KW-Multiband-Dipolantennen DOxy simulieren

[Wulf D. (holler)]

Vor kurzem schon im Thread 
Beitrag "Langdrahtantenne" schon angesetzt, aber 
jetzt unter passendem Betreff:

Auf der Website vom DARC Ortsverband Stralsund gibt's Bauanleitungen vom 
"DG0KW" für Multiband-Dipole. Die DO4c für 80m, 20m, 15m und 10m (11m) 
hatte ich - mit bescheidenen Erfolg - nachgebaut.

Es stellte sich natürlich die Frage warum die deutlich unter der 
erwarteten Performance (SWR in den vier Bändern) blieb. Um sich der 
Frage zu nähern, müsste man erstmal wissen wie man so eine Antenne 
entwirft und dabei die kritischen Punkte kennen.

Vermutlich nutzte der Autor die Simulationssoftware MMANA-GAL. Habe mir 
die auch besorgt und die DO4c in der Theorie nachgebaut.

Die Antenne besteht vereinfacht gesagt aus einem Dipol für das 20m Band, 
wo über Verlängerungsspulen noch Drähte im 80m für Resonanz sorgen 
sollen.
Parallel zu diesen gespeisten Dipolen liegen in geringem Abstand je ein 
Halbwellen-Dipol für das 15m und das 10m Band. Letzteren habe ich 
probeweise durch einen fürs 11m-Band ersetzt.

Die Simulationsergebnisse der Bauanleitung nach Feinabstimmung liefert 
für das 80m-Band schon deutlich schlechtere Werte als es die Anleitung 
verspricht: der Abgleich soll ein SWR <1,2 erreichen, in der Simulation 
sind bestenfalls 2,5 möglich. Und das auch nur in einem sehr, sehr 
schmalen Bereich, <50kHz. Viel zu wenig für das 300kHz breite Band.

Die versprochene Performance auf den anderen Bändern wird dagegen nahezu 
in der Simulation erreicht.

Aber ich habe die Antenne auch nicht genau nach Bauvorschlag aufgebaut, 
bzw aufbauen können. Die Antenne ist unterm Dach, d.h. hängend unter der 
Firstfette. Da das Haus nur 12m lang ist, mussten die 80m-Drähte hinter 
den Verlängerungsspulen abgewinkelt werden.
Außerdem wurde nur 1,1mm Cu-Draht statt 2,0mm Draht genommen. Macht das 
wirklich was aus?
Scheint so, dass das im höchsten Band (10m/11m) zu einem deutlich 
schlechteren SWR führt.
Das Abknicken der 80m-Enden scheint, wie im FAQ der Bauanleitung schon 
vorhergesagt, keinen merklichen Einfluss zu haben. Aber die 80m-Antenne 
ist eh nur eingeschränkt brauchbar.

Das nächste Problem unter dem Dach sind die sogenannten Windrispen: 
kreuzweise unter den Sparren über die Längsseiten vernagelte 
Stahlbänder, die Windlasten aufnehmen.
Die habe ich als nächstes in die Simulation integriert. Deren 
Leitfähigkeit entspricht ca 3mm Cu-Draht. Deren Einfluss dämpft nochmal 
das höchste Band, erreiche damit nur noch ein SWR von 2,3 im 11m-Band. 
Auch 15m verliert etwas.

Am Ende liegen die Simulationsergebnisse ziemlich dicht am realen Aufbau 
und den Nano-VNA Anzeigen.

Wahrscheinlich könnte ich die Ergebnisse mit dickerem Draht auf den 
höheren Bändern verbessern.
Im 80m-Band hilft das nicht, da verspricht der Bauvorschlag einfach zu 
viel.
Vielleicht hat noch jemand eine Idee wie man das optimieren kann.

Anbei der originale Bauvorschlag und die Simulationsergebnisse mit den 
drei Detaillierungen im PDF. Auf der letzten Seite Zusammenfassung und 
das Drahtmodell der Antenne incl Windrispen als Screenshot.

Übrigens misslang die automatische Optimierung der Konstruktion 
innerhalb der Simu-SW, hab die Drahtlängen per Hand nach jeder 
Detaillierung optimiert.
Vielleicht liegt auch noch Potential im Abstand der Dipole oder dem Wert 
der 80m-Verlängerungsspule, bislang nicht getestet.

[Herbert Z. (herbertz)]

Eine optimale frei hängende Antenne ist ganz was anderes, als wenn man 
so ein Gebilde unter Dach mehr oder weniger zusammenfaltet um sie unter 
zu bekommen.

Baue sie draußen auf in ordentlicher Höhe über Grund und ich denke du 
wirst zufrieden sein.

[Jens B. (dasjens)]

Wulf D. schrieb:

> Die Simulationsergebnisse der Bauanleitung nach Feinabstimmung liefert
> für das 80m-Band schon deutlich schlechtere Werte als es die Anleitung
> verspricht: der Abgleich soll ein SWR <1,2 erreichen, in der Simulation
> sind bestenfalls 2,5 möglich. Und das auch nur in einem sehr, sehr
> schmalen Bereich, <50kHz. Viel zu wenig für das 300kHz breite Band.

Welche Bandbreite erwartest Du? Afaik wird die Bandbreite mit gutem SWR 
immer kleiner je kleiner die Frequenz wird.
Es gibt auch breitbandige mit gutem SWR, aber die sind dann 
Gewinntechnisch eher mau.


Du kannst ja mal deine Simulationsdaten posten.
Es werden oft perfekte Werte versprochen, und DX Verbindungen beim 
ersten CQ Ruf selbst bei den schlechtesten Kompromissantennen. wie bei 
der AX1 oder ähnlichen selbstgebauten Antennen.

[Wulf D. (holler)]

Herbert Z. schrieb:
> Baue sie draußen auf in ordentlicher Höhe über Grund und ich denke du
> wirst zufrieden sein.
Das ist zweifellos richtig, aber kaum umsetzbar. Richtig schlecht ist 
die Performance im 80m Band. Auf der Grundstücklänge könnte ich zwar 
gerade so die optimalen 40m unterbringen, aber optisch geht das leider 
nicht. Filigrane Konstruktionen halten den regelmäßigen Stürmen in 
Norddeutschland nicht stand.

Jens B. schrieb:
> Welche Bandbreite erwartest Du? Afaik wird die Bandbreite mit gutem SWR
> immer kleiner je kleiner die Frequenz wird.
> Es gibt auch breitbandige mit gutem SWR, aber die sind dann
> Gewinntechnisch eher mau.
Die bescheidenen 80m-Werte liegen klar an der starken Verkürzung. Ich 
denke mit dem SWR hat das erstmal nichts zu tun. Der ist auch schlecht, 
liegt aber auch an der Verkürzung und dem damit verbunden niedrigen 
Realteil des Anschlußwiderstands von <20 Ohm. Den könnte man mit einem 
Trafo sicher anpassen. An der Bandbreite ändert das nichts, da hilft 
wohl nur längerer Draht. Oder eine ganz andere Konstruktion.

Den miesen 11m-SWR konnte ich mit optimierten Abstand der Dipole 
drastisch verbessern. Bin gespannt, ob das in der Realität auch 
funktioniert.

Anbei die optimierte DO4c-Simulation für MMANA-GAL incl. der Störer in 
meinem Aufbau.

[Jens B. (dasjens)]

Wie misst Du die Bandbreite wenn das nichts mit dem SWR zu tun hat?

[Wulf D. (holler)]

Jens B. schrieb:
> Wie misst Du die Bandbreite wenn das nichts mit dem SWR zu tun hat?
Nur abgeschätzt. Brauche doch keinem hier erklären, wie man Bandbreiten 
bestimmt. In der E-Technik ist das meist ein bestimmter Abfall vom 
Maximalwert über der Frequenz. Oft 3dB oder 6dB.

Habe mal in die Simulation einen ungekürzten Dipol fürs 80m Band 
eingetippt und den dem stark Gekürzten gegenübergestellt.
Wie gesagt, eine konstante vertikale Verschiebung gelingt mit einem 
Übertrager. Aber Bandbreite erreicht man wahrscheinlich nur mit großer 
Länge.

[Jens B. (dasjens)]

Wulf D. schrieb:
> Jens B. schrieb:
>> Wie misst Du die Bandbreite wenn das nichts mit dem SWR zu tun hat?
> Nur abgeschätzt. Brauche doch keinem hier erklären, wie man Bandbreiten
> bestimmt.

Warum nicht? Nicht jeder ist allwissend. Und Deine Aussage ist 
widersprüchlich.

Du hast gesagt, daß es nichts mit dem SWR zu tun hat, aber in deinem 
Bild ist die eine Achse das SWR.

[Wulf D. (holler)]

Jens B. schrieb:
> Du hast gesagt, daß es nichts mit dem SWR zu tun hat, aber in deinem
> Bild ist die eine Achse das SWR.

Nein, das bezog sich auf Jens B. schrieb:
> Afaik wird die Bandbreite mit gutem SWR immer kleiner ...

... und das ist so nicht richtig. Die Bandbreite hat mit mehr oder 
weniger guten SWR nicht zwingend etwas zu tun.

Nicht desto trotz kann man natürlich mit dem Verlauf des SWR die 
Bandbreite der Antenne abschätzen.

Habe die Optimierungen aus der Simulation in den Dachbodenaufbau 
eingebaut und bin nun zufrieden. Die Realität liegt doch ziemlich dicht 
dran.
Der SWR im 80m-Band ist etwas besser als in der Simulation, der im 11m 
Band etwas schlechter. Im Bild der Scan vom VNA, die Amateurbänder 
unterlegt.

Das 80m-Band nochmal im zweiten Bild vergrößert und ein zweiter Scan mit 
einem vorgeschalteten 1:1,5-Übertrager. Der passt den niedrigen 
Fußpunktwiderstand an 50 Ohm an.

Hier sieht man, dass ein guter SWR nicht zwingend eine niedrige 
Bandbreite nach sich zieht.

Letztlich hat sich die Simulation mit MMANA-GAL gelohnt, hätte ich sonst 
nicht so gut hinbekommen. Die SW hat viele Bugs, aber die bemerkt man 
und ändern nichts am Ergebnis.

[Jens B. (dasjens)]

Wulf D. schrieb:

Lass bitte mal nicht das wichtigste weg:

> Nein, das bezog sich auf Jens B. schrieb:
>> Afaik wird die Bandbreite mit gutem SWR immer kleiner ...

Ich schrieb:
"Afaik wird die Bandbreite mit gutem SWR
immer kleiner je kleiner die Frequenz wird"

Und das merkt man, daß bei 160m schneller nachjustiert/getunt werden 
muss als bei 10m.
>
> ... und das ist so nicht richtig. Die Bandbreite hat mit mehr oder
> weniger guten SWR nicht zwingend etwas zu tun.

"nicht zwingend" Also hat sie doch was mit zu tun.

Wovon genau hängt denn die Bandbreite ab?

[Wulf D. (holler)]

Jens B. schrieb:
> Wulf D. schrieb:
>
> Lass bitte mal nicht das wichtigste weg:
>
>> Nein, das bezog sich auf Jens B. schrieb:
> Wovon genau hängt denn die Bandbreite ab?
Denke in erster Linie von der Geometrie. Verkürzung schnürt die 
Bandbreite deutlich ein. Dickere Leiter erweitern die Bandbreite ein 
wenig.

Konnte beides an dieser Konstruktion sehen. Die verkürzte 80m schon 
angesprochen. Bei der 11m führte dicker 3,5mm Draht zu etwas mehr 
Breite.

[Al (almond)]

Jens B. schrieb:
> Wovon genau hängt denn die Bandbreite ab?

Von der Güte.

Wie bei einem Schwingkreis mit R,L,C bestimmt auch bei einer Antenne die 
Güte die nutzbare Bandbreite. Einflussgrößen sind z. B. Drahtstärke, 
Verkürzung des Strahlers, Verlustwiderstand, Höhe über Grund etc. ...

[Jens B. (dasjens)]

Al schrieb:
> Jens B. schrieb:
>> Wovon genau hängt denn die Bandbreite ab?
>
> Von der Güte.
>

Und wie macht sich das bemerkbar? Nur in dem Teil der Bandbreite ist die 
Antenne auch angepasst, richtig?
Dann hat sie dort ungefähr die 50Ohm.
Alles drüber unter drunter reflektiert und ändert das SWR, richtig?

[Wulf D. (holler)]

Jens B. schrieb:
> Nur in dem Teil der Bandbreite ist die
> Antenne auch angepasst, richtig?
> Dann hat sie dort ungefähr die 50Ohm.
> Alles drüber unter drunter reflektiert und ändert das SWR, richtig?

Denke das passt. In meinem Aufbau ist der 80m SWR nicht so toll. Da 
zeigt der nanoVNA direkt an der Antenne einen Realteil von 100 Ohm um 
die Resonanzstelle an (nicht <20, wie ich oben mal geschrieben habe).
Der Imaginärteil ist bei Resonanz betragsmäßig meist <20.