Dieser Bericht ist die Originalfassung eines Artikels für die cq-DL 7/2001. Da dieser  gekürzt wurde, vor allem wurden wichtige Bilder weggelassen, wird hier der von mir ursprünglich eingereichte Artikel aufgeführt.

8-Element-Yagi für 2m in 28-Ohm-Technik  

Nachdem die Grundlagen für die 28-Ohm-Technik schon beschrieben wurden [1],soll nun eine erprobte Antenne zum Nachbau vorgestellt werden. Diese Antenne wird als vertikal gestockte 2er-Gruppe für Portabelbetrieb und Fielddays im OVF28 eingesetzt und wurde bisher noch nicht in der Literatur beschrieben.  

Bild 15

 Elektrische Daten

Angestrebtes Ziel war, bei einer Boomlänge knapp über 2Lambda einen Gewinn von12dBd zu erreichen. Dazu sind nur 8 Elemente notwendig, deutlich weniger als bei den meisten kommerziell angebotenen Antennen, was bei Vergleichen zu beachten ist. Möglich wird dies durch einen schnellen Übergang auf maximal mögliche Direktorabstände [3].

Da die Antenne nur für SSB und CW eingesetzt wird, sind die Daten für die untere Bandhälfte optimiert. Zwischen 144 und 145MHz liegt das SWR unter 1,2, darüber steigt es bis auf 1,8 am oberen Bandende an. Die Rückdämpfung ist mit 22dB recht ordentlich, ein noch besseres Richtdiagramm hätte eine Gewinnminderung oder schlechteren Anpassungsverlauf zur Folge gehabt.

Die von "YO" [2] geplotteten Daten wurden meßtechnisch überprüft, soweit es mit Amateurmitteln möglich ist. Dazu wurde das Richtdiagramm mit dem in [3] beschriebenen Verfahren aufgenommen. Eine weitere Analyse mit "EZNEC" [4] bestätigt die Werte recht genau.

Alle wichtigen Eigenschaften werden in den Abbildungen 1-4 zusammengefaßt. Sie zeigen Gewinnverlauf, Anpassung ("SWR-Kurve"), Rückdämpfung und den reellen Wert des Fußpunktwiderstandes Z im Bereich zwischen 144 und 145MHz. Er hat genau 28Ohm +/-j0 bei 144,3MHz.    

Die von "YO" geplotteten Richtdiagramme gelten für Montage mit horizontaler Polarisation. Bild 5 zeigt das Azimuthdiagramm (E-Ebene), das mit Amateurmitteln vermessen und überprüft wurde. Aus Bild 6 geht das Elevationsdiagramm (H-Ebene) hervor. Mit Hilfe von "EZNEC" wurde das räumliche Strahlungsfeld ermittelt (Bild 7).  

Bild 5:

Bild 6:

Bei eventuellen Vergleichen mit den Darstellungen für andere Antennen ist zu berücksichtigen, daß manche Hersteller eine lineare Polarkoordinatendarstellung bevorzugen. Dabei sehen Neben- und Rückkeulen viel freundlicher aus, obwohl sie meist viel größer sind als bei der hier beschriebenen Antenne! Die Bilder 5-7 haben einen logarithmischen Maßstab, damit gerade diese Nebenzipfel deutlicher erkennbar sind.  

Bild 7:

Die gesamte Strahlungscharakteristik in räumlicher 3D-Darstellung (Maßstab logarithmisch!)

(EZNEC-Plot)

 Der mechanische Aufbau

Als Boom wird ein Alu-Vierkantrohr 20x20x1,5mm mit 4,37m Länge verwendet. Dabei ist kein Unterzug und auch keine Abspannung notwendig. Die parasitären Elemente bestehen aus 8x1mm Alurohr, der Strahler aus 12x1mm. Dies minimiert Skineffekt- und ohmsche Verluste und schafft eine ausreichende Breitbandigkeit, um die Nachbautoleranzen nicht zu kritisch werden zu lassen.

Reflektor und Direktoren werden mit Polyamid-Haltern der Fa. Konni [5] und 3mm-V2A-Schrauben befestigt. Dazu finden nur die preiswerten Unterteile Verwendung (Bild 9). Dies ist dieselbe Befestigungstechnik, wie sie bei den Yagis der Fa. Wimo [6] verwendet wird. Andere Befestigungsvarianten bedingen grundsätzlich andere Elementlängen, weshalb davon abgeraten wird.

Bild 10 zeigt die Elementlängen und -abstände. Die angegebenen Maße beziehen sich auf die Elementmitte und damit auf die zu bohrenden 3mm-Löcher. Es handelt sich bei den Längen der Direktoren 5 und 6 nicht um einen Druckfehler, dies muß wegen möglicher Mißverständnisse klargestellt werden. Die Ursache liegt in der Optimierung des Stromprofils (Bild 11). Die theoretischen Grundlagen dazu werden in [3] erläutert.  

Bild 11:

Stromprofil

Zur Montage von Anpaßkabel und Buchse eignet sich gut eine Elektroinstallationsdose IP54. Um dem Nachbauer die Mechanik deutlich zu machen, zeigen die Bilder 12 und 13 die geöffnete Dose von der Oberseite und die Unterseite. Wichtig für die Mantelwellensperre ist, daß die Koaxbuchse (N-Norm) durch zwei Lötfahnen und eine selbstschneidende V2A-Schraube so kurz wie möglich am Boom geerdet wird.

 Um sicher zu gehen, daß die Anpaßleitung richtig bemessen wurde, ist ein Prüfen vor dem Anschluß des Strahlers zu empfehlen. Dazu wird ein Abschlußwiderstand von 28Ohm, gebildet aus 2x56Ohm-Widerständen (2Watt, Metalloxidschicht) eingesetzt. Das andere Ende des Transformationskabels wird schon an die geerdete Koaxbuchse angeschlossen. Zwischen 144 und 145MHz darf kein Rücklauf meßbar sein. Wer ein im Frequenzbereich erweitertesb Handfunkgerät zur Verfügung hat, kann sehr gut durch Interpolation die exakte Arbeitsfrequenz bestimmen. Die Proportionen der 8-Element-Yagi ergeben sich aus Bild 14.

 Eventueller Abgleich

 Dieser beschränkt sich nur auf eine mögliche Längenkorrektur beim Strahlerelement, die durch die individuelle Mechanik bedingt sein kann. Dazu sollte zunächst jede Elementhälfte 2mm länger gelassen werden. Dann wird in der Betriebshöhe (mindestens 3m über Grund, freie Umgebung) das SWR aufgenommen. Durch vorsichtiges Verkürzen der Enden (Abfeilen) sollte ein Ergebnis praktisch ohne Rücklauf in der unteren Bandhälfte möglich sein. Sollte ein deutlich höheres SWR vorliegen, kann nur ein Fehler in den Längen oder Abständen vorliegen. Diese sind noch einmal genau zu überprüfen. Ein Verändern der Parasitärelemente ist in diesem Fall sinnlos und schadet dem Antennensystem!

 Abschließende Betrachtungen

 Beim Vergleich des Gewinns von 12dBd mit den Angaben bei käuflichen Antennen sollte man Vorsicht walten lassen. Auch wenn seriöse Hersteller ihre in der Vergangenheit zum Teil weit übertriebenen Gewinnangaben nach unten korrigiert haben, halten sie einer Überprüfung mit YO oder EZNEC meist nicht stand.

 Eine gute Möglichkeit, den zu erwartenden Maximalgewinn bei vorgegebener Boomlänge bei Yagis zu bestimmen, bietet eine Formel von Tom Ring, WA2PHW, die sich durch Analyse vieler Hochgewinn-Yagis ergeben hat:

 G = 10 * log(5,4075 * B + 4,25)  

 Dazu wird für B die Boomlänge in Lambda eingesetzt und es werden gut leitfähige Elementmaterialien wie Aluminium zugrundegelegt. Ab einer Länge von 2 Lambda ergibt die Formel eine realistische Aussage. Keineswegs immer wird dieser Wert erreicht, weil ein schlechtes Design oder HF-technisch ungeeignete Materialen für die Elemente verwendet werden, wie z.B. sehr dünner Edelstahl. Die hier vorgestellte Yagi liegt 0,1dB über dem WA2PHW-Wert. Einen objektiven Vergleich bietet die VE7BQH-Liste [7], in der viele bekannte Yagis aufgeführt sind.  

 Literatur:

[1] Steyer, M. (DK7ZB): UKW- und Kurzwellen-Yagis in 28-Ohm-Technik, CQ-DL 6/2001, S. 433

[2] PC-Programm "YO" (Version 7.2) von Brian Beezley (K6STI), Linda Vista Drive, San Marcos, CA 92069, USA

[3] Steyer, M. (DK7ZB): Konstruktionsprinzipien für UKW-Hochgewinn-Yagi-Antennen, FUNKAMATEUR 2/1999 und 3/1999

[4] PC-Programm "EZNEC" (Version 3.0.9) von Roy Lewallen (W7EL),  PoBox 6658, Beaverton, OR 97007

[5] Fa. KONNI, Michelrieder Str. 8, 97839 Esselbach

[6] Fa. WIMO, Am Gäxwald 14, 76863 Herxheim

[7] Edwards, L. (VE7BQH): VE7BQH-G/T-Chart, Issue 28, Internet z.B.  WWW.QSL.NET/DK7ZB/VE7BQH.HTM