vertikale DX-Antenne für 28MHz

Ich wollte für die oberen Kurzwellenbänder eine vertikale Rundstrahlantenne mit flacher Strahlung
für DX und den lokalen Funkverkehr bauen und dabei den vorhandenen 12,5m Glasfiebermast nutzen.
Neben dem geringen Platzbedarf und den gleichen Gewinn in alle Himmelsrichtungen, gegenüber
einer horizontal aufgehängten Antenne, sollte sie mit wenig Zeit auch mobil auf- und abgebaut werden können.
Die Antenne ist in 30 Minuten alleine aufgebaut und hat sich nun schon mehrfach in der Praxis bewährt.
Für Verbindungen über tausende km und für die lokale Reichweite der Bodenwelle ist eine flache Strahlung
bei etwa 5° bis 15° Elevation notwendig. Neben den Bodeneigenschaften in der näheren Umgebung ist die
Höhe der Einspeisung von entscheidener Bedeutung. Auch ein hoher Standort und frei von Gebäuden und
Bäumen sorgt für optimale Funkerfolge. Außderdem kann man im mobilen Einsatz im Gelände oder
noch besser auf einer kleinen Insel, mit geringen lokalen Störungen, wie zum Beispiel von Schaltnetzteilen rechnen.

Eine horizontale Antenne in 10m Höhe hat, je nach Länge vielleicht in einigen Richtungen ein wenig mehr
Gewinn, aber auch mehrere Richtungen, wo keine nennenswerte Abstrahlung bzw. Empfang erfolgt.
Um den gleichen Elevations-Winkel von der 12,5m vertikalen Antenne zu erreichen muss die horizontale
Variante in 11m Höhe montiert werden.
Es gibt aber noch einen Vorteil, wenn man gute Bedingungen für lokal und dx haben möchte. Es fehlt
bei der vertikalen Antenne, die Empfindlichkeit für Strahlungswinkel von etwa 30° bis 90° über dem Boden.
Das bedeutet, das Stationen aus Europa  und auch steil einfallende "Störungen", deutlich schwächer
empfangen werden. Das kann bis zu 3 S-Stufen ausmachen. Schwache Signale aus einem weiten Kontinent
oder direkt über Bodenwelle, haben so eine bessere Change gehört zu werden.

Ich entschied mich für eine Strahlerlänge von 2x4,2m und 7,8m 550 ohm symmetrischer Leitung.
Der automatische Antennentuner LDG Z pro II kann diese Antenne ab 5,3 MHz anpassen.
Wird diese Antenne als ein vertikaler Strahler mit mindestens ein Radial geschaltet, dann kann man
auch tiefere Bänder im Gelände schnell nutzen.




Wie immer hat eine Antenne grundsätzlich nur zwei Eigenschaften für eine bestimmte Frequenz.
Das ist das Richtdiagramm und der Wirkungsgrad. Weil mehrere Bänder funktionieren sollten,
entschied ich mich für einen vertikalen Doppelzepp mit symmetrischer Leitung und Antennentuner.
Mit einer symmetrischen Leitung und einen guten Antennentuner sind die besten Wirkungsgrade
zu erwarten.

Mit wenig Nachteil kann statt eines symmetrischen Antennentuner auch ein unsymmetrischer Tuner
mit nachgeschalteter Mantelwellensperre genommen werden. Der unsymmetrische Tuner wird so zu
einem symmetrischen Antennentuner. Die Mantelwellensperre hinter einem Antennentuner sieht die
reele Impedanz auf die abgeglichen wird und nicht die kompelexe Impedanz der Antenne.
Also muss der induktive Widerstand nur deutlich höher als 50 ohm bei der entsprechenden Frequenz sein.
Wird die Mantelwellensperre beim senden warm, dann ist sie zu niederohmig auf dieser Frequenz.
Mehrere und andere Ringkerne mit unterschiedlichen Windungszahlen sind hier nützlich.
Ich habe mal die Ki befragt:



Für 1,8 MHz ist zum Beispiel das Material Amidon FT 140(240)-77 gut, dann reichen vielleicht schon zwei unterschiedliche
Ringkerne für alle Bänder.  Für diese Antenne, die erst ab 7 MHz arbeitet, reicht schon eine kleinere Induktivität aus.
Man kann einen vorhandenen und unbekannten Ringkern nehmen, ihn mit einigen Windungen bewickeln und die
Induktivität messen. Oder gleich mit einem mini1300 die Dämpfung auf unterschiedlichen Frequenzen ermitteln.
Ich sehe es als Vorteil, wenn das Gehäuse eines Antennetuners aus Kunststoff ist. So werden die Spulen vom
Metallgehäuse weniger bedämpft und die Anschlüsse müssen nicht extra isoliert montiert werden.
Ein guter Beitrag über Antennentuner und deren Symmetrie ist von DK6NR zu finden:   https://dk6nr.darc.de/   KopplerNr7
Auch die anderen Beiträge sind lesenswert. Leider weilt der OM nicht mehr unter uns.



3 Heringe (keine Fische) in etwa 5 bis 6 m Abstand halten den Mast senkrecht. Die erste Befestigung am Mast
ist fest, mit den richtig abgemessenen Seilen, am schmalen, oberen Ende des größten Teil vom Teleskopmast
angebaut. Also in Höhe der Transportlänge des Teleskopmastes.
Werden die Abspannungsseile zuerst an den Heringen eingehakt, kann man das erste Mastteil alleine aufstellen.
Mit den Seilclips gleicht man dann auf einen stabilen Stand ab und zieht dann nur die oberen Teile raus und
montiert dabei die Draht-Antenne.
Die obere Abspannung ist in der Nähe der Einspeisung mit lösbaren Kabelbinder befestigt.

Für eine flache Abstrahlung mit möglichst kleinen Winkel der Elevation bei einer vertikalen Antenne, müssen
die Strahler 90° zum Boden, also vertikal stehen. Ein Aufbau, mit ein oder mehrere schrägen Radialen sorgt
für etwas mehr Steilstrahlung und der Wirkungsgrad kann sinken. Bildlich gesprochen wird die Antenne so
immer weiter zusammen geklappt bis eine symmetrische Leitung entsteht, die nicht mehr sendet.
Es hat kaum einen Sinn den unteren Strahler schräg in eine Richtung zu montieren, nur um in diese Richtung ein
dB mehr zu erhalten. Das eine dB wird mit einem etwas höheren Elevationswinkel erkauft und auf der anderen
Seite fehlen zwei dB. Die Unterschiede liegen hier im 0,x dB-Bereich und man kann selbstverständlich auch
3 Radiale für die Antenne nutzen, wenn sie nicht allzuweit vom Mast gespannt werden. So können die untern
Strahler bzw. Radiale auch gleich als Abspannung dienen.
Zum Beispiel verkleinert sich die Impedanz eines geraden Dipols von etwa 70 ohm auf 50 ohm, wenn die unteren
Strahler bzw. Radiale wie bei einer GP mit 45° Schräge montiert werden. Für die mechanische Konstruktion und
die problemlose Anpassung an ein 50z-Koaxialkabel ist das Vorteil.
Für maximale Flachstrahlung und Mehrbandbetrieb aber nicht.



Um die Kopplung Strahler-Speiseleitung zu minimieren wird die symmetrische Leitung vom Einspeisepunkt
mindestens 0,5 m waagerecht, also im Winkel von 90° zum Strahler, weg geführt. Mit 2 wieder verwendbaren
Kabelbindern wird eine etwa 1m lange Glasfieberrute bzw. die Spitze einer Angel am Mast befesigt.
An der elastischen Spitze wird die Leitung mit einem Tomatenclip gehalten.
Dadurch ergibt sich ein runder Übergang zur vertikalen Führung.




Das Ganze ist sehr leicht, elastisch und fest genug, um auch starken Wind zu überstehen.
Bei wenig Wind hatte ich einmal problemlos auf die obere Abspannung verzichtet.
Das hängt letztlich von der Stabilität des Teleskopmastes ab.
Der Draht von einem Strahler kann auch von einem Carbonmast getragen werden, solage die Kohlefaser
am Strahlungsende endet. Also nur bis zum Einspeisepunkt und nur bis um Ende des Strahlers.
So kann die obere Spitze des GFK-Mastest aus Carbon bestehen. So wird die Konstroktion leichter und stabiler.



Die symmetrische Leitung kann schnell und preiswert mit den chinesischen Tomatenclips gebaut werden.


Auf aliexpress entdeckte ich Tomatenclips in unterschiedlichen Größen.
Der erste Test mit der Armee-Feld-Leitung (Ackerschnacker) war ein Volltreffer.
Die Clips passen super an diesen Draht. Man braucht sie nur einklicken und sie sitzen
sehr fest. Auch die nächste Größe mit Abstand der Drähte von 7,7cm können mit
einem Klick fest an diesen Durchmesser befestigt werden.
Die Herstellung der symmetrischen Leitung geht so relativ schnell. Nach einem Jahr
waren sie auch noch nicht von der Sonne verbröselt und in der Mikrowelle werden
sie nicht warm und der Preis lässt sich kaum unterbieten.

Die Messung 2024 mit dem Mini1300 der ersten ladderline mit den 6 cm Tomatenclips
und Ackerschnacker ergab etwa 550ohm Impedanz und ein Verkürzungsfaktor VK 0,924.
Der Aufbau der einzelnen Ader bzw. Draht besteht aus 4x0,28mm Cu + 3x0,28mm Fe. 
Bei Länge  von 13,44m und ein Ende kurzgeschlossen (26,88m) wurde in ohmscher Widerstand
von  1,61ohm gemessen, Spreizer alle 27cm ein Tomatenclip. Leitungsabstand 5,2cm.
Ich empfehle ein etwas kleineren Abstand zwischen den einzelnen Spreizer-Clips.

Erste Messung in der realen Praxis mit Strahler nach oben 4,2m und nach
unten 4,0m und 7,8m 550z mit Mini1300:  
Bedeutung:   MHz(Impedanz+falls vorhanden Imaginärteil) - fett ist Resonanz
6,72(11)   7,0(11,8+44)  10,1(190+1240)  14,0(48-513)  17,5(62)   18,1(102+135)  
21,0(360-800)  24,9(50-294)   28,37(75)   28,1(64-34)   28,6(86+20)
Anpassung ist auf allen Bändern ab 5,3 MHz mit dem LDG-Tuner möglich.

Das Richtdiagramm mit EZNEC
Im Freiraum steigt, in Bezug zu einem Dipol, für 2x4,2m die Bündelung der Strahlung
bei 28 MHz auf etwa 2,9dBi. Das Maximum ist bei 2x5/8tel Wellenlänge mit etwa 5dBi.
Wie immer, erzeugen längere Strahler als 5/8tel Wellenlänge Nebenkeulen und die gewünschte
flache Strahlung verliert an Energie. Liegt die Höhe fest, wie in diesem Beispiel mit
12,5m über Grund, dann verringert sich die Flachstrahlung eines 2x5/8tel-Strahlers (2x6,8m),
trotz des höheren Gewinns, weil die Einspeisehöhe über normalen Boden sinkt.
Um einen hohen Gewinn bei 10 bis 13° Elevation bei einer maximalen Spitzenhöhe von
12,5m zu erhalten ergeben sich Strahlerlängen von 2x4m bis maximal 2x5m, nach EZNEC.
Wird mit einen trocknen, normaler Sandboden simuliert, erhält man den maximalen
Gewinn bei 13° von 4dBi. Ist der Boden feuchter, weil zum Beispiel nasses Gras in der
näheren Umgebung vorhanden ist, dann verringert sich das Maximum der Flachstrahlung
vielleicht auf 10° aber leider geht auch der Gewinn  zurück, weil mehr Steilstrahlung entsteht.
Betrachtet man nur den Gewinn bei 7 bis 10° Elevation dann ist der Boden in der Umgebung
fast egal. Mit anderen Worten, diese Antenne funktioniert bei normalen, trocknen oder feuchten
Böden gleich gut.

Strahlungsdiagramm 2x4,2m+7,8m550z up peak 12,5m - vertikal



EZNEC-file

Die Länge der 550z-Leitung habe ich mit dem Programm von DL1JWD  ermittelt. Man sieht, das die Verluste
im 10m-Band und im 17m-Band sehr gering sind. In diesen Werten sind die Verluste der Antenne, der symmerischen
Leitung und des LDG-Tuner, der nur L und C zur Anpassung hat, enthalten.
Andere Längen der symmetrischen Leitung bevorzugen andere Bänder, aber ich wollte das 10m-Band optimieren.
Es kommt auch nicht auf den cm an, denn 7,7m 550z macht kaum ein Unterschied.
Im 40m-Band wird 1/3tel S-Stufe verheizt. Das sind fast 40% der Leistung vom Sender.
Wir haben damit aber trotzdem, mit den 60W, statt 100W abgestrahlter Leistung am CW-Fieldday 2025 auf 7 MHz
erfolgreich gefunkt. Weil es dabei regnete hat die Antenne mit dem Tuner auch den Regen- und Starkwindtest bestanden.
Bei Regen kann unkompliziert eine Kunststoffkiste über den Tuner geschoben werden, wenn die Anschlüssen unten
sind und die Leitungen von unten an den Tuner geschraubt werden.
Die Länge der Speiseleitung erlaubt das bequeme montieren in Brusthöhe des automatischen LDG-Tuner am Mast.


Wirkungsgrad bzw. Verluste der vertikalen Antenne, sym. Leitung, Antennentuner
2x4,2m+7,8m550z up peak 12,5m



Vergleicht man die gemessenen Antennenwerte vom Mini1300 mit den errechenten Werten vom Doppelzepprechner,
erkennt man auf 7 MHz  den erhöhten Widerstandswert der realen Antenne. Hier zeigt sich der elektrische Widerstand
der Antenne, der bei der Rechnung vermutlich geringer angenommen wird. Für den Gesamtverlust könnte das kaum
eine Rolle spielen, denn die Verluste der Spule vom Antennentuner verlagern sich auf die Verluste der Antenne.
Antennentuner haben vor allem bei niedrigen Impedanzen der Antenne höhere Verluste, wegen den
höheren Strömen in der LC-Anpassung, besonders in der Induktivität.
Real muss der Tuner bei dieser Antenne also nur etwa 11 statt 2 ohm anpassen.

Für eine Tophöhe von 16,2m sagt EZNEC,  2x6,3m für optimale Flachstrahlung auf 28 MHz vorraus.
Der Doppelzepprechner 1.0 sagt das 11,2m 550z einen guten Wirkungsgrad auf 28MHz ergeben und bis 7 MHz
sind die Verluste gering. Sogar auf 60m kann damit noch gefunkt werden.
Das untenstehende Bildschirmfoto von EZNEC zeigt eine vertikale Antenne mit 2 x 6,3m Strahler und der
16,2m 550z-Leitung.  Bei dieser Länge ergibt sich eine Resonaz bei 3,5 MHz, die vielleicht eine Anpassung erlaubt.
Das  "Total Field"  zeigt immer die Elevation der Antenne über Boden, unabhängig von den Verlusten der Speiseleitung
und des Antennentuners. Die Werte der Antenne, wie Durchmesser des Strahler, Material und Isolierung sind enthalten.
Diese Antenne habe ich aber noch nicht so aufgebaut und praktisch getestet.

In meinem alten Beitrag "vertikale Multibandantenne" hatte ich den oberen Strahler mit 6,9m und die drei Radiale nach unten
mit 6,7m angegeben. Die zu langen Strahler sind etwa 0,4dBi schlechter als 2x6,3m bei gleicher Spitzenhöhe auf 28 MHz.
Es ergibt sich ein kleiner Gewinn bei Strahlerlängen von 2x4,2m, wenn der unteren Strahler etwas kürzer ist,
in der Simulation mit EZNEC.
Meine erste Konstruktion mit Strahler oben 4,2m und unten 4,0m war ein Zufall und ich hatte dem wenig Bedeutung beigemessen.
Weitere Test sollten aber zeigen, ob es vorteilhaft ist den unteren Strahler ein wenig kürzer zu machen.



Mit größeren Verlusten könnte sogar mit einer 16,2m langen Leitung auf dem 80m-Band gefunkt werden.
Eine Impdanz von etwa 1 ohm auf 3,5 MHz ist zwar sehr gering, aber auch der imaginäre Wert ist relativ klein.
Real wird die Impdanz höher sein und eine Anpassung könnte gelingen.


Hier die Verluste für eine 11,2 m lange 550z - Leitung mit unterschiedlichen Antennentunern



Verwendet man einen symmetrischen Antennentuner bei dem auch die 4 Varianten der LC-Anpassung
geschaltet werden können, kann die Leistung bei bestimmten Verhältnissen steigen.
Bei Typ wird die Art der Schaltung von L und C angzeigt. TP1 bedeutet zum Beispiel Spule oben und  C an der Antenne.



Frage: Wie hoch muss eine 3-Elemente-Yagi für das 10m-Band sein um 6,27dBi bei 10° Elevation zu erzeugen.
Das macht sie dann nur in einer Richtung und auf einem Band und muss gedreht werden.
Antwort: etwa 5m für horizontale Montage und etwa 8m in der Spitze für vertikale Montage


Ein Radial für das 80m-Band
Wird die vertikale Antenne 2x4,2m+7,8m550z als ein vertikaler Strahler geschaltet und ein Radial bzw. Draht von 28 m
mit der Masse des ATU verbunden, dann erhält man eine 80m-Band-Richtantenne. Es ergibt sich ein breites
Strahlungsmaximum in Richtung des Radials. Der vertikale Strahler zeigt die Richtung des Minimums an.
In drei Himmelsrichtungen ist ein brauchbarer Gewinn vorhanden. Das Radial verläuft von 1,3m Höhe bis dicht
über den Boden. Die Impedanzen laut EZNEC sollte der ATU gut anpassen können.




EZNEC-file



Für den Transport von Doppelzepp-Antennen eigenen sich gut Haspeln für die Elektroleitung.