Forum: HF, Funk und Felder Aufbau einer Kathrein GP-Antenne 4m Bos/Betriebsfunk


von Marco S. (hochfrequenz)



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Hallo,
ich habe hier eine Feststationsantenne von Kathrein. 4m-BOS-Band. Diese 
hat einen Defekt, was sich als hohes SWR >> 10 bemerkbar macht. Wenn man 
das Gehäuse öffnet ist der untere Teil mit einer schwarzen Masse 
vergossen . Ich habe mittels Fräser due wichtigsten Bestandteile 
freigelegt.

Mit geht es darum zu verstehen, wie diese Antenne
HF-technisch funktioniert.

Über eine N-Buchse, deren Schirm auf das Gussgehäuse geht, wird der 
Innenleiter über ein Messingstück zum linken "Rohreingang" geführt. Es 
sieht aber so aus als würde er nicht einfach auf das Rohr geklemmt, 
sondern durch ein Dielektrikum umgeben innerhalb des Rohrbügels bis zum 
rechtennAzsgang geführt. Das dort austretende Dielektrikumsende endet 
nach ein paar Milimetern und der massive Kupferinnenleiter wird bis zum 
Antennengehäuse geführt und ist elektrisch dort mit dem Gussgehäuse 
verbunden.

In der Energietechnik würde man das als Kurzschluss bezeichnen .

Die Länge des Rohrbügels beträgt jeweils ca. 70cm gerade Strecke + 10cm 
oberer Rundbügel . Also Gesamtlänge 150cm.

Im Füße und keine Kondensatoren verbaut. Einzig die breit und flach 
ausgeführte Verbindung vom Innenleiter zum Eingang linkes Rohr liegt in 
einem Teilstück parallel zum Gussgehäuse.

Ich werde den Gussfuß noch weiter ausfräsen.

Wer kennt diese Konstruktion. Von was ist diese Antennenkonstruktion 
abgeleitet? Ich möchte den Antennentyp gerne verstehen. Durch welche 
Konstruktionsmerkmale  erreicht man hier den 50 Ohm -Wellenwiderstand.?

Anscheinend war die Antennenanpassung gezielt wellig um im Unterband und 
Oberhand jeweils bessere Anpassungen an 50 Ohm zu erreichen. Mit welchen 
Konstruktionsmerkmalen kann dies hier erreicht worden sein.

Nutzfrequenzen 4m-BOS sind gemittelt ca. 76MHz und 86MHz.



Grüße
Marco

von Blubb (Gast)


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Aus Blitzschutzgründen sind Antennenstrahler oft DC-mäßig geerdet.
Durch die Länge des Strahlers ergibt sich bei Nennfrequenz eine andere 
Impedanz..

von Carsten S. (dg3ycs)


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Hi,

Marco S. schrieb:
> Hallo,
> ich habe hier eine Feststationsantenne von Kathrein. 4m-BOS-Band

Nur zur Info: Ist das Sicher eine BOS Antenne? (oberes Ende des 4m 
Bandes)
Oder vielleicht eine für den Betriebsfunk am eher unteren Ende des 4m 
Bandes.
Z.B. die EVU waren da vertreten, ebenfalls mit Relais und/oder 
Gleichwellennetze in (semi)Duplex, und hatten diese Antenne angepasst 
auf die tieferen Frequenzen. Ganz grob lagen die EVU ja so 5 bis 8Mhz 
unter den BOS.
Auch die Bundeswehr hat für einige Anwendungen die LoBand Version dieser 
Antenne in Verwendung gehabt (~70Mhz)

Wenn man beide nebeneinander legt kann man die an der unterschiedlichen 
Länge der Radials gut auseinanderhalten. Aber eine alleine ohne direkten 
Vergleich hilft nur die Typnummer weiter.

Marco S. schrieb:
> Ich habe mittels Fräser due wichtigsten Bestandteile
> freigelegt.

Interessant...
Ich habe auch noch einige davon im Keller liegen. Sowohl ehemals BOS als 
auch ehemals EVU. Also beide Versionen...
Aber so zerlegt habe ich noch keine.

Marco S. schrieb:
> In der Energietechnik würde man das als Kurzschluss bezeichnen

Auch in der HF Technik bezeichnet man dies als Kurzschluss.
Nur mit dem Zusatz: Ausgangsseitig.

Das Interessante ist das der Kurzschluss am Ausgang am Eingang als etwas 
ganz anderes Erscheinen kann. In der Hochfrequenz sind, sofern sich die 
länge von Leitern/Antennen in ähnlichen Größenordnungen wie die 
Wellenlänge bewegt (oder viel länger ist), Strom und Spannung nicht 
gleichmäßig über den Leiter verteilt sondern es gibt Strom-/und 
Spannungsmaxima und -minima.

Dies kann man zu Anpassungszwecke ausnutzen und so durch setzen von 
Kurzschlussbrücken an den richtigen Stellen eine bestimmte 
Eingangsimpedanz erreichen. (Tatsächlich findet man solche 
"Kurzschlüsse" in verschiedenen Variationen bei vielen Antennenarten. 
Wenn man mit dem Multimeter misst zeigt das auch tatsächlich einen 
Kurzschluss an, bei Betriebsfrequenz sind es aber plötzlich 50Ohm...)
Wenn du z.B. ein 50 Ohm Koaxkabel von 50cm Länge nimmst, das eine Ende 
offen lässt und am anderen Ende mit einem Netzwerkanalyzer die Impedanz 
bestimmst, dann würde dir der Netzwerkanalyzer für 150Mhz einen 
Kurzschluss anzeigen. Obwohl das Ende doch offen ist. Und wenn du das 
ende dann wirklich kurzschließt zeigt der Analyzer auf einmal "Impedanz 
Unendlich" an. (Auf die 50 Ohm des Kabels kommt es dabei NICHT an, das 
war nur ein Beispiel, es klappt auch mit einem 75Ohm Kabel, 93 Ohm Kabel 
oder was auch immer für ein Kabel)

Die ganze nennt sich Leitungstransformation, das ist eine Sonderart der 
Impedanztransformation und fällt in den Bereich der Leitungstheorie.
https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungstheorie#Leitungstransformation

Woei es aber sein kann das dieser Kurzschluss hier gar nichts mit der 
Anpassung zu tun hat sondern dieser auf die HF Eigenschaften überhaupt 
keinen Einfluss hat weil er sich vielleicht im Spannungsminimum befindet 
und der einzig nur dem Blitzschutz/der verringerung statischer 
Aufladung/Prasseln dienen soll. Müsste das im wachen Zustand mal 
überschlagen ob das mit dne Abmessungen hinkommt.

Die Impedanz wird zu einem deutlichen Anteil bei dieser Antenne durch 
die lage bzw. dem Winkel der Radials bestimmt. Je nachdem wo der 
Kurzschluss jetzt elektrisch tatsächlich sitzt trägt er ebenfalls zur 
Impedanz bei oder auch nicht.

Wichtig für eine klare Aussage wäre zu wissen an welcher Stelle der 
"innenleiter" das erste mal elektrischen Kontakt zum Strahler hat. Das 
er einfach nur isoliert durchgeleitet ist glaube ich nicht. Dann müsste 
das schon ein Plastikrohr sein und es ist ja definitiv Metall.
Falls das nicht tatsächlich schon am Rohranfang ist, so würde ich doch 
annehmen das irgendwo im Inneren des Rohrs dann eine Verbindung besteht. 
Möglicherweise im Scheitelpunkt?

Gruß
Carsten

von Marek N. (Gast)


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J-Antenne

von HabNix (Gast)


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Bei der Antenne handelt es sich um eine "Gefaltete Groundplane", also 
ein halber Faltdipol oder Schleifendipol mit einem Fusspunktwiderstand 
von ca. 145Ohm. Am Antenneneingang befindet sich eine Anpassschaltung. 
Der Ausgang der Schleife liegt auf Masse.
Nach meinen Unterlagen baut Kathrein Antennenversionen für den 
Frequenzbereich von 68- 80MHz und von 84- 87,5MHz.

MfG

von Ham (Gast)


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Hallo

"In der Energietechnik würde man das als Kurzschluss bezeichnen ."

:-)
In der HF Technik ist gefühlt nichts wie bei DC und weicht die Praxis 
scheinbar manchmal so extrem stark von der Theorie ab.
Je höher die Frequenz um so "verrückter" die physikalischen Vorgänge und 
die Fehlerquellen.
Liegt wohl an den (übertrieben) 1001 Beeinflussungen die unter realen 
Bedingungen einfach nicht alle berücksichtigt werden können da man viele 
Parameter einfach nicht kennen kann.
HF ist einfach "komisch".

Man muss erst mal HF "denken und fühlen" lernen da, scheinbar, alles 
anders als bei DC ist... :-)

Natürlich ist das auch alles keine Zauberei obwohl es (wahrscheinlich) 
auch einen HF Techniker hin und wieder so vorkommt (bei den absoluten 
Großteil der Funkamateure ist es auf jeden Fall so - und das obwohl dort 
oft umfassendes Wissen vorhanden ist.)

Nicht nur das ist ein Punkt warum man nicht einfach "mal eben" schnell 
testen kann ob eine Antenne fehlerfrei ist - wenn es blöd läuft kann 
alles mögliche (Koaxialkabel, zufälliger Schwingkreis, ein irgendwie 
entstandener  Widerstand - Korrosion-) den Sender vorgaukeln das sie 
Antenne i.O. ist, mit den normalen Multimeter kann da sowieso in der 
gesamten HF Technik nur recht wenig anfangen und selbst mit geeigneten 
Messgeräten muss man wesentlich genauer wissen was alles bei der Messung 
zu beachten ist.

Die schnelle Durchgangsmessung, oder einfache Messung von Spannungen 
gibt es vergleichsweise bei HF nicht.

Ham

von Marco S. (hochfrequenz)


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> Wichtig für eine klare Aussage wäre zu wissen an welcher Stelle der
> "innenleiter" das erste mal elektrischen Kontakt zum Strahler hat. Das
> er einfach nur isoliert durchgeleitet ist glaube ich nicht. Dann müsste
> das schon ein Plastikrohr sein und es ist ja definitiv Metall.
> Falls das nicht tatsächlich schon am Rohranfang ist, so würde ich doch
> annehmen das irgendwo im Inneren des Rohrs dann eine Verbindung besteht.
> Möglicherweise im Scheitelpunkt?
> Gruß
> Carsten

Ist definitiv BOS 4m.

Danke für die ausführlichen Informationen. Habe schon vermutet, dass 
hier der Effekt Kurzschluss, Offen am Ende in Bezug auf Leitungslänge 
eine Rolle spielt oder spielen kann.

Auch das Thema Blitzschutz "DC-geerdet", statische Aufladung  kann bei 
der Konstruktion dieser Standard-BOS-Antenne eine Rolle gespielt haben.

Ich habe einen HP8591, aber noch keinen Richtkoppler um in die Antenne 
hineinzumessen. Einen VNWA auch nicht. Dann könnte man hier schön 
"spielen". Ich gestehe aber, dass hier die Theorie noch nicht so präsent 
ist.

Werde die Antenne noch weiter demontieren um abschließend sagen zu 
können, wo was miteinander verbunden ist. Oder wo vielleicht eine 
Kapazität sich versteckt, die als solche nicht direkt erkennbar ist.
Ich schmeiß den Fräser noch mal an.

Mit viel auch wieder ein, dass der Winkel der 3 Radials nach unten 
Einfluss auf den Fußpunktwiderstand (heisst das so?)  hat.

Frage: Angenommen ich möchte die Antenne wieder vergießen, was nehme ich 
da. Wo bekommt man das her? Reich... vielkeicht, Conr...  Das schwarze 
Zeug war trocken und sehr fest.


Grüße
Marco

von Marco S. (hochfrequenz)


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HabNix schrieb:
> Bei der Antenne handelt es sich um eine "Gefaltete Groundplane",
> also ein halber Faltdipol oder Schleifendipol mit einem
> Fusspunktwiderstand von ca. 145Ohm. Am Antenneneingang befindet sich
> eine Anpassschaltung. Der Ausgang der Schleife liegt auf Masse. Nach
> meinen Unterlagen baut Kathrein Antennenversionen für den
> Frequenzbereich von 68- 80MHz und von 84- 87,5MHz.
> MfG

Wo wäre die Anpassschaltung zu suchen?  Spülen, Kondensatoren sind als 
klassische Bauteile im Fuß nicht vorhanden. Nur der Innenleiter wird 
flach und breit ca. 1,5cm in ca. 1cm parallel zum Gussgehäuse einmal 
geführt.

von Kilo S. (kilo_s)


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Blöd wie ich bin,  in der hf gibt's auch "kurzgeschlossene" konstrukte.
Spartransformation oder parallelschwingkreise an Halbwellenantennen zb.
Deren spulen sind "Kurzgeschlossen" aber sind für die anpassung der 
blindwiderstände richtig gewählt um eine gute leistung zu erzielen.

O.T
Mir ist heute auch eine Kathrein in die finger gefallen.
Eine K7151239 daher ist der beitrag ziemlich interessant.

: Bearbeitet durch User
von Juergen W. (dlke)


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Nun, der Artikel wird auch trotz des Alters immer mal wieder fuer 
"newcomer" interessant werden. Daher eine Ergaenzung zu einem Aspekt der 
nicht aufgefuehrt wurde:

(Ich hatte gehofft noch ein wenig mehr vom auseinandergenommenen 
Innenleben zu sehen zu bekommen).

Aber was mir aufgefallen ist sind weitere Gewindeloecher auf der 
geerdeten
Rohrseite. Das laesst mich vermuten dasz man in den Fusz je nach 
benoetigtem Bandabschnitt verschieden lange Schleifen festlegen kann.
Die andere Seite, die durch eine Isolierung fuehrt scheint ja auch einen 
irgendwie gearteten Uebergang vom Rohr auf das loetbare  AnschlussStueck 
zu
beinhalten.

Es wuerde mich mal interessieren ob diese Antenne inzwischen - 
wenigstens versuchsweise - betrieben werden konnte mit brauchbarem SWR.

Was die zuvor erwaehnte Hochohmigkeit am Speisepunkt angeht:
Ja, lambda/halbe wuerde das hochohmige Antennenende am Speisepunkt 
spiegeln,
ABER: dann ist das Antennenende offen - hier ist es geschlossen. Somit 
wuerde ich tippen: der Eingang ist niederohmig - oder ?

Ich werde aus Schweissdraht mal sowas fuer 145Mhz zurechtbiegen und mich 
- so hoffe ich - in den naechsten Tagen mit dem Ergebnis melden...

73
Juergen

von Klaus (habnix)


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https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/monopole-antenna
(Antenna Elements and Arrays)

Weitere Informationen findet man mit dem Suchbegriff "Folded Monopole 
Antenna"

MfG

von Klaus (habnix)


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Auch im Buch "Kurze Antennen" von Janzen werden gefaltete Monopole im 
Kapitel 7 beschrieben.

MfG

von Kurt (sommerwin)


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http://dg7ybn.de/Symmetrising/Symmetrising_DE.htm

Schaust du mal hier.
Ein Koaxkabel ist unsymmetrisch und hat, wenn es sich um Funk handelt 
meist 50 Ohm Impedanz. Ein Dipol ist symmetrisch mit bis zu 300 Ohm.
Das ist also eine Balancer Schaltung. Die Antenne ist auf der 
abgestimmten Frequenz in Resonanz und somit für das HF Signal kein 
Kurzschluss.

von Martin L. (makersting)


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Kurt schrieb:
> [...] Das ist also eine Balancer Schaltung. [...]

Was genau ist die "Balancerschaltung" an der gezeigten Antenne? Ich sehe 
da nichts Derartiges.

von Kurt (sommerwin)


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So wie der Verfasser das beschrieben hat, und wenn die Bilder genauer 
betrachtet werden, handelt es sich darum.
Eine Lambda/2 Koaxleitung (ein Rohr sieht halt professioneller aus) kann 
zur Symmetrierung verwendet werden und ist damit ein Balun. Balun = 
balanced unbalanced

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