Konstruktionsprizipien für UKW-Hochgewin-Yagis Speisetechnik der Yagis Yagis konstruieren mit de Programm "YA" DK7ZB-Yagis und Selbsterkärung Kurze 50MHz-Yagis
5-El.-2m-Yagi 28 Ohm 5+6-El.-2m-Yagis 50 Ohm 8-Ele.-2m-Yagi 28-Ohm 70cm-Yagis Vorträge Weinheim

Das Konstruieren von Yagi-Antennen mit dem Programm YA von K6STI

Grundlage dieser Webseite ist mein Artikel in der Zeitschrift "funk" (Ausgabe 11/99). Das Programm ist zusammen mit diversen Files unter Download als YAGI.ZIP zu finden.  

Lieben Sie auch Spiele mit dem Computer? Wenn ja, sollten Sie sich unbedingt mit dem Programm „YA“ auseinandersetzen! Es ist für einen Funkamateur viel spannender als fast alle Spiele, die ich kenne, läßt sich allein und gegen einen Gegner „spielen“ und man lernt dabei ausführlich Zusammenhänge über Yagi-Antennen. Es ist eine interessante Sache, zum Beispiel für eine festgelegte Boomlänge die Antenne mit den besten technischen Daten zu finden.  Hier kann man seine Fähigkeiten auch mit denen eines Konkurrenten vergleichen.

Nun, Spaß beiseite, es geht durchaus um einen ernsten Hintergrund. Das Programm YA (Yagi-Analysis) liegt neben weiteren interessanten Sachen dem ARRL-Antenna-Book [1] bei. Geschrieben wurde es von Brian Beezley, K6STI. Es orientiert sich an den vom renommierten amerikanischen Lawrence Livermore National Laboratory entwickelten NEC-Grundlagen (Numerical Electromagnetics Code).

NEC ist Grundlage für professionelle Programme, YA ist aber erheblich schneller und fast genauso exakt. Die errechneten Gewinne sind +/- 0.05dB konform mit NEC, die Rückdämpfung weicht um maximal 1-2dB davon ab. Für Amateurzwecke sind die Simulationen jedenfalls optimal und weitaus genauer als das, was selbst mit professioneller Antennenmeßtechnik erfaßbar ist.

Benötigt wird mindestens ein 286er-Rechner, besser und wesentlich schneller läuft das Programm mit modernen Prozessoren hoher Taktfrequenz. Ein mathematischer Coprozessor kann bei 286er- und 386er-Rechnern erheblich zur Beschleunigung beitragen. Ab einem Pentium-Prozessor mit 100MHz Taktfrequenz wird das Konstruieren von Yagis zum Vergnügen!

Eine im ASCII-Code beigefügte Dokumentation, allerdings in Englisch, erläutert ausführlich die  Grundlagen des Programms. Auf 15 Seiten mit einem Stichwortverzeichnis am Ende werden Hilfestellungen und Anleitungen zur Bedienung gegeben. Sinnvollerweise sollte man sich diese vor dem Programmstart ausdrucken und sich mit den wichtigsten Punkten vertraut machen, zumal es nicht nur um die Bedienung, sondern auch um die theoretischen Grundlagen zu den einzelnen Programmteilen geht.

Berechnen kann man Antennen von der Kurzwelle bis in den SHF-Bereich, es wird das gesamte Spektrum der für uns Amateure interessanten Yagis abgedeckt. Je mehr Elemente berechnet werden sollen, desto länger dauert natürlich das Verfahren, weil sich sehr viele Faktoren gegenseitig beeinflussen.

Die theoretischen Grundlagen

Ehe man sich mit Yagi-Antennen beschäftigt, sollte sich zunächst mit den ver-schiedenen, sich gegenseitig beeinflussenden Parametern vertraut machen. Die prinzipielle Wirkungsweise von Yagis wird hier als bekannt vorausgesetzt. Wer sich für die Grundlagen interessiert, sollte zur „Bibel“ des antennenbegeisterten Funkamateurs greifen, dem „Rothammel“ [2].

Für  Yagis sollte man einige klare Regeln berücksichtigen:

·        Maximaler Gewinn ergibt ein schlechtes Vor-/Rückverhältnis und ein Aufzipfeln mit Nebenkeulen bei mehren Direktoren. Ein V/R-Verhältnis von > 20 dB und ein sauberes Richtdiagramm werden mit einem etwas niedrigeren Gewinn erkauft.

·        Maximaler Gewinn bei guter Rückdämpfung bei einer kurzen Yagi (3-4 Elemente) führt zu einem niedrigen Widerstand beim gespeisten Element (ca.  10-30 Ohm). Umgekehrt führt ein unverstimmtes Speiseelement mit 50 Ohm (gestreckter Dipol, bzw. Faltdipol mit 200 Ohm) zu verringertem Gewinn, aber größerer Bandbreite und unkritischen Nachbaueigenschaften.

·        Maximaler Gewinn erfordert eine abnehmende Länge der Direktoren bei zunehmendem  Direktorabstand. Stärkere Längenverkürzung der Direktoren führt zu größerer Bandbreite, geringfügigere Verkürzung ergibt höhere Gewinne auf Kosten einer abnehmenden Bandbreite.

·        Für eine gegebene Boomlänge ist eine minimale Elementzahl möglich. Weitere Elemente mit engerem Abstand erhöhen unter keinen Umständen den Gewinn, beeinflussen aber Bandbreite, Fußpunktwiderstand und Rückdämpfung.

·        Besonders leistungsfähige und leicht konstruierbare Lösungen für Yagis ab etwa 5 Elementen können sich bei relativ kurzen Abständen von Reflektor und Direktor 1 zum gespeisten Element ergeben.

·        Ein nahe zum Strahler montierter erster Direktor erhöht den Speisewiderstand, verstimmt aber auch das gespeiste Element so, daß es verlängert werden muß.

·        Nicht jede beliebige Antennenlänge ergibt immer eine sehr gute Rückdämpfung.

·        Der am weitesten vom Strahler entfernte Direktor beeinflußt entscheidend die gesamten Antenneneigenschaften und bedarf besonderer  Aufmerksamkeit bezüglich der Länge und des Abstandes.

·        Etwas dickere Elemente für UKW (6-10mm für das 2m-Band) sind vorzuziehen, da die Bandbreite zunimmt und beim Nachbau die  Toleranzen etwas größer sein können. Dünne Elemente führen zu schmalbandigeren Antennen, auch der Skin-Effekt macht sich schon deutlich bemerkbar. Bei kürzeren Antennen spielen Windlast und geringfügig höheres Gewicht keine Rolle. Erst bei sehr langen Yagis werden diese Faktoren entscheidend. Von schlecht leitenden Metallen wie Stahl ist abzuraten [3], zumal die Elemente auch noch sehr dünn sind. So ergeben sich zwar langlebige, korrosionsfeste Elemente, man verliert aber schon auf 144 MHz bis zu 0,5 dB des möglichen Gewinns.

·        Die „magische“ Grenze von 10dBd Gewinn erfordert mindestens eine Antennenlänge von 1,1 Lambda. Dabei ist die Bandbreite noch sehr schmal und reicht zum Beispiel nicht für das gesamte 2m-Band aus! Für die meisten Amateurbänder muß daher für diesen Gewinn eine Länge von mindestens 1,2 Lambda angesetzt werden.

·        Ab einer Länge von 1 Lambda ergibt eine Verdopplung der Antennenlänge einen maximalen Gewinnzuwachs von etwa 2,3-2,4 dB. Damit liegen folgende maximale Positionsmarken für die Antennenlängen ziemlich eindeutig fest: Bei 1 Lambda 9,5 dBd (erreichbar mit 5 Elementen), bei 2 Lambda 11,8 dBd (erreichbar mit 8 Elementen), bei 4 Lambda 14,2 dBd (erreichbar mit 12 Elementen). Mehr Elemente als die angegebenen bringen unter keinen Umständen bessere Antennengewinne, sind aber u.U. für bestimmte Optionen (z.B. 50 Ohm-Strahlungswiderstand oder hohe Rückdämpfung) notwendig. Erheblich mehr Elemente als die hier genannten sind unnötig und entsprechen wohl dem immer noch weit verbreiteten Aberglauben, daß der Gewinn einer Antenne von der Elementzahl abhängig sei.

Daß dies nicht so ist, hat mir im QSO vor 30 Jahren schon Günther Hoch (DL6WU) erläutert, dessen grundlegende Untersuchungen [4, 5] neben anderen mit in die Konstruktionstechniken leistungsfähiger Yagis eingeflossen sind.

 Sollten beim Vergleich von Antennendaten kommerzieller Hersteller andere Aussagen zum Vorschein kommen, gibt es nur zwei Gründe dafür. Einmal entspringen sie dem Wunschdenken der Verkäufer (und auch der Käufer!), außerdem sind Gewinnangaben in dB wohl häufig als dbu oder dbv anzusehen (U für Utopie, V für Verkauf...). Vor allem bei Kurzwellenantennen wird gelogen, daß sich die Elemente biegen!

Zur Praxis mit YA

Die aufgeführten Kenntnisse zu Yagi-Antennen sollte man schon haben, damit man beim Konstruieren nicht zu sehr im Dunklen tappt. Vor allem geht es um die wichtigen Antennenparameter Gewinn (bei YA in dBi oder dBd möglich), das Vor-/Rück-Verhältnis (F/R, bzw. F/B), den Fußpunktwiderstand und die Bandbreite.

Sinnvoll ist es, sich aus den Antennenbüchern, z.B. dem von Rothammel, ein vorgegebenes Design für eine bestimmte Frequenz herauszusuchen und das Programm damit zu konfrontieren. Geeignet ist zum Einstieg eine 3-Element-Yagi. Durch Verändern von Elementlängen und -abständen bekommt man recht schnell ein Gespür dafür, wie sich die einzelnen Faktoren beeinflussen lassen.  Außerdem merkt man schnell, daß Antennen älteren Datums meist nicht optimale Eigenschaften aufweisen.

Eine weitere Möglichkeit ist das Laden von auf der Diskette vorhandenen Files ( xxx.YAG), die nach Programmstart per Auswahlmenue mit den Pfeiltasten (Mausbedienung nicht vorgesehen) angeboten werden. Ansehen kann man sich Elementlängen und -abstände, Fußpunktwiderstand, Gewinn, Rückdämpfung und SWR. Man kann Mittenfrequenz und obere und untere Eckfrequenzen (frei wählbar) festlegen. Mit den Tasten „Entfernen“ und „Einfügen“ läßt sich die Zahl der Elemente verändern, allerdings muß man dann alle vorhandenen Längen wieder korrigieren. Sollen die Rechenergebnisse beschleunigt werden, kann man auch nur eine Frequenz wählen, dann berücksichtigt YA bei den Diagrammen einen Frequenzbereich von +/- 0,5%. Nun aber zum konkreten Arbeiten mit YA. Eingegeben werden müssen jeweils die Längen einer Elementhälfte (!)und die Abstände der Elemente untereinander.

Grundmenue

Im Grundmenue werden im Überblick die Strahlungskeulen der Mittenfrequenz und der oberen und unteren Eckfrequenzen gezeigt. Zusätzlich erscheinen folgende Angaben für alle drei Fälle: Frequenz, Gewinn, F/B oder F/R-Verhältnis, Speiseimpedanz (reeller und Blindanteil) und Stehwellenverhältnis (Abb. 1).

Hierzu sind einige Anmerkungen notwendig, damit man die die Werte richtig interpretieren kann. Über die Eckfrequenzen erhält man einen Überblick über die Bandbreite der Yagi und darüber, ob der Strahler zu lang oder zu kurz ist.  Im Idealfall erscheint nur ein reeller Widerstand. Ist das Element zu kurz, so wird ein kapazitiver Blindanteil mit -j angegeben. 50-j14.5 bedeutet zum Beispiel, daß ein kapazitiver Blindanteil (Reaktanz) von 14.5 Ohm vorhanden ist und daß das Speiseelement verlängert werden muß. Umgekehrt deutet +j auf ein zu langes Element mit induktivem Blindanteil hin, das verkürzt werden muß.

Die Rückwärtsdämpfung kann in zwei Varianten gewählt werden: F/R (Front to Rear) bezieht sich auf den gesamten hinteren Antennenbereich zwischen 90 und 180 Grad (symmetrische Keule vorausgesetzt), F/B (Front to Back) nur auf die Rückwärtsstrahlung bei 180 Grad. Aussagekräftiger ist in der Regel F/R, weil auch Nebenkeulen mit erfaßt werden.

Um alle möglichen Optionen aufzuzeigen, fehlt hier der Platz, dazu muß man sich mit dem leicht verständlichen Menue selbst auseinandersetzen. Es soll nur noch auf eine Besonderheit hingewiesen werden, der häufig zu wenig Beachtung geschenkt wird: Bei Kurzwellenantennen muß man die Staffelung der Durchmesser bei ineinandergeschobenen Rohren angeben („Tapering“). So können notwendige mechanische Vorgaben gleich mit in die Berechnungen einfließen. Abweichungen bei diesen Parametern können erhebliche Änderungen der Antennendaten zur Folge haben! Hiermit wurde bei Bauanleitungen in der Vergangenheit recht großzügig umgegangen, was u.U. ein Grund für manche Mißerfolge sein könnte.

Auch kleine Durchmesser, wie z.B. 2mm für einen Drahtbeam können verwendet werden. So kann man für einen eventuellen freien Platz eine Richtantenne aus Draht für die niedrigeren Frequenzen konstruieren.

Graphische Darstellung der Antennenkenngrößen

Für einen genaueren Überblick kann die Option „Graph“ gewählt werden, dazu werden weiter hinten noch genaue Beispiele gegeben. Im gewählten Frequenzbereich werden Gewinn (Forward Gain) in dBd oder dBi, F/R bzw. F/B, SWR und Impedanzverlauf in vier verschiedenen Koordinatensystemen angezeigt. Bei richtiger Interpretation der Kurven hat man aussagefähige Daten über die Antenne.

Auf dem gesamten Bildschirm läßt sich mit der Funktion „Plot“ die Strahlungskeule sowohl in der horizontalen als auch der vertikalen Ebene angeben. Als Beispiel soll Abb. 2 dienen, diese bezieht sich auf eine 5 Element-Yagi für das 50MHz-Band, die in [6] beschrieben wurde. Gezeigt ist das Diagramm in der Horizontalebene. Das gewählte polare Koordinatensystem verwendet die gleiche logarithmische Einteilung wie die Antennendiagramme in den ARRL-Publikationen. Dies ermöglicht eine unmittelbare Vergleichbarkeit. Mit der Funktion „PrintScreen“, die jeder Rechner hat, lassen sich die Abbildungen mit Hilfe eines Druckers in kommerzieller Qualität festhalten.

Anpassung (Match): Hier bietet YA insgesamt vier verschiedene Möglichkeiten an.

1.  Perfect Match: Dies ist ein idealisierter Fall, der davon ausgeht, daß mit einem Netzwerk ein SWR von 1.0 auf der gewählten Frequenz eingestellt wird.  Mögliche Reaktanzen (Blindanteile) werden damit kompensiert. Ausgehend von diesem Fall kann man sich schon über die sonstigen Eigenschaften der Antenne ein Bild machen, ehe man sich für eine konkrete Anpassung entscheidet. Direkt verwenden läßt sich diese Option für 50Ohm-Anpassung über einen 1:1-Balun oder die DK7ZB-Speisung für Impedanzen von 28, 18 oder 12,5 Ohm [7]. Weniger als 12 Ohm sollten sich nicht ergeben, da in diesen Fällen die Verluste erheblich ansteigen können.

2.  Hairpin Match: Diese Art der Anpassung ist von Antennen der Firma High-Gain bekannt, von der sie als „Beta-Match“ bezeichnet wird. Es handelt sich um eine parallel zum Einspeisepunkt liegende Haarnadelschleife, die ein L-Netzwerk darstellt. Niedrigere Speisewiderstände lassen sich damit auf 50Ohm oder 200Ohm transformieren, ein Balun 1:1 (bzw. 4:1) paßt dann das Koaxkabel an die Antenne an. Länge, Durchmesser und Abstand werden so lange variiert, bis ein reller Widerstand von 50Ohm erscheint. Zu beachten ist allerdings, daß die durch die Schleife einfließende Induktivität dazu führt, daß beide Strahlerhälften verkürzt werden müssen.

3.  Gamma Match: Diese wohl allgemein bekannte Einspeisungsmöglichkeit nutzt die Tatsache, daß an einem in der Mitte geerdeten Strahler jeder beliebige Punkt, auch der von 50Ohm, abgegriffen werden kann. Die Zuleitung (Gammarohr) wirkt als zusätzliche Längsinduktivität, die durch einen Serienkondensator kapazitiv weggestimmt werden muß. Recht schnell findet man durch Variation von Länge und Serien-C den Punkt eines reellen 50Ohm-Abschlusses.

4.  T-Match: Hier wird ein doppelter Abgriff auf beiden Strahlerhälften vorgenommen. Man kann beispielsweise den 200Ohm-Punkt suchen und dann mit einem Balun 4:1 den Übergang auf das Koaxkabel herstellen. Interessant ist der Fall, durch Verschieben der T-Abgriffe an die Strahlerenden einen Faltdipol darzustellen. Allerdings ist bei dieser Form der Speisung ungünstig, daß zwei Zuleitungsinduktivitäten zum gewählten Impedanzpunkt auch durch zwei Kapazitäten ausgeglichen werden müssen. Dadurch entsteht nicht nur eine mechanisch aufwendigere Konstruktion, es sind auch noch zwei Kondensatoren und ein Balun notwendig.

 Wie geht man nun für die Praxis vor? Für eine direkte Speisung über einen Balun 1:1 muß man mit der Einstellung „Perfect Match“ die Antenneneigenschaften so lange variieren, bis sich ein Fußpunktwiderstand von 50 Ohm +/- j0 einstellt. Konstruiert man Antennen mit niedrigeren Strahlungswiderständen, nutzt man die anderen Anpassungmöglichkeiten. Weitere Hinweise für die Praxis finden sich bei den aufgeführten Antennen.

 Praktische Beispiele

Damit die Selbstbauer und Praktiker etwas in die Hand bekommen, sollen drei verschiedene Yagi-Typen für das 2m-Band demonstrieren, wie man beim Konstruieren von Yagis vorgeht. Grundsätzlich gibt es nahezu unendlich viele Kombinationen von Längen und Abständen bei einer 3 El.-Yagi, die zu einem Gewinn im Bereich 5-7,5dBd führen. Was sich jeweils ändert, sind Anpassung, Bandbreite, Widerstand und Rückdämpfung.

Alle Antennen wurden gebaut, es zeigte sich, daß sich vor allem Anpassung, Rückdämpfung und SWR-Verlauf stimmen, was sich mit Amateurmitteln leicht überprüfen läßt. Insofern kann auch davon ausgegangen werden, daß die Aussagen zum Gewinn korrekt sind.

Das Grundschema der 3 Element-Yagis ist in Abb. 3 angegeben. Die Tabelle führt die Elementlängen und -abstände auf. Zusätzlich faßt sie in Kurzdarstellung die wichtigen Antenneneigenschaften zum direkten Vergleich zusammen. Die ausgedruckten Graphen belegen hervorragend die jeweiligen unterschiedlichen Konzepte. Dabei werden die oben angeführten allgemeinen Aussagen zu Yagis deutlich bestätigt. Alle Elemente bestehen aus Alurohr mit 10mm Durchmesser. Die Werte für YA beziehen sich auf isolierte Halterung, wobei eine. Halteschraube zwar die galvanische Verbindung zum Boom herstellt, aber die Elementmitte nicht auf dem Boom aufliegt. Wird eine Montage durch einen 20x20mm-Vierkant-Alu-Boom durchgeführt, müssen in diesem Fall 5mm als Korrekturfaktor an Länge zugegeben werden. Bei längeren Yagis ist dieser Faktor nicht unproblematisch, weil er elementabhängig ist. Bei Kurzwellenantennen kann er in der Regel vernachlässigt werden. Die praktischen Lösungen beim Antennenbau wurden schon in getrennten Artikeln in der „funk“ vorgestellt [x, x].

Typ 1 bestätigt die Tendenzen kurzer Yagis, die für 50Ohm-Anpassung gelten:

Sehr große Bandbreite durch die Notwendigkeit eines stark verlängerten Reflektors und eines stark verkürzten Direktors. Dabei ergibt sich eine gute Rückdämpfung, aber ein niedriger Gewinn, der 5dBd kaum übersteigen kann.  Die Übersicht der Antennenparameter wird aus Abb. 4 deutlich.

 

Typ 2 ergibt für deutlich höheren Gewinn bei noch ausreichender Bandbreite und sehr guter Rückdämpfung einen abgefallenen Speisewiderstand von 28 Ohm. Dies erfordert eine Gamma-Anpassung, eine Haarnadelschleife oder die relativ leicht realisierbare DK7ZB-Anpassung, die in [7] beschrieben wurde und auf die hier nicht näher eingegangen werden soll. In Abb. 5 sieht man die Zusammenfassung der Eigenschaften. In der Praxis ist diese Antenne wohl die geeignete Wahl.

Typ 3 zeigt deutlich auf, daß der maximale Gewinn einer 3 Element-Yagi im äußersten Fall etwa 7,5dBd betragen kann. Dies ist verbunden mit einer extremen Bandbreiteneinengung, nur ein Teil des 2m-Bandes wird abgedeckt. Die 7,5dBd werden zusätzlich mit dramatisch abgefallener Rückdämpfung erkauft. Man muß sich vor Augen halten, daß 8dB hier bedeutet, daß die Antenne von hinten etwa so viel Empfangsspannung aufnimmt wie ein Dipol!

Man sollte sich schon die Mühe machen und Abb. 6 mit den Daten der anderen zwei Antennen vergleichen. Beachtet werden muß, daß hier abweichend von 1 und 2 nur der Frequenzbereich von 144-145MHz gewählt ist.

Der Speisewiderstand ist auf 12,5 Ohm abgesunken. Es bieten sich drei Möglichkeiten des Übergangs auf 50Ohm-Koaxkabel an, allerdings sind dabei u.U.  schon spürbare Verluste zu erwarten:

1.  Gamma-Anpassung

2.  Faltdipol mit vierfachem Widerstand von 50 Ohm, der allerdings ein Symmetrierglied erhalten muß.

3.  Die DK7ZB-Speisung über ein Anpassungsglied mit Mantelwellensperre aus zwei parallel geschalteten 50Ohm-Kabeln von Viertelwellenlänge.

 Es treibt dem kritischen OM die Tränen in die Augen, wenn man diese in der Realität erreichbaren Daten mit dem vergleicht, was manche Hersteller für Kurzwellenyagis angeben! Da werden 8dBd bei 20dB Rückdämpfung versprochen und suggeriert, daß diese Werte auch noch für die gesamte Breite des 14MHz-Bandes eingehalten werden... Erfreulicherweise muß man aber festhalten, daß in den letzten Jahren die Angaben seriöser Hersteller bei UKW-Antennen recht realistisch geworden sind und übertriebene Gewinne kaum noch versprochen werden. Trotzdem läßt sich Bandbreite, Anpassung und Rückdämpfung auch bei diesen meist noch weiter verbessern.

Man sollte sich die Zeit nehmen und die Daten der Tabelle  vergleichen, dann werden die Prinzipien, die weiter oben zusammengestellt wurden, sehr schnell deutlich.

Typ 4 offenbart weitere Zusammenhänge. Bei kurzen Yagis lassen sich die Eigenschaften geringfügig steigern, wenn man bei vergleichbarer Antennenlänge einen weiteren Direktor einfügt. Dieser läßt den Strahlungswiderstand wieder ansteigen und er vergrößert die Bandbreite gegenüber der Hochgewinn-3-Element. Allerdings ist die Rückdämpfung auch hier nicht optimal, Wunder gibt es also nicht, wie Bild 7 dokumentiert.

Trotzdem scheint diese Dimensionierung für die gegebene Boomlänge zu den besten Gesamteigenschaften zu führen. In der Praxis ist diese 4-Element-Yagi weit besser einzusetzen als Typ 3, weshalb hierzu noch die Abmessungen zum Nachbau angegeben werden (Tabelle 1). Die Ausführung des Strahlers mit der DK7ZB-Anpassung wird wie bei Typ 2 ausgeführt.

Tabelle 1: 

Abmessungen der Yagis, Elementdurchmesser 10mm. Die Montage erfolgt auf dem Boom mit den Polyamid-Unterteilen der Firma KONNI.

Typ R S D1 D2 R-S S-D1 D1-D2
1 1040mm 980mm 860mm - 470mm 280mm -
2 1010mm 964mm 898mm - 480mm 340mm -
3 1000mm 940mm 930mm - 380mm 470mm -
4 1040mm 953mm 932mm 908mm 315mm 170mm 335mm

Abschließende Betrachtungen

Für den selbstbauenden Amateur kommt man bald zu der Erkenntnis, daß es sicherlich sinnvoller ist, einen Kompromiß bezüglich aller Faktoren zu finden und sich nicht ausschließlich am Gewinn zu orientieren. Vor allem bei Berücksichtigung der Tatsache, daß Amateurantennen fast nie in idealer Umgebung und Höhe über Grund montiert werden können, ist etwas weniger Gewinn bei größerer Bandbreite für die Praxis sinnvoller. Ganz besonders gilt dies natürlich für die Kurzwelle.

Berücksichtigt werden muß, daß die größten Umwägbarkeiten bei der Berechnung der Anpassung auftreten können. Durch spezielle Elementhalterungen und individuelle mechanische Lösungen mit zusätzlichen induktiven oder kapazitiven Einflüssen kann sich schnell eine Abweichung von den Rechenwerten ergeben. Daher sollte man immer, besonders bei Kurzwellenantennen, Abgleichmöglichkeiten vorsehen.

 Zeigt der Impedanzverlauf im gewählten Frequenzbereich starke Schwankungen, so besteht die zusätzliche Gefahr, daß die Anpassung Probleme bereitet. Hier treten im Programm die größten Toleranzen auf. Um dies zu kompensieren, sollte man sich auf jeden Fall eine Möglichkeit zur Längenänderung des Strahlerelementes offenlassen. Bei Kurzwellenyagis mit ineinandergeschobenen Rohren geht dies einfach durch Schlitzen und Verwenden einer Schlauchschelle.  Ergibt sich trotzdem kein SWR von 1.0 bei der gewählten Resonanzfrequenz, so deutet dies auf einen abweichenden Fußpunktwiderstand hin. Eine Korrektur ist durch geringfüges Verschieben der Lage des Strahlerelementes zwischen Reflektor und Direktor 1 möglich. Die Länge und Lage der Parasitärelemente sollte nicht mehr verändert werden! In jedem Fall erleichtert eine abgleichbare Gammaanpassung natürlich das Einstellen eines SWR von 1,0.

Wenn man außer der Montageschraube eine metallisch leitende Befestigung auf oder durch den Boom vorsieht, was ja meist die Regel sein wird, müssen Korrekturfaktoren berücksichtigt werden. Diese müssen „zu Fuß“ erfolgen.  Anmerkungen dazu finden sich in der Dokumentation.

Das Programm YA ist die vereinfachte Version des von K6STI erstellten Programmes YO (Yagi Optimizer). Mit diesem ist es möglich, ein vorhandenes Antennendesign nach verschiedenen Kriterien automatisch zu optimieren. Wer mit YA auf den Geschmack gekommen ist, kann direkt bei Brian Beezley das verbesserte Programm erhalten. Allerdings ist ein gutes Beherrschen von YA ein unschätzbarer Vorteil, da YO den Designer nur unterstützen kann. Es ist nicht möglich, auf Knopfdruck quasi die beste Antenne als „eierlegende Wollmilchsau“ zu bekommen.

 

Literaturangaben:

[1] ARRL-Antenna-Handbook 1995

[2] Rothammel, K.: Antennenbuch, Frankh-Kosmos, Stuttgart

[3] White, I. (G3SEK): The VHF/UHF-DX-Book, DIR Publishing Ltd., 1992

[4] Hoch, G. (DL6WU): Wirkungsweise und optimale Dimensionierung von Yagi-Antennen, UKW-Berichte 17 (1977), Heft 1

[5] Hoch, G. (DL6WU): Mehr Gewinn mit Yagi-Antennen, UKW-Berichte 18 (1978), Heft 1

[6] Steyer, M. (DK7ZB): Computeroptimierte 5-Element-Yagi für 50 MHz FUNKAMATEUR 12/95, S. 1355

[7] Steyer, M. (DK7ZB): Einfache Speisung von Monoband-Yagis, FUNKAMATEUR 4/95, S.406