Forum: HF, Funk und Felder Fußpunktwiderstand einer (kurzen) Stabantenne


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von Randy B. (rbrecker)


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Hallo zusammen,

kann man den Fußpunktwiderstand einer Stabantenne abschätzen?

Konkret geht es um f=40MHz und eine ca. 1,5m lange Stabantenne für ein 
Handgerät. Also keine Radials wie etwa bei eine GP vorhanden. Mit 1,5m 
ist die Antenne etwas kürzer als lambda/4.

Gibt es da Erfahrungswerte?

Danke!

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ohne Radials muss der Strom "irgendwo" lang fließen – das dieses 
"irgendwo" nicht näher definierbar ist, ist das ganze Gebilde wenig 
vorhersagbar. Ansonsten bist du ja in der Tat knapp unter lambda/4.

von Randy B. (rbrecker)


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Jörg W. schrieb:
> Ohne Radials muss der Strom "irgendwo" lang fließen – das dieses
> "irgendwo" nicht näher definierbar ist, ist das ganze Gebilde wenig
> vorhersagbar. Ansonsten bist du ja in der Tat knapp unter lambda/4.

Ein echte GP hat 36Ohm, mit nach unten gekröpften Radials ca. 50Ohm. 
Geht dann eine solche Stabantenne eines Handgerätes eher Richtung 
deutlich >50Ohm oder deutlich <50Ohm. Mangels "Ground" wäre meine 
Vermutung eher >50Ohm ...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Randy B. schrieb:
> Mangels "Ground" wäre meine Vermutung eher >50Ohm ...

Meine auch. ;-)

Aber wie geschrieben, sehr variabel. Aus eigener Erfahrung mit 
2-m-Handfunken: Masse am Stecker anfassen kann schon mal das 
Gesamtverhalten um 10 dB verbessern.

von Lodda (ol_grumpy)


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Randy B. schrieb:
> kann man den Fußpunktwiderstand einer Stabantenne abschätzen?

Nein, das kannst du nicht. Völlig undefinierte Verhältnisse.
Wenn da noch ein Speisekabel dazwischen ist, kommt es ganz auf dessen 
Länge an. Dann kommt es auch darauf an, ob es ein Couterpoise, sprich 
Gegengewicht gibt, oder ob das Gebilde einfach in der luft hängt.

Nichts genaues weiß man nicht ;-)

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Randy B. schrieb:
>Mit 1,5m
>ist die Antenne etwas kürzer als lambda/4.
>
>Gibt es da Erfahrungswerte?

Mit einer Verlängerungsspule im Fußpunkt und ein
Kondensator kannst du diese zu kurze Antenne wieder
auf Resonanz und 50 Ohm bringen. Siehe Anhang.

Aber warum ist das ein Problem die Antenne ein paar cm
länger zu machen um auf richtige lambda/4 zu kommen?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Günter L. schrieb:
> Mit einer Verlängerungsspule im Fußpunkt und ein
> Kondensator kannst du diese zu kurze Antenne wieder
> auf Resonanz und 50 Ohm bringen.

Lohnt angesichts der undefinierten Erdverhältnisse eher nicht. So viel 
zu kurz ist sie ja sowieso nicht.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Einfach mal experimentieren. ;-)

Ich habe hier eine Teleskopantenne, die mit einem kleinen angelöteten 
Stück Draht (Bowdenzugseil) maximal ausgezogen halbwegs gut auf 2 m 
funktioniert. Dabei ist sie 58 cm lang.

Einfach so hingestellt mit den NanoVNA messe ich (36 - j61) Ω.

Halte ich am Fußpunkt mit dem Finger fest, sind es (60 - j70) Ω, stark 
abhängig, wie weit ich vom Körper weg bin.

Verkürze ich die Antenne auf 53 cm, messe ich (25 - j78) Ω bzw. (46 - 
j80) Ω mit Festhalten am Fußpunkt.

Verkürze ich sie auf 47 cm, sind es (21 - j96) Ω bzw. (40 - j90) Ω mit 
Festhalten.

Er wird also kleiner durch die Verkürzung.

von Motopick (motopick)


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Jörg W. schrieb:
>
> Lohnt angesichts der undefinierten Erdverhältnisse eher nicht. So viel
> zu kurz ist sie ja sowieso nicht.

Das waere dann ja auch bei CB-Handfunken so. Komischerweise
funktioniert bei denen eine Verlaengerungsspule recht gut.
Den besten Wert kannst du fuer deine 40 MHz und deine Antenne,
ja experimentell feststellen.
Dazu baut man sich mit einem empfindlichen Drehspulmesswert
einen einfachen Feldstaerkeanzeiger.
Dann kannst du "abwickeln" bis zum Maximum. :)

> Er wird also kleiner durch die Verkürzung.

Das ist wohl richtig.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Motopick schrieb:
>> Lohnt angesichts der undefinierten Erdverhältnisse eher nicht. So viel
>> zu kurz ist sie ja sowieso nicht.
>
> Das waere dann ja auch bei CB-Handfunken so.

Nein, da ist das Verhältnis von Strahlerlänge zu (Viertel-)Wellenlänge 
deutlich kleiner als beim TE – wenn du nicht gerade eine CB-Funke mit 
einer 2,2 m langen Antenne hast. :-)

von Motopick (motopick)


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Jörg W. schrieb:
> Nein, da ist das Verhältnis von Strahlerlänge zu (Viertel-)Wellenlänge
> deutlich kleiner als beim TE – wenn du nicht gerade eine CB-Funke mit
> einer 2,2 m langen Antenne hast. :-)

Einen Meter siebzig kann eine Stabo 6200 auch. Das waere dann ja
auch nur "unwesentlich" kuerzer als 2.2 m.

von Randy B. (rbrecker)


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Nun gut, dann nehme ich mal mit: je kürzer gegenüber lambda/4 die 
Stabantenne wird, desto kleiner wird der Fußpunktwiderstand. Mit 
zunehmender Masse wird der wieder größer.
Wobei interessant ist, dass bei einer GP der Widerstand sinkt, wenn die 
Radials von der gekröpften Position in die Waagerechte positioniert 
werden - dies produziert meiner Intuition nach eine gr. Masse. Dies 
steht im Widerspruch zu Jörg W. Beobachtung mit dem Hinzufügen einer 
Masse durch Berühren.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Randy B. schrieb:
>je kürzer gegenüber lambda/4 die
>Stabantenne wird, desto kleiner wird der Fußpunktwiderstand.

Diese Vorstellung ist nicht ganz richtig. Bei lambda/4
sieht der Sender ein rein ohmschen Widerstand, daß ist der
Resonanzfall. Es gibt aber noch den Begriff Strahlungswiderstand,
der ist bei lambda/4 gleich Fußpunktwiderstand. Bei kleiner
lambda/4 "denkt" der Sender er arbeitet auf eine Reihenschaltung
von Kondensator und Widerstand. Dieser Widerstand ist der
Strahlungswiderstand, der immer kleiner wird je kürzer die
Antenne, und der Blindwiderstand des Kondensators wird immer
größer je kürzer die Antenne. Das bedeutet es geht immer
weniger Leistung in den Strahlungswiderstand. Die Leistung
die in den Strahlungswiderstand geht, ist die Leistung die
die Antenne in elektromagnetische Wellen umwandelt.

von John B. (craftsman)


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Randy B. schrieb:
> kann man den Fußpunktwiderstand einer Stabantenne abschätzen?

Ja, den kann man sogar berechnen. Die Formel steht beispielsweise im 
Janzen: "Kurze Antennen" auf Seite 26.

Dieser komplexe Eingangswiderstand addiert sich zum komplexen 
Eingangswiderstand des zweiten Teils der Antenne. Ob dieser zweite Teil 
der Antenne 2. Strahler, andere Dipolhälfte, Gegengewicht, Radials, 
Groundplane, ... genannt wird, ist egal. Die Summe ist an den 
Anschlüssen des Gerätes wirksam.

Wie die Kollegen schon angemerkt haben, ist diese zweite Hälfte der 
Antenne zunächst reichlich unbestimmt. Eine Verbesserung schafft das 
Anbringen eines gleich langen Drahtes am Masseanschluss der Buchse, bzw 
gnd des Antennen Eingangs. 1.5 m nach unten beim Handgrät wäre noch 
praktikabel. Diese Massnahme verbessert auch den Wirkungsgrad, weil der 
Enfluss von ohmschen Widerständen, z.B. durch Hand, Arm und Körper des 
Funkers verringert wiird. Die nächste Verbesserung in Richtung 
definierte Verhältnisse könnte eine Gleichtaktsperre sein. Das geht dann 
schon in die Richtung bekannter Antennen Formen: Vertikaldipol, Sloper, 
Up and Outer u.ä.. Perfekt vorhersagbar wird das nie, weil die Einflüsse 
des Bodens, des Gerätenutzers und der Umgebung variieren. Aber als erste 
Annäherung kann die Betrachtungsweise zu nützlichen Abschätzungen 
führen. Mit Nachmessen bekommt man dan praktische Erfahrungswerte.

In der Praxis messe ich nicht nach. Es reicht, grob voraus zu berechnen 
und variable Kompensation der Reaktanz und variable Transformation des 
Realteils bereit zu stellen. Im Betrieb kann dann kompensiert und 
angepasst werden. Ein LC Glied reicht dazu aus.

Bei relativ zu Lambda/4 sehr kurzen Strahlern ist zu erwarten, dass 
kapazitive Reaktanz und ein Realwert unter 50 Ohm vorliegt.

72 John

: Bearbeitet durch User
von Al (almond)


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Die Eingangsfrage nach dem Fußpunktwiderstand ist nicht ganz 
zielführend. Richtig wäre nach der Fußpunktimpedanz zu fragen. Eine 
Impedanz ist die Kombination aus einem realen Widerstand und einer 
Reaktanz, einem Blindwiderstand. Z = R +jX. Es ist also eine komplexe 
Zahl. Der Betrag der Impedanz in Ohm ist die Zeigerlänge aus der 
vektoriellen Addition der beiden Komponenten

Im Falle eines verkürzten Strahlers setzt sich die Fußpunktimpedanz aus 
einem sehr kleinen Strahlungswiderstand R und einer hohen kapazitiven 
Reaktanz zusammen. Der Betrag der Impedanz ist daher hoch, obwohl der 
maßgebliche Strahlungswiderstand klein ist.

: Bearbeitet durch User
Beitrag #7623439 wurde vom Autor gelöscht.
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Al schrieb:
> Die Eingangsfrage nach dem Fußpunktwiderstand ist nicht ganz
> zielführend. Richtig wäre nach der Fußpunktimpedanz zu fragen.

Ist jetzt aber Erbsenzählerei. Natürlich ist dieser Widerstand in fast 
allen Fällen ein komplexer. Messwerte habe ich oben gegeben.

von Al (almond)


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Jörg W. schrieb:
> Ist jetzt aber Erbsenzählerei. Natürlich ist dieser Widerstand in fast
> allen Fällen ein komplexer. Messwerte habe ich oben gegeben.

Du nennst es vielleicht Erbsenzählerei, nach meinem Eindruck und der Art 
der Fragestellung waren dem TO und einigen Anderen der Unterschied 
zwischen einer Impedanz und einem Widerstand nicht so natürlich 
geläufig. Zumal beide mit der gleichen Größe, nämlich Ohm, gemessen 
werden.

: Bearbeitet durch User
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