrichtung aus dem Shack heraus ist ein Komfort, auf den man sowohl bei stürmischem Regen als auch in sengender Mittags-hitze nicht verzichten möchte. Ebenso kann der Operator blitzschnell auf wechselnde Bedingungen (z.B. Wechsel zwischen Short- und Long-Path) reagieren.

Was allen gefallen hat, die mit den VDAs gearbeitet haben, war die herausragende Performance di-rekt am Meeresstrand. Ebenso die QSO-Partner am anderen Ende der Pile-Ups haben sich oft für die außergewöhnlich lauten Signale bedankt. Was uns natürlich auch aufgefallen ist, ist die verminderte Leistungsfähigkeit, sobald die Antenne weiter weg vom Meer betrieben wird. Das zeigte sich ein biss-chen auf Clipperton Island, wo ein VDA verglichen zu den übrigen Antennen etwas zurückgesetzt vom Strand positioniert wurde. Wir bekamen einige Rückmeldungen, ob wir denn mit diesem Band ir-gendein Problem hätten. Deutlicher war der Unterschied zwischen Yagi und VDA auf Kermadec Is-land. Dort befanden sich alle Antennen auf einer Klippe ca. 40m über dem Meer. Während mit dem VDA auf einem bestimmten Band keine QSOs mehr möglich waren, ließ ein Umschalten auf die Yagi-Antenne das Pile-Up wieder aufflammen.

Ausblick / Sonstiges Wir hoffen, dass diese Beschreibung des 4-Element-Vertical-Dipole-Arrays erst der Anfang von weite-ren Entwicklungen sein wird. Während wir für große DXpeditionen ausschließlich Monoband-Antennen betreiben, ist sicher auch eine Auslegung des Systems als Multiband-Version denkbar. Ebenso kann man noch über Möglichkeiten nachdenken, wie man dem VDA mehr Gewinn verpassen kann.

Bei 30m und 40m drängt sich die Frage auf, wie denn eine VDA sich gegenüber einem 4-Square schlägt. Bisher haben wir das noch nicht ausgiebig getestet. Alleine der geringere Platzbedarf sowie keine Notwendigkeit von Radials machen das VDA auf diesen Bändern zu einer interessanten Alter-native.



Abb. 43 Das erste portable 40m-VDA der Welt bei VK9DLX auf Lord Howe Island 2014 (Bild: Lagunaria DX Group)



Literaturverzeichnis [1] BAVARIAN CONTEST CLUB. Tipps für HF-taugliche Relais [online]. Verfügbar unter:

http://www.bavarian-contest-club.de/projects/misc_projects/hfrelais.txt [24.03.2017] [2] BEEZLEY, BRAIN K6STI (1995). Antenna Optimizer. Software, V6.54 [3] BÜRKLIN OHG [online]. Verfügbar unter: http://www.buerklin.de [24.03.2017] [4] CEBIK, L.B. W4RNL. Antennas – Service and Education [online]. Website, various articles,

http://www.cebik.com [24.03.2017] [5] CHRISTMAN, AL KB8I & DUFFY, TIM K3LR & BREAKALL, JIM WA3FET (1994). The 160-Meter

Sloper System at K3LR. In: QST, August 1994, pp. 36-38 [6] CONRAD ELECTRONIC SE. Produktkatalog [online]. http://www.conrad.de [24.03.2017] [7] CUTSOGEORGE, GEORGE A. W2VJN (2008). Relays used in Top-Ten Devices Products. private

communications [8] DISTRELEC SCHURICHT GMBH [online]. Verfügbar unter: http://www.distrelec.de [24.03.2017] [9] EDELSTAHL.NIRO VERSANDHANDEL [online]. Verfügbar unter: http://www.edelstahl-niro.de

[24.03.2017] [10] FA-LESERSERVICE (2008). KW-Umschalter für 100W. In: Funkamateur 58 (2008) H.2, S.186...187 [11] FORCE12 INC (2001). K5K Kingman Reef DXpedition with SVDA Switchable Vertical Dipole Ar-

rays [online]. Verfügbar unter: http://force12inc.com/k5kinfo.htm [01.07.2008] [12] GORE (2011). Screw-In Druckausgleichselemente [online]. Verfügbar unter:

http://www.gore.com [24.03.2017] [13] LAU, HARDY DL1GLH (2012). Measurement of the ground conductivity and relative permittivity

with high frequency using a open wire line (OWL) [online]. Verfügbar unter: http://www.dl1glh.de/groundconductivity.html [24.03.2017]

[14] LEWALLEN, ROY W. W7EL (2008). EZNEC+. Software, V5.0.16 2008, http://eznec.com [24.03.2017]

[15] MADAY, MANFRED DC9ZP (2007). Ein Antennenschalter der besonderen Art. In: Funkamateur 56 (2007) H.12, S.1312...1313

[16] MEINKE, GUNDLACH (1992). Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Band 2. 5. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag

[17] MITCHELL, D.C. K8UR (1989). The K8UR Low-Band Vertical Array. In: CQ magazine December 1989, pp. 42...45

[18] MOXON, Les G6XN (1993). HF Antennas for All Locations. Second edition, Potters Bar Herts: Radio Society of Great Britain

[19] PAUL, CORNELIUS DF4SA (2006). Spiderbeam© High Perfomance Lightweight Antennas [online]. Verfügbar unter: http://www.spiderbeam.net [24.03.2017]

[20] PERKIÖMÄKI, JARI OH6BG (2007). VOACAP Quick Guide [online]. Verfügbar unter: http://www.voacap.com [24.03.2017]

[21] PETER BOGNER TECHNISCHER HANDEL-ANTENNENTECHNIK [online]. Verfügbar unter: http://dx-wire.com/ [24.03.2017]

[22] PIETRASZEWSKI, DAVID K1WA (2000). 7-MHz ‘Sloper System’. In: American Radio Relay League (Hg.). Antenna Book, 19th Edition, Newington: American Radio Relay League, Chapter 6 “Low Frequency Antennas”, pp6-32…6-35

[23] REHBEIN, GÜNTER DL3XM (2007). Von DM3XM bis DL0XM – zur Geschichte der Klubstation [online]. Verfügbar unter: http://dl3xm.dl0xm.de/dl0xm.html [24.03.2017]

[24] ROTHAMMEL, KARL Y21BK (1984). Antennenbuch. 10. überarbeitete Auflage, Berlin: Militärver-lag der Deutschen Demokratischen Republik

[25] SEVERNS, RUDY N6LF (2003). Single Support Gain Antennas for 80 and 160 Meters. In: National Contest Journal, March/April 2003



[26] SEVERNS, RUDY N6LF (2004). Getting the Most from Half-Wave Sloper Arrays. In: QEX, Janu-ary/February 2004

[27] SILVERMAN, KENNY K2KW & SCHILLER, TOM N6BT (1998). Verticals for Contest Expeditions [online]. Verfügbar unter: http://www.k2kw.com/verticals/learning.html [24.03.2017]

[28] SILVERMAN, KENNY K2KW (1999). DXpedition Antennas for Salt Water Locations, a Study on 20m Antennas [online]. Verfügbar unter: http://www.k2kw.com/k5k/dxcomp.htm [24.03.2017]

[29] STRAW, R. DEAN N6BV (1999-2001). Antennas Here are Some Verticals on the Beach. In: Amer-ican Radio Relay League (Hg.). Antenna Compendium Vol. 6, First Edition Second Printing, Newington: American Radio Relay League, pp216…225

[30] STRAW, R. DEAN N6BV (1999-2001). Using HF Propagation Predictions. In: American Radio Re-lay League (Hg.). Antenna Compendium Vol. 6, First Edition Second Printing, Newington: Ameri-can Radio Relay League, pp101…111

[31] VOORS, ARI (2008). 4NEC2. Software, V5.8.16, http://www.qsl.net/4nec2/ [24.03.2017] [32] WEIGL, JÜRGEN A. OE5CWL (2007). Sloper-Antennen. 1. Auflage, Baden-Baden: Verlag für

Technik und Handwerk [33] WEIGL, JÜRGEN A. OE5CWL (2007). Umgebungseinflüsse auf Antennen. 1. Auflage, Baden-

Baden: Verlag für Technik und Handwerk [34] WEIGL, JÜRGEN A. OE5CWL/OE6CWL (1988). A Shortened 40-Meter Four-Element Sloping Di-

pole Array. In: ham radio magazine, May 1988, pp74…78 [35] WHELAN, R.C. G3PJT (1988). An Electrically-Steerable Vertical Parasitic Array for 10 MHz. In:

Radio Communication 01/1988, pp24…26/29



Abbildungsverzeichnis Abb. 1 40m VDA bei Y41ZM (Bild: DL3XM) ............................................................................................. 5 Abb. 2 Einige VDAs bei TX5K (Bild: Lagunaria DX Group) ........................................................................ 5 Abb. 3 VDA-Lineup am Strand von Clipperton-Island (Bild: Lagunaria DX Group) .................................. 6 Abb. 4 VDA in der Seitenansicht .............................................................................................................. 7 Abb. 5 VDA in der Draufsicht ................................................................................................................... 7 Abb. 6 Gestreckter Dipol ......................................................................................................................... 8 Abb. 7 Gefalteter Dipol ............................................................................................................................ 8 Abb. 8 Elevationsstrahlungsdiagramm gestreckter Dipol ....................................................................... 8 Abb. 9 Elevationsstrahlungsdiagramm gefalteter Dipol.......................................................................... 8 Abb. 10 Elevationsstrahlungsdiagramm eines VDA über unterschiedlich leitfähigen Böden ................. 9 Abb. 11 EZNEC-Fenster zur Eingabe der Bodeneigenschaften .............................................................. 10 Abb. 12 Skizze des Antennenstandortes bei ZL8X ................................................................................. 10 Abb. 13 Simulation mit unterschiedlichen Bodeneigenschaften - Elevationsdiagramm ...................... 10 Abb. 14 Simulation mit unterschiedlichen Bodeneigenschaften - Azimutdiagramm ........................... 10 Abb. 15 Vergleich Yagi - VDA, durchschnittlicher Boden, Bodenleitfähigkeit 0,005 S/m, Dielektrizitätskonstante 13 ................................................................................................................... 11 Abb. 16 Vergleich Yagi - VDA, Meerwasser, Bodenleitfähigkeit 5 S/m, Dielektrizitätskonstante 80 .... 11 Abb. 17 EZNEC Source bei der Simulation eines VDA ........................................................................... 12 Abb. 18 Koaxkabel der drei offenen Dipole eines VDA ......................................................................... 12 Abb. 19 VDA in der Seitenansicht mit Abmessungen............................................................................ 13 Abb. 20 VDA in der Draufsicht (1...4 Dipole, X Mastabspannungen) .................................................... 13 Abb. 21 12m-GFK-Mast von Spiderbeam für VDAs von 20m bis 10m (Bild: Spiderbeam) ................... 15 Abb. 22 18m-GFK-Mast von Spiderbeam für ein 30m-VDA (Bild: Spiderbeam) ................................... 15 Abb. 23 26m GFK-Mast von Spiderbeam für ein 40m-VDA (Bild: Spiderbeam) .................................... 15 Abb. 24 Mastfuß eines VDA von 10m bis 30m (Bild: Lagunaria DX Group) .......................................... 15 Abb. 25 Kippgelenk für den 26m-GFK-Masten (Bild: Lagunaria DX Group) .......................................... 16 Abb. 26 Mittenisolator als Zeichnung ................................................................................................... 17 Abb. 27 Mittenisolator als Hardware im Einsatz (Bild: Lagunaria DX Group) ....................................... 17 Abb. 28 Isolator aus PTFE (Bild: Lagunaria DX Group) .......................................................................... 17 Abb. 29 Simplexklemme ........................................................................................................................ 18 Abb. 30 Seilende mit Seilspanner und Karabiner (Bild: Lagunaria DX Group) ...................................... 18 Abb. 31 VDA-Ansicht von unten nach oben (Bild: Lagunaria DX Group) .............................................. 18 Abb. 32 Prinzipskizze der Heringschablone: 1. Abspannpunkt Dipol, 2. Antennenmitte (Mast), 3. Abspannpunkt Mast .............................................................................................................................. 19 Abb. 33 Heringschablone für 20m ......................................................................................................... 19 Abb. 34 Prinzipschaltbild der VDA-Antennenumschaltung (inkl. Schutzschaltung gegen Hot-Switching) ............................................................................................................................................................... 20 Abb. 35 Außenansicht des Antennenumschalters (Bild: Lagunaria DX Group)..................................... 21 Abb. 36 VDA-Antennenwahlschalter (Bild: Lagunaria DX Group) ......................................................... 21 Abb. 37 Innenansicht des Antennenschalters (Bild: Lagunaria DX Group) ........................................... 21 Abb. 38 Schellensatz von Spiderbeam (Bild: Lagunaria DX Group) ....................................................... 22 Abb. 39 Montierte Schelle (li.) und mit Klebeband umwickelt (re.) (Bild: Lagunaria DX Group) .......... 22 Abb. 40 Führung der Koaxkabel am Mast (Bild: Lagunaria DX Group) ................................................. 26 Abb. 41 Befestigung der Abspannleinen (Bild: Lagunaria DX Group) ................................................... 26 Abb. 42 Fertig angeschlossene VDA-Umschaltbox (Bild: Lagunaria DX Group) .................................... 27 Abb. 43 Das erste portable 40m-VDA der Welt bei VK9DLX auf Lord Howe Island 2014 (Bild: Lagunaria DX Group) .............................................................................................................................................. 29

Documents

4 Element Vertical Dipole Array - LAGUNARIA DX GROUP · 90° auseinander liegen, kommt man n- ei schließlich derentsprechenden Gegenrichtu n-gen auf insgesamt vier Richtungen. Die