Zerlegbare Kurzwellenyagi für die Bänder 10

2-El.-6-17m-V. Mk Vl

3-El.-10-17m-50 Ohm

Zerlegbare 3-Element-Kurzwellenyagi für die Bänder 10-17m

Dieser Artikel von DK7ZB wurde in der funk 3/2001, S. 41-43 abgedruckt

Auf Fahrten nach OH0, EA9, IS0 und TK habe ich in der Vergangenheit verschiedene zerlegbare Yagis ausgiebig erprobt. Die Variante, die sich als bester Kompromiß hinsichtlich Gewicht, Abmessungen und Daten herauskristallisiert hat, soll hier beschrieben werden. Wie die Yagi in 12m Betriebshöhe auf einem selbstgebauten Schiebemast aussieht, zeigt Bild 1 beim Einsatz von TK/DK7ZB im April 1998. Die Endstücke waren hier für den Betrieb auf 12m eingestellt, um ein pile-up von JAs in CW abzuarbeiten.

Grundlage ist eine konstante Länge der beiden mittleren, teleskopartig ineinanderschiebbaren Rohre. Lediglich die Endstücke müssen je nach Band unterschiedlich eingeschoben werden, die Elementabstände bleiben auf allen Bändern 10m, 12m, 15m und 17m gleich. Der dazu notwendige Kompromiß wurde mit dem Computerprogramm "YA" [1] erarbeitet. Für alle Bänder wurde auf einen reaktanzmäßig unververstimmten, reellen Speisewiderstand von 50Ohm optimiert. Ohne Computerhilfe sind diese Bedingungen für den Amateur nicht zu erfüllen. Wie man das Programm einsetzt, wurde in [2] ausführlich erläutert.

Der dabei erreichte Kompromiß kann sich sehen lassen, auch wenn ein tatsächlicher Gewinn von 4,8dB niedrig erscheint. Der durch einschlägige, fast immer übertriebene Prospektangaben für kommerzielle Antennen verwöhnte Amateur bekommt aber andere Vorzüge, die sich sehen lassen können:

Große Bandbreite, dadurch Montagehöhen ab 6m möglich, kaum Beeinflussung durch die Umgebung mit anderen Antennen oder Gebäuden, und keine Klimmzüge bei der Abstimmung. Wer die angegebenen Maße einhält, kommt auf Anhieb garantiert zum Erfolg und muß nichts mehr abgleichen.

Tabelle 1: Daten der Yagis in Kurzform. Gewinn und V/R-Verhältnis in Bandmitte, das SWR bezieht sich auf das gesamte Band, Anpassung in Bandmitte jeweils bei 1,0 (10m bei 28,5MHz)

Band	Gewinn	V/R-Verhältnis	SWR
10m	4,8dBd	13dB	<1,6
12m	4,8dBd	17db	<1,1
15m	4,9dBd	12dB	<1,2
17m	4,8dBd	13dB	<1,1

Stellvertretend für die alle Bänder habe ich die wichtigen Diagramme für das relativ breite 15m-Band geplottet. Gewinn, Anpassungsverlauf, Rückdämpfung und Impedanzverlauf über die gesamten 450KHz werden aus Bild 2 deutlich. Besonders
das niedrige SWR über das doch recht breite Band ist beeindruckend. Bild 3 zeigt das Richtdiagramm in der Horizontalebene.

Bild 2:

Bild 3: Horizontaldiagramm im 15m-Band bei 21,2MHz

Die Mechanik für Tragrohr und Elemente

Die Längen und Durchmesser der Rohre werden aus Bild 4 deutlich. Die Mittelstücke bestehen bei Reflektor und Direktor aus einem 2m langen, durchgehenden 20x1,5mm-Alurohr. Für den Strahler sind zwei je 1m lange, in der Mitte unterbrochene Stücke notwendig. So kann eine Stange mit der Lieferlänge von 6m ohne Rest komplett eingesetzt werden. Die Enden werden mit einer Eisensäge geschlitzt und das hineingeschobene 16mm-Rohr mit Schlauchschellen arretiert (Bild 5). Eine Übersicht über die benötigten Rohre findet man zusammengefaßt in Tabelle 2.

Nun müssen die Endstücke aus 12mm-Rohr nur auf unterschiedliche Längen eingeschoben, bzw. herausgezogen werden, um Bandwechsel zu machen. Dieser Vorgang ist in wenigen Minuten erledigt, wenn man sich durch farbige Ringe die
Stellungen nach Tabelle 2 für die verschiedenen Bänder markiert hat.

Bild 4: Längen der einzelnen Rohre

Tabelle 2: Benötigte Aluminium-Rohre

Stärke	Stück	Länge	Funktion	Bemerkungen
40x2mm	1	3,0m	Boomrohr	-
20x1,5mm	2	2,0m	Mittelstücke R, D	-
20x1,5mm	2	1,0m	Mittelstücke Strahler	in der Mitte unterbrochen
16x1,5mm	2	1,60m	Zwischenstücke R	20cm in 20er eingeschoben
16x1,5mm	4	1,35m	Zwischenstücke S, D	20cm in 20er eingeschoben
12x1,0mm	2	2,00m	Enden R	Länge Tabelle 2
12x1,0mm	2	2,10m	Enden S	Länge Tabelle 2
12x1,0mm	2	1,80m	Enden D	Länge Tabelle 2

Tabelle 3: Längen der Endstücke aus 12mm-Alurohr (freie Enden)

	10m	12m	15m	17m
Reflektor	26cm	70cm	120,5cm	182,5
Strahler	39cm	82cm	135cm	193,5
Direktor	5cm	54cm	106,5cm	163,5cm

Bild 5

Das Boomrohr besteht aus 40x2mm-Alu, die Elemente werden mit 42mm-Auspuffschellen und Haltewinkeln befestigt (Bild 6). Damit bei einem Durchbohren für die Halteschrauben kein Stabilitätsverlust auftritt, können noch jeweils kurze Stücke aus 25x2mm-Rohr darübergeschoben werden. Dies ist besonders dann zu empfehlen, wenn die Antenne für einen dauernden Betrieb und nicht nur für Portabelzwecke eingesetzt wird.

Zum Montieren, bzw. Demontieren sind ein 13mm-Maulschlüssel für alle Muttern und ein Schraubendreher für die Schlauchschellen nötig. Zerlegt ergeben alle Rohre zusammen ein handliches Bündel, das auf dem Dachgepäckträger eines PKWs oder auf dem Wohnmobildach problemlos transportiert werden kann. Die Yagi gehört so mit dem selbstgebauten 12m-Schiebemasten zu meiner Standardausrüstung und begleitet mich auf allen Wohnmobilfahrten.

Das Strahlermittelstück

Bilder erklären besser als viele Worte, deshalb wenden wir uns gleich Bild 7 zu. Die in der Mitte mit etwa 20mm Abstand getrennten Rohrhäften werden in ein Stück Hart-PVC-Rohr, wie es für Wasserleitungen im Installationshandwerk eingesetzt wird, geschoben. Mit Hilfe von zwei Alu-Winkeln und wiederum Auspuffschellen wird das Mittelstück des Strahlers auf dem Boomrohr gehalten. Vielleicht kommt der eine oder andere Nachbauer auf eine alternative Mechanik. Denkbar ist auch eine Halterung, wie sie bei den Fritzel-Kurzwellenbeams verwendet wird. Wer sich einen Selbstbau nicht zutraut, kann diese auch als Ersatzteile kaufen

Bild 6: Elementbefestigung für Reflektor und Direktor

Bild 7: Mittelteil mit Strahlerhalterung und Mastbefestigung

Eine Elektro-Installationsdose (IP54) mit einer eingebauten SO-239-Buchse enthält den Ringkern 1:1 mit einer trifilaren Bewicklung. Dazu verwendet man
bis 300W HF einen T130-6, bei höheren Leistungen bis 1KW einen T200-6. Es ist auch möglich, für 600W zwei preiswerte Ringkerne vom Typ T130-6 "gestockt" zu verwenden. Das Wickel- und Anschlußschema ist aus Bild 8 zu entnehmen, es sind 3x10 Windungen trifilar nötig. Dazu werden drei gleich lange Drähte (1,2mm Kupferlackdraht) verdrillt und, wie in der Zeichnung gezeigt, angeschlossen.
Zwei Blechtreibschrauben aus Edelstahl stellen durch den Dosenboden und das Isolierrohr die Anschlüsse an die Strahlerhälften dar. Mit untergelegten
Lötösen ist der Kontakt zu den Balunwicklungen möglich. Mit etwas Heißkleber oder Silikontropfen wird der Ringkern festgelegt. Bild 9 vermittelt einen Eindruck vom Innenleben der Anschlußdose mit einem T 130-2. Die prinzipielle Konstruktion dürfte aufmerksamen funk-Lesern nicht unbekannt sein: Schon der Strahler der in [3] beschriebene 5-Element-Yagi für das 10m-Band ist nach dem gleichen Schema aufgebaut und kann für beliebige eigene Yagi-Projekte übernommen werden. Voraussetzung dazu ist allerdings ein Strahlungswiderstand von 50Ohm und eine Trennung der beiden Elementhälften.

Der selbstgebaute Schiebemast

Bei der Bestellung der Alurohre bei einem klassischen Eisenwarenfachhandel (im Baumarkt sind die Rohre nicht erhältlich!) kann man auch gleich Rohre für den Mast mitordern. Auch hier gilt eine Lieferlänge von 6m je Stange. Die von mir verwendeten Abmessungen sind 60mm, 55mm, 50mm, 45mm und 40mm, mit je 2mm Wandstärke. Teilt man die Rohre in der Mitte, so kann man zwei Schiebemasten bauen. Vielleicht findet sich ja im OV ein weiterer Interessent?

Die Rohre werden an den Enden eingesägt und mit Hilfe der schon beschriebenen Auspuffschellen nach dem Ausziehen festgezogen (Bild 10). Mit den 5 Rohren von je drei Meter Länge kommt man so ohne Abspannung auf 10-13,5m Höhe, je nach Windlast der Antenne kann ein Teil eingeschoben bleiben. Eine zusätzliche Abspannung kann merklich mehr Stabilität bringen.

Betriebsergebnisse und 20m-Variante

Nun ist jeder Antennenbauer von seinen eigenen Konstruktionen angetan, aber die erreichten Betriebsergebnisse sprechen für sich. In freier Umgebung, noch besser auf einem kleinen Hügel, geht eine solche Antenne mit 100W HF besser als eine im Häusergewirr von Städten befindliche mit Linearendstufe. Bei meinen Inseltouren suche ich Standorte, bei denen das Meer mit seinem
Salzwasser noch einmal eine Feldstärkeerhöhung durch Addition des reflektierten Strahlungsanteils zur Hauptkeule bringt.

Die objektiven Daten, wie sie von "YA" berechnet wurden, ergeben sich aus Tabelle 1. Es besteht kein Zweifel, daß die Aussagen realistisch sind. Wer schon einmal Trap-Yagis auf die tatsächliche Bandbreite ausgemessen hat, wird durch diese sehr breitbandige Monoband-Yagi-Struktur angenehm überrascht werden.

Für vorübergehenden Betrieb mit geringen Windstärken habe ich sogar bei nur 3m Boom längere Endstücke für 20m-Betrieb erprobt. Dabei ist weniger der elektrisch nur 0,15Lambda lange Boom das Problem, eher mangelt es den 20mm-Rohren bei der notwenigen Gesamtlänge an Stabilität. Durch andere Mittelstücke mit 25mm-Rohren wird die gesamte Konstruktion deutlich schwerer,
weshalb ich mich auf die Bänder 10-17m im praktischen Betrieb beschränkt habe.

Wer trotzdem damit experimentieren will, hier sind die notwendigen Längen der 12mm-Endstücke (ohne Reserve zum Einschieben): Reflektor 305,5cm, Strahler 313,5cm, Direktor 282,0cm. Der Gewinn auf 20m liegt bei 4,6dBd, die Rückdämpfung ist wegen des kurzen Booms nur 13dB.

Literatur- und Quellenangaben:

[1] Programm YA, Beilage zum ARRL-Antenna-Handbook

[2] Steyer, M. (DK7ZB): Das Konstruieren von Yagi-Antennen mit dem Programm YA von K6STI, funk 11/99, S.66

[3] Steyer, M. (DK7ZB): Selbstbau-Yagis für das 10m-Band, funk 1/97, S. 36