Forum: HF, Funk und Felder 145MHz Yagi: 3 Elemente viele Ergebnisse


von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Hallo zusammen,

ich brauche zwei einfache schnell aufgebaute 3-Element-Yagi-Antennen, 
aber bei Yagi-Rechnern kommen total unterschiedliche Ergebnisse raus.

Woran liegt das? Gibt es verschiedene Bauweisen?

* Werte [A] aus VK5DJ's YAGI CALCULATOR (vk5dj.com)
* Werte [B] laut NBS TECHNICAL NOTE 688 (changpuak.ch)

Element  Pos.[A]  Pos.[B] Länge[A] Länge[B]
Refl.          0        0     1017     1022
Dipol        414      414      990      997
Dir.1        569      828      961      969

Beim 414mm-Dipol in der Mitte sind sich beide einig. Aber 569mm 
gegenüber 828mm bei der Direktor-Position sind schon ziemlich happig.

* Gehen beide Varianten gleich gut (Antennengewinn)?

* [B] ist etwas länger, hat also eine bessere Richtcharakteristik
  Hat [B] denn irgendwelche Nachteile?

* Mittelwerte der Zahlen aus beiden zu nehmen, macht keinen Sinn, oder?

Hintergrund: Schön kommt später, irgendwann will ich die Bauweise mal 
optimieren oder HB9CV-Antennen nehmen. Zur Zeit brauche ich aber nur 
"Quick & Dirty" für einen ersten Versuchsaufbau eines Phasenpeilers nach 
Uwe DF7BL [1]. Federstahldraht (quasi lange Fahrradspeichen), 
Lüsterklemmen, Alu-Profil (7,7mm), RG58-C-Kabel und Kabelbinder habe ich 
da.

[1] http://www.mobilfuchsjagd.de/Technik/DF7BL%20Peilgenauigkeit.pdf

von Marc H. (marchorby)


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DK7ZB:

http://www.qsl.net/dk7zb/start1.htm

Einfach nachbauen!

von Alexander F. (alexf91)


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Torsten C. schrieb:
> * [B] ist etwas länger, hat also eine bessere Richtcharakteristik
>   Hat [B] denn irgendwelche Nachteile?

Die Eingangsimpedanz ist geringer (12.5 Ohm) und die Antenne ist 
schmalbandiger.
Für den Selbstbau ist Version A daher deutlich besser geeignet, vor 
allem wenn die Antenne Quick & Dirty werden soll.


Marc H. schrieb:
> DK7ZB:
>
> http://www.qsl.net/dk7zb/start1.htm

Empfehle ich auch. Damit wirst du sicher glücklich:
http://www.qsl.net/dk7zb/2m_veryshort/3ele_28.htm

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Torsten C. schrieb:
> Beim 414mm-Dipol in der Mitte sind sich beide einig. Aber 569mm
> gegenüber 828mm bei der Direktor-Position sind schon ziemlich happig.

Der Begriff Yagi-Antenne bezeichnet ein Antennentyp. Trotzdem kann die 
nach verschiedenen Gesichtspunkten optimiert sein, z.B. Gewinn in 
Vorausrichtung, Vor/Rück-Verhältniss, Nebenzipfel, Bandbreite, ...

Das hat natürlich Einfluss auf die Abmessungen.

von Ham (Gast)


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Hallo

was ich schon immer gerne Wissen wollte:

Warum und aus welchen Gründen bzw. physikalischen / elektrischen 
Gegebenheiten ist das so?

Hängt wohl (auch) mit irgendwelchen Transformationen und Reflektionen 
zusammen, aber wie genau?

Ist es möglich das einfach verständlich aber trotzdem nicht zu 
vereinfachend und oberflächlich so zu erklären das man das mit den 
"normalen" Wissen was man als Funkamteur hat(Prüfungsstoff vollständig 
verstanden und in der Praxis angewendet, aber auch nicht viel mehr) 
wirklich versteht?

Wie berechnen den Antennensimulationen und Berechnungsprogramme z.B. 
eine Yagiantenne?

Ham

von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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Cool. Ich danke Euch schon jetzt für die schnellen Antworten! :-)

Mein Funkgerät ist für 50 Ohm ausgelegt, ich will nur empfangen.

Zwischen Funkgerät und den Antennen sind ca. 150cm Kabel,
eigentlich RG58.

Die 28-Ohm-Yagi hat bessere Werte,
soll ich trotzdem lieber die 50-Ohm-Yagi nach DK7ZB bauen?

Oder ist die Impedanz beim Empfangen ziemlich egal?

Oder soll ich 2 x RG58 parallel nehmen?

Zu den Element-Längen:

Die Werte sind bei qsl.net für Elemente mit 6..10mm Durchmesser 
angegeben.
Ich habe aber 2mm-Stahldraht.
Ich extrapoliere einfach linear die Länge für 2mm. Oder?

Wie gesagt: Es soll nicht optimal sein, aber "grobe Fehler" finde ich 
doof.

: Bearbeitet durch User
von Alex W. (a20q90)


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Torsten C. schrieb:
> Die 28-Ohm-Yagi hat bessere Werte,
> soll ich trotzdem lieber die 50-Ohm-Yagi nach DK7ZB bauen?

Die 28Ohm sind für den Strahler. Du hast aber dort eine 
Transformationsleitung auf 50 Ohm drinn! Also kannst die ruhig 
nachbauen.

Hier siehst die Leitung:
http://www.qsl.net/dk7zb/2m-longyagi/construction_details.htm

von Alex W. (a20q90)


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PS:
Für den Empfang kannst direkt das Koax an die Dipole anklemmen.
Somit auch gleich die 50 Ohm-Antenne bauen.

Ist eventuell für den Anfang einfacher.

: Bearbeitet durch User
von Torsten C. (torsten_c) Benutzerseite


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OK, dann orientiere ich mich an der 50-Ohm DK7ZB (rot im Bild).

Ich habe mal die Element-Längen für 2mm Durchmesser extrapoliert. OK?

Noch was: Sollte ich den Boom auf 750mm kürzen?
Oder ist das egal und ich kann ihn 1m lang lassen?

Brauche ich so einen "hairpin match" am "feedpoint"? [1]

Ham schrieb:
> was ich schon immer gerne Wissen wollte …

Ja, verstanden habe ich es auch noch nicht. Aber wir sollten vielleicht 
erstmal Rothammels Antennenbuch lesen, bevor wir uns hier Gott und die 
Welt erklären lassen, denke ich.

Oder habt Ihr eine bessere Literaturempfehlung?

PS: Ich hardere, ob es unfair ist, folgende Links zu posten.
Egal: Meine Urlaubsliteratur habe ich mir gerade aufs Handy geladen:
* http://www.ce5prd.cl/documentos/antenna_handbook/
* http://sq9krj.ham-radio-op.net/fa/files/
Vielleicht ist das auch für Euch interessant.

[1] https://www.sbarc.co.uk/club-talks/talks-2015/2m-df-antenna/

: Bearbeitet durch User
von Stefan M. (derwisch)


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Torsten C. schrieb:
> ich brauche zwei einfache schnell aufgebaute 3-Element-Yagi-Antennen,

Hallo,
falls es Dir vor allem auf das rückwärtige Minimum im Antennendiagramm 
ankommt, probier mal die "Moxon Antenne".
Da gibt es auch im Netz ein kleines Programm zur Berechnung.
Du brauchst nur den Durchmesser der Elemente wissen und die 
Wunschfrequenz.

Das geht so gut, dass ich für kleine Richtantennen keine Yagis oder 
HB9CV mehr baue.
Der Moxon Rechner geht sogar noch bei 2,45 GHz korrekt.
Alle so gebauten Exemplare habe ich am Network Analyzer geprüft. 
Einwandfrei.
man braucht auch nix abstimmen. Einfach bauen und fertig.
Die errechneten Parameter müssen aber sehr exakt eingehalten werden.
Schlampige Bauweise ist hier -trotz der Einfachheit der Antenne- sehr 
schlecht.

von Alex W. (Gast)


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Hallo Torsten,

hier gibts ein paar PDF zu den Antennen von HB9AAC:
https://www.ham-onlinelog.com/forum/viewtopic.php?f=9&t=24

von W. S. (winni_funker)


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Stefan M. schrieb:
> Das geht so gut, dass ich für kleine Richtantennen keine Yagis oder
> HB9CV mehr baue.


Stefan M. schrieb:
> ...probier mal die "Moxon Antenne"

Welches Material nimmst du für die beiden Isolatoren?
Ich habe hier weiße Polyamid Stäbe (15 mm Ø) liegen; die könnte ich mit 
4 oder 6 mm Löcher versehen.
Für 6m könnte ich so eine kompakte Antenne gut gebrauchen.

73, Winni

von Stefan M. (derwisch)


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Winfried S. schrieb:
> Welches Material nimmst du für die beiden Isolatoren?

Welche Isolatoren meinst Du?

ich baue die Moxon immer möglichst freitragend, d.h. die Elemente sind 
nur in der Mitte befestigt, auf einem schmalen Kunststoffbrettchen als 
Boom.
Die Elemente stehen nach aussen hin frei, besonders die umgebogenen 
Spitzen der Elemente haben ( bei mir ) keinerlei Isolatoren oder 
sonstige Halter.
An den Elementspitzen tritt nämlich ein Spannungsmaximum auf.
Da sind Verluste und Resonanzverschiebungen durch jedes Dielektrikum 
besonders hoch.
Bei einer Moxon für 6m sollte eine mechanische Stabilisierung an den 
Elementenden aber schon sinnvoll sein.
Dafür würde ich Polycarbonat ( PC ) empfehlen.

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Ham.

Ham schrieb:

> Warum und aus welchen Gründen bzw. physikalischen / elektrischen
> Gegebenheiten ist das so?

Interferenz. Die einzelnen Elemente einer Yagi-Uda-Antenne sind über die 
Strahlung miteinander gekoppelt, und schwingen (und strahlen) jeweils 
mit etwas anderer Phasenlage an unterschiedlichen Orten verteilt auf der 
Länge des Boomrohres. Dabei überlagern sie sich und die Überlagerung mit 
dem entstehenden Interferenzmuster ist dann das resultierende 
Strahlungsdiagramm.

Das ist z.B. bei Gruppenantennen so ähnlich, nur werden diese im 
allgemeinen in allen Elementen gespeist und sind so optimiert, dass sie 
quer zu ihrer Ebene das Abstrahlungsmaximum haben.

Bei einer Yagi erfolgt die Speisung über die Strahlung, und die 
Anordnung ist so optimiert, dass sie in Längstrichtung strahlt.

Ein Zwischending zwischen Gruppenantenne und Yagi ist die HB9CV. Sie ist 
in allen Elementen gespeist wie eine klassische Gruppenantenne, aber so 
optimiert, dass sie in Längstrichtung strahlt wie eine Yagi.


> Hängt wohl (auch) mit irgendwelchen Transformationen und Reflektionen
> zusammen, aber wie genau?

Naja, die Phasenverschiebungen zwischen den Elementen ergeben sich durch 
Position (Laufzeit) und Länge (Phasenverschiebung, du erregst einen 
Resonator auf seiner Durchlassflanke)
>
> Ist es möglich das einfach verständlich aber trotzdem nicht zu
> vereinfachend und oberflächlich so zu erklären das man das mit den
> "normalen" Wissen was man als Funkamteur hat(Prüfungsstoff vollständig
> verstanden und in der Praxis angewendet, aber auch nicht viel mehr)
> wirklich versteht?

Mmmmh...mir haben die ganzen Überlegungen zur Wellentheorie des Lichtes 
von Huygens https://de.wikipedia.org/wiki/Huygenssches_Prinzip
weitergeholfen. Das hatte ich im Physik Leistungskurs auf dem Gymnasium 
schon in der Mittelstufe.
Wenn man das Prinzip der "Elementarwellen" wie bei der Beugung auf zwei 
Spalte anwendet, ergibt sich ein Interferenzmuster mit minima- und 
Maxima.
Wenn man mit der Position der Spalten spielt, ergibt sich auch 
gelegentlich eine Richtwirkung, und gleichzeitig hast Du eine Erklärung 
für die Nebenzipfel im Richtdiagramm, die auch bei Antennen zu 
beobachten sind
https://de.wikipedia.org/wiki/Doppelspaltexperiment
und
https://de.wikipedia.org/wiki/Optisches_Gitter

Persönlich habe ich mir nach dem Abi ein Schulbuch zugelegt: "Wellen" 
aus der Serie "Studio Visuell". Das Buch war super, aber ist so schlecht 
gelaufen, das Du selbst antiquarisch kaum ein Exemplar bekommst.
Da war das gut erklärt, und wenn Du es einmal begriffen hast, siehst Du 
sogar oft Interferenzmuster und Strahlungsdiagramme in Hafenbecken. ;O)


> Wie berechnen den Antennensimulationen und Berechnungsprogramme z.B.
> eine Yagiantenne?

Es gibt verschiedene Ansätze:

In dem Gleichungen aufgestellt werden, die das Verhalten von 
elektromagnetischen Wellen in Abhängigkeit von dem Medium beschreiben, 
indem sie sich befinden.

Nun sucht man einfache Konstruktionen, wo sich diese Gleichungen 
Anwenden lassen, und löst sie, und untersucht, wie sich 
Parameteränderungen auswirken.
Dann überlagert man mehrere dieser Konstruktionen.
So hat man das früher angegangen.
Zur Vereinfachung wurden gerne Symmetrien, Spiegelungen ec. verwendet.

Anderer Weg (allgemein, nicht nur für elektromagnetische Felder):
Man erstellt ein vereinfachtes Modell der Realität, indem man 
Drahtgittermodelle wie in alten Computerspielen erstellt, und die 
Gleichungen so umändert, dass sie auf die Knotenpunkte der Modelle
sehr einfach angewendet werden können.
Und dann rechnet man das ganze durch. Ist aber nur mit Computern in 
realistischer Zeit zu lösen.

Es gibt noch unterschiedliche Ansätze, wie man solche Gittermodelle 
bildet, ob man in den Knotenpunkten oder entlang der Verbindungslinien 
rechnet, usw.
Das ganze ist jetzt grob vereinfacht geschildert und eine Wissenschaft 
für sich.
Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Elemente-Methode
und https://de.wikipedia.org/wiki/Finite-Differenzen-Methode
Du siehst schon, die unterschiedliche Behandlung in der Wikipedia bei so 
relativ ähnlichen Sachen (vom Transferdenken her) ist ein Indiz für die 
Komplexität.

Ich habe mich damit an der Uni mal ein Semester abgegeben. ;O)

Alleine die Erstellung der Drahtgittermodelle ist oft aufwändig.

Es gibt dafür openSource Programme, wie z.B. "Code_Aster".
Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Code_Aster
Aber das Programm bietet nur ein Gerüst. Die verwendeten Gleichungen 
musst Du noch hineinbringen, und das Modell natürlich auch.

Das mit dem Huygens und seinem Denkmodell ist übrigens über 300 Jahre 
alt....https://de.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Bernd W. schrieb:
> Das ist z.B. bei Gruppenantennen so ähnlich, nur werden diese im
> allgemeinen in allen Elementen gespeist und sind so optimiert, dass sie
> quer zu ihrer Ebene das Abstrahlungsmaximum haben.

... wobei einen natürlich niemand daran hindert, mehrere Yagi-Antennen 
zu einer Gruppe zusammen zu schalten.
http://www.qsl.net/dk7zb/70cm-longyagi/4x16-El-DL2LAH.jpg

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Wolfgang.

Wolfgang schrieb:

>> Das ist z.B. bei Gruppenantennen so ähnlich, nur werden diese im
>> allgemeinen in allen Elementen gespeist und sind so optimiert, dass sie
>> quer zu ihrer Ebene das Abstrahlungsmaximum haben.
> ... wobei einen natürlich niemand daran hindert, mehrere Yagi-Antennen
> zu einer Gruppe zusammen zu schalten.
> http://www.qsl.net/dk7zb/70cm-longyagi/4x16-El-DL2LAH.jpg

Richtig. Was mit einer Yagi Antenne in einer Ausdehnungs Richtung 
möglich ist, und bei einer Gruppenantenne aus Dipolen, die nicht nur aus 
Zeilen oder spalten besteht, also mit zwei Ausdehnungsrichtungen 
entsprechend einer Fläche möglich ist, das geht auch in drei 
Ausbreitungsrichtungen entsprechend einem Volumen.

Aber das Grundprinzip ist bei den oben genannten immer dasselbe: Die 
Überlagerung von Einzelstrahlern zu einem Gesamtsystem.
Das gilt auch für Systeme, wo es nicht mehr ganz so offensichtlich ist, 
wie bei der Überlagerung von Langdrahtantennen zur V-Antenne.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

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