DL7JV

Selbstbau Koaxialkabel Sperrkreise

Ein Sperrkreis ist eine frequenzabhängige elektrische Schaltung aus Induktivität und Kapazität. Bei Erregung mit der Resonanzfrequenz wird der Sperrkreis hochohmig.

Bei vielen Mehrband Antennen werden Sperrkreise eingesetzt. Hier ist der Sperrkreisdipol und die  W3DZZ beispielhaft zu nennen. Kommerzielle Typen sind z.B. Fritzel GPA und FD, Hy Gain AVQ, Diamond CP, Mosley TA.

Der Zweck ist hier die Anpassung mittels elektrischer Verkürzung eines zu langen Antenneleiters auf eine 1/4- Wellenresonanz, bezogen auf die gewünschte Betriebsfrequenz.

Sperrkreise können aber auch zur Dämpfung unerwünschter Signale eingesetzt werden. Ein Anwendungsbeispiel sind Bandfilter die beim gleichzeitigen Betrieb von 2 HF Transceivern auf verschiedenen klassischen Amateurfunkbändern im Contest oder bei DX-peditionen. Dort stehen die Geräte und Antennen auf engstem Raum und können sich gegenseitig Stören. Der Sperrkreis wird direkt in die Antennenzuleitung des gestörten Gerätes geschaltet und ist für die Störfrequenz bemessen..

Sperrkreise haben immer das gleiche Prinzip, können aber auf verschiedene Weise aufgebaut sein:

- Man verwendet eine Luftspule und einen klassischen Kondensator,

- Man verwendet eine Luftspule und einen Kondensator aus Koaxialkabel,

- Man verwendet Koaxialkabel und wickelt eine Spule. Das Kabel hat immer eine eigene Kapazität (z.B. bei RG-58 sind es 100pF pro Meter). Diese Kapazität geht in die Berechnung des Sperrkreises mit ein.

Schema Koaxialkabelsperrkreis

1981 beschreibt W3JIP Sperrkreise aus Koaxialkabel. Die Bauform nach N3GO bietet die größere Bandbreite und hat geringe Verluste (Rothammel Antennenbuch, ARRL Antenna Book).

Berechnung eines Koaxialkabel Sperrkreises

Hierzu hat VE6YP das Programm "Koax Trap Design" geschrieben. Es ist "freeware", und kann von Funkamateuren frei heruntergeladen werden. Diese Programm ist optimal geeignet, um alle Berechnungen vor zu nehmen. In den einschlägigen Fachbüchern findet man Berechnungsformeln, wenn man es selbst berechnen möchte.

Hier eine Tabelle mit den Werten für Koaxialkabel Sperrkreise aus RG-58. Die Windungen liegen dicht aneinander.

Amateurband Windungen Rohrdurchmesser in mm
40 12 3/4 75
30 9 3/4 60
20 6 3/4 45
17 5 3/4 35
15 5 35
12 4 1/2 30
10 3 3/4 30

Da es bei der Materialbeschaffung oft nicht alle Rohrdurchmesser gibt, dient die Tabelle der Übersicht der Proportionen. Die Berechnung sollte in jedem Fall erfolgen.

Eigenbau eines einfachen Koaxialkabel Sperrkreises

Die Herstellung ist denkbar einfach, es sollten aber einige Kriterien eingehalten werden. Man benötigt nur ein geeignetes Kunststoffrohr als Wickelkörper und eine ausreichende Länge Koaxialkabel für den Sperrkreis.

Die Höhe der Sendeleistung entscheidet über den Typ des zu verwendenden Koaxialkabels und damit auch die Baugröße. Bei Resonanz des Sperrkreises ist dieser Hochohmig. Leistung wird in Wärme umgesetzt. Bei zu geringer Dimensionierung erwärmt sich der Sperrkreis und das VSWR steigt stark an.

Für geringe Sendeleistungen "QRP" reicht dünnes Kabel, z.B. RG-174. Für Sendeleistungen bis ca.200 Watt sollte man RG-58 wählen. Soll die Antenne mit hoher Sendeleistung betrieben werden muß das Kabel dicker sein. Hier nimmt man RG-213.

Nach der Wahl des Kabeltyps richtet sich das Gewicht und der Durchmesser des Wickelkörpers. Dickes Kabel hat einen größeren Biegeradius. Rohre mit einem Durchmesser unter 70 mm sind für RG-213 nicht geeignet.

Wird der Sperrkreis mit dem Programm von VE6YP berechnet, kommt das Koaxialkabel nach N3GO auf ein Kunststoffrohr gewickelt. Der Außenleiter 2 ist mit dem Innenleiter 3 in der Mitte verbunden. Eingang, bzw. Ausgang sind die beiden offenen Enden Innenleiter 1 und Außenleiter 4 (siehe oben das Bild "Schema Koaxialkabelsperrkreis").

Der Wickelkörper benötigt, je nach Verwendung als Draht- oder Aluminiumrohr Konstruktion, eine Zugentlastung oder Befestigung. Bei der Länge des Rohres muß dies berücksichtigt werden. Also das Rohr vor dem Bewickeln nicht zu kurz Abschneiden.

In Deutschland baut und vertreibt "Gustav Kelemen" seit Jahren erfolgreich Draht Sperrkreis Antennen. Er fertigt seine Koaxialkabel Sperrkreise aus Teflonkabel und verwendet keinen Wickelkörper aus Kunststoff. Teflonkabel sind Wetter- und Hitzebeständig.

Beispiel, Sperrkreis- Antenne

Soll z.B. ein Antennedraht mit einer mechanischen Länge von 5,2 m für die Frequenzen 28, 21 und 14 MHz als Vertikalantenne an einem 50 Ohm Koaxialkabel betrieben werden, ist bei Erregung mit 14 MHz der Eingangswiderstand niederohmig und die Antenne resonant. Bei Erregung mit 28 MHz ist die Antenne zwar resonant, der Eingangswiderstand ist aber hochohmig und Speisung mit 50 Ohm Koaxialkabel ist nicht mehr möglich. Bei 21 MHz ist weder der Draht resonant, noch passt der Eingangswiderstand.

Für 21 und 28 MHz hat man nun die Möglichkeit 2 Sperrkreise einzufügen. Die Sperrkreise werden dort auf dem Draht eingefügt, wo 1/4 Lambda ist.

Die Drahtlänge von 5,2 m ist 1/4 Lambda für 14 MHz.

Die Drahtlänge von 3,46 m ist 1/4 Lambda für 21 MHz.

Die Drahtlänge von 2,6 m ist 1/4 Lambda für 28 MHz.

Bei 2,6 m wird der Sperrkreis für 28 MHz, bei 3,46 m der Sperrkreis für 21 MHz eingefügt. Für 14 MHz hat der Draht die richtige Länge.

Da in der Praxis die längen der Spulen mit in die Antennenlänge eingeht, werden die genauen Drahtlängen der Antenne experimentell ermittelt. DL8WIG hat hier auf seiner Seite einige Tipps. Die Drähte müssen alle gekürzt werden. Die zu ermittelnden Restlängen der Drähte läßt sich rechnerisch nicht ermitteln, da je nach Aufbaubedingten Umgebungseinflüssen die Werte variieren. Dabei ändern sich die Resonanzpunkte der Sperrkreise nicht, nur die Drahtlängen.

Eigenbau Sperrkreis Antenne für 5 Bänder

Ich habe eine Vertikale Sperrkreis Antenne aus Draht für die 5 Amateurfunkbänder 12,15,17,20 und 30m gebaut.

Die Antenne hat eine Länge von 7,2 m, ist sehr leicht und wird zum Transport auf eine Plastikspindel gewickelt.

Die Sperrkreise sind aus RG-174 und für kleine Sendeleistungen bis 30 Watt ausgelegt.

Die Sperrkreise habe ich im inneren des Rohres verlötet.

Die Abstimmung der Drahtlängen war etwas schwierig und wurde mit einem Antennenmeßgerät von MFJ-269 durchgeführt. Um die Drahtlängen zwischen den Sperrkreisen auf die richtige Länge zu schneiden verwendete ich Lüsterklemmen. Später verlötete ich die Stellen und isolierte sie mit Schrumpfschlauch.

Zuerst wird 12 m eingestellt, gefolgt von 15 m. Dann 17 m und 20 m. Zuletzt kommt dann 30 m. Bei  der gesamten wirksamen Länge der Antenne zählen die elektrischen Längen der Spulen mit.

Bei Vertikalantennen entscheidet natürlich ein gutes Erdradialnetz über VSWR und die Abstrahlung der Antenne.

Zwei solcher Antennenstrahler können auch als Dipol Verwendung finden. Dann müßte hier allerdings die Zugentlastung verbessert werden.

Christian, DL7JV - July 2007

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Links zum Thema "Koax-Traps":

http://www.qsl.net/ve6yp/CoaxTrap.html

Software "Coax Trap Design" von VE6YP

http://www.qsl.net/df1pu/ant/trap.htm

http://www.mydarc.de/dl8wig/ANTENNE/ANTENNE.HTM

http://www.kelemenantennen.de/Kelemen-Shop/index.html?drahtantennen_w3dzz.htm

http://www.vfo-magazin.de/index.pl/filter_dmpfungsglied_vorverstrker_preselektor_oder_gehts_auch_ohne__08/2000

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