Eigenbau CB Balkon-Antenne oder unter Dach, niedriges SWR auf 80 Kanälen



Diese relativ flach strahlende CB-Antenne ist ganz einfach mit Draht aufbaubar und funktioniert auf allen 80 Kanälen, SWR praktisch 1. Geringfügig gekürzt kann man sie selbstverständlich auch für das Amateurfunkband 10 m benutzen. Der Vorteil der Antenne ist, daß sie mit lediglich zwei Radials auskommt, bei sinnvollem Gegengewicht (Balkongeländer) geht es ganz ohne Radials. Die Antenne wurde mit einem professionellen Antennenprogramm durchgerechnet und in der Praxis ausprobiert. Das Verschieben der Resonanzfrequenz funktioniert ganz einfach durch Umstecken eines kurzen Stückchens Antennenkabel.


Aufgebaute Balkonantenne


Materialliste:
8 m Kupferdraht
dreifache Lüsterklemme
Antennenkabel RG58


Prinzipbild der CB-Balkonantenne

Die Dräte 1 und 3 sind die Radiale. Der rot eingezeichnete Draht 2 ist der Strahler. Die blauen Punkte sind die Kontakte der Lüsterklemmen. Der schwarze Strich ist ein kurzes Stückchen RG58, was am Ende offen ist. Das Speisekabel wird mit dem Außenleiter am unteren Kontakt angeschlossen, der Innenleiter kommt an die mittlere Klemme.


Als Draht ist Elektrodraht oder auch nicht zu dickes Lautsprecherkabel geeignet. Wir schneiden zwei Stücke zu je 278 cm ab und verbinden sie mit der Lüsterklemme. An einer Seite der Lüsterklemme wird der Außenleiter des Antennenkabels angeschlossen. Der Innenleiter des Antennenkabels kommt an die mittlere Klemme. Zwischen mittlere und obere Klemme kommt das kurze Stückchen RG58. Nun schneiden wir 350 cm Draht ab und schrauben ihn an der übriggebliebenen offenen Klemme an. Es muß dann so aussehen:

Lüsterklemme, Anschluß der Drähte

Im Bild ist das Anschlußschema gut zu erkennen. Die Antennenbuchse im Bild  muß nicht sein, man kann natürlich auch das Antennenkabel dierekt anschließen. An der unteren Klemme werden die beiden Radiale mit dem Außenleiter des Zuleitungskabels verbunden. Der Innenleiter des vom Funkgerät kommenden Kabels wird mit der mittleren Klemme verbunden. An der oberen Klemme wird der Draht des 3,5 m langen Strahlers angeschlossen. Jetzt sind noch zwei Anschlüsse der Lüsterklemme offen, da wird die Anpassung angeschlossen, das kurze Stückchen RG58.

Die Anpassung
Diese besteht aus einem kurzen Stückchen RG58. Kurze Antennenkabel, die an einer Seite offen sind, wirken wie ein Kondensator. Als Faustformel für RG58 und RG213 gilt 1 pF pro cm. Da der Strahler zu lang ist, muß er elektrisch mit einem passenden Kondensator verkürzt werden, um Resonanz zu erhalten. Im Bild ist für das Kabelstückchen eine Länge von 18 cm angegeben. Man sollte aber mit 25 cm beginnen und dann entsprechend abschneiden, siehe Feinabstimmung.

Bild der Anpassung
So sieht die Anpassung RG58 aus. Bild in der Länge geschnitten, damit man besser die Anschlüsse und das offene Ende sieht.




Elektrisch gesehen ist jetzt unsere Antenne fertig.
Sie muß jetzt nur noch sinnvoll aufgehängt werden. Ganz gut geeignet für den Strahler ist eine alte Angelrute. Man macht den Draht des Strahlers mit etwas Isolierband an der Angelrute fest. Nebenbei hat eine Angelrute den Vorteil, daß man sie zusammenschieben kann. Das ist vorteilhaft, wenn Antennen am Haus von den Nachbarn oder dem Vermieter nicht so gern gesehen werden und auch, wenn man die Antenne mal schnell portabel aufbauen will. Die beiden Radiale kann man mit einem Bindfaden waagerecht spannen oder auf dem Geländer aufliegen lassen. Hat man ein Balkongeländer aus Metall, kann man häufig auf die beiden Radiale verzichten. Der Außenleiter des Speisekabels wird dann direkt am Geländer angeschlossen, unterster Kontakt der Lüsterklemme.

Auch für den Dachboden ist die Antenne gut geeignet, sofern er hoch genug ist. Den Strahler befestigt man oben am Dachbalken und die beiden Radiale legt man auf dem Boden aus. Das geht aber nur, wenn praktisch kein Metall auf dem Dachboden vorhanden ist. Ist der Dachboden z.B. mit Glasfasermatten isoliert, die auf der Rückseite Alufolie als Träger haben, kann man eine Antenne unter Dach vergessen.
Auch kann man die Antenne draußen aufhängen, z.B. an einem Ast eines höheren Baums. Damit die Radiale waagerecht bleiben, kann man sie mit dünnen Bambusröhrchen aus der Gärtnerei oder dem Blumenladen stabilisieren. Die Enden werden mit einer Schnur gehalten, die man oben am Aufhängepunkt befestigen kann.
Es gibt genug Möglichkeiten, die Antenne recht einfach aufzubauen. Die Radiale müssen nicht exakt waagerecht sein, sie dürfen etwas Neigungswinkel haben. Ähnlich ist es beim Strahler, er darf auch etwas schräg stehen. Probieren geht über Studieren, annähernd ideale Verhältnisse sind selten gegeben...


Feinabstimmung der Antenne
Man geht alle Kanäle durch und sucht die Frequenz, wo das SWR minimal ist, annähernd 1. Die ermittelte Frequenz beim ersten Testlauf wird vermutlich deutlich unter 27 MHz liegen. Dann kürzt man cm um cm, bis das SWR-Minimum auf der gewünschten Frequenz liegt. Übersetzungstabellen Kanäle und Frequenzen findet man ganz leicht im Internet. Will man die Antenne auf allen 80 CB-Kanälen betreiben, sollte man sich zwei oder drei der Anpassungen bauen, die man je nach Bedarf schnell auswechseln kann. Meist reicht es aber, wenn man eine Anpassung hat, die auf Bandmitte optimiert ist. Damit keine Feuchtigkeit in das Kabel eindringen kann, sollte man anschließend die Enden mit Sprühkleber oder Plastikspray abdichten.

Richtwerte für das offene Kabelstückchen:
27,2 MHz:  12 cm
27,0 MHz:  18 cm 
26,8 MHz:  24 cm


Theorie und Praxis
Die Antenne wurde mit einem professinellen Antennensimulationsprogramm entwickelt und dann aufgebaut. In der Theorie ist alles ideal und in der Praxis lauern kleine bis große Stolperfallen. Oben im ersten Bild sieht man die real aufgebaute Antenne. Alle Drähte sind Elektrokabel 1,5 mm². Als Rute wurde zusammengestecktes Bambusrohr genommen, erhältlich in Gärtnereien und manchen Baumärkten. Der Aufbauort ist bei weitem nicht ideal. Nahe der Antenne befindet sich eine Dachrinne und direkt unter dem Dach ist nicht wenig Metall wie Elektroleitungen, Telefonleitungen und die Verteilung der Sat-Anlage. Die gemessenen Werte sind dennoch brauchbar:

CB 11 m:
SWR 1,5 bei 26,4 MHz und Anpassung 20 cm, Strahler 350 cm und Radiale 278 cm
SWR 1,5 bei 27,4 MHz und Anpassung 17 cm, Strahler 347 cm und Radiale 278 cm

Afu 12 m:
SWR 1,5 bei 24,95 MHz und Anpassung 20 cm, Strahler 371 cm und Radiale 300 cm

Afu 10 m:
SWR 1,3 bei 28,3 MHz und Anpassung 17 cm, Strahler 335 cm und Radiale 265 cm
SWR 1,4 bei 28,55 MHz und Anpassung 16 cm, Strahler 332 und Radiale 265 cm

Ein SWR von 1,5 bedeutet eine Reflexion von 4 % der Leistung, ein vernachlässigbarer Wert, mit dem man gut leben kann, fast ideale Anpassung. Im Probeaufbau traten in dem Fall geringfügig Mantelwellen auf. Sollten beim Nachbau unter ungünstigen Bedingungen ebenfalls Mantelwellen auftreten, kann man die ganz einfach beseitigen. Das Antennenkabel wird an einer Stelle zu einer Spule mit z.B. 6 oder mehr Windungen bei einem Durchmesser von 10 cm oder weniger aufgewickelt, das reicht schon als Mantelwellensperre. Im zweiten Bild sind die errechneten Maße angegeben. Die sollten im Normalfall recht gut hinkommen, wenn man nicht gerade mitten in einem Hochhaus aus Stahlbeton wohnt!





Richtdiagramme der Antenne
Die Richtdiagramme gelten bei einer Höhe (Speisepunkt) von 5 m über durchschnittlichem realen Boden. Das heißt nicht, daß die Antenne zwingend in 5 m Höhe aufgebaut werden muß, sie sollen als Anhaltspunkt dienen.

Strahlungsdiagramme

Obwohl nur zwei Radiale vorhanden sind, ist die Antenne praktisch rundstrahlend. Das zum Funkgerät gehende Antennenkabel verbiegt etwas das Antennendiagramm, wenn es annähernd waagerecht verlegt werden muß.
Im ersten Diagramm sieht man, daß die Antenne relativ flach strahlt, Erhebungswinkel 13°. Zusätzlich bietet sie noch Steilstrahlung, die für näheres DX interessant ist. Davon kann man profitieren, wenn Sporadic-E möglich ist oder das Sonnenfleckenmaximum kommt.


Hier sieht man die SWR-Diagramme:

SWR Balkonantenne

In den SWR-Diagrammen sieht man, wie man die Resonanzfrequenz durch Abändern der Länge des offenen Stückchens Koaxkabel zwischen Zuleitung und Strahler verschieben kann. Je länger das Kabelstückchen ist, um so tiefer liegt die Resonanzfrequenz. Die absolute Länge kann sich je nach Gegebenheiten am Aufbauort etwas unterscheiden. Als Faustformel gilt aber, 1 cm Längenänderung des Kabelstückchens bewirkt eine Verschiebung von 0,1 MHz bei der Resonanzfrequenz. Meist sollte es reichen, die Antenne auf Mitte abzustimmen. Nutzt man alle 80 Kanäle, kommt man rechnerisch an den Bandenden auf ein SWR von 1,7. In der Praxis, gemessen, sieht es besser aus, da bei der Simulation die üblichen Verluste nicht berücksichtigt wurden.




Meine Antenne funktioniert nicht, das SWR ist viel zu hoch.
Wenn das SWR dick im roten Bereich ist, also gegen unendlich geht, wird es ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung sein. Das kann man ganz einfach mit einem Ohmmeter herausfinden. Wird mit dem Ohmmeter direkt am Stecker zwischen Innenleiter und Außenleiter gemessen, muß es unendlich Ohm anzeigen. Keinesfalls darf es einen Wert nahe 0 Ohm anzeigen, was einen Kurzschluß bedeutet. Der Strahler darf keinen elektrischen Kontakt zu den Radialen haben, eventuell sind die Drähte an den Lüsterklemmen falsch angeschlossen. Auch kann es sein, wenn man selbst den Antennenstecker am anderen Ende des Antennenkabels montiert hat, daß ein dünnes Drähtchen vom Geflecht Kontakt zum Mittelleiter hat. Das Mißgeschick passiert manchmal auch Profis.
Ist ein Kurzschluß ausgeschlossen, wird es eine Unterbrechung sein. Wir verbinden eine Meßspitze mit dem Außenteil des Steckers. Die andere Meßspitze halten wir jeweils an das Ende des Radials. Das Ohmmeter muß jetzt jedesmal annähernd 0 Ohm anzeigen. Nun verbinden wir den Innenleiter des Antennensteckers mit der ersten Meßspitze. Mit der anderen Meßspitze berühren wir den mittleren Kontakt, wo das offene Stückchen Koaxkabel mit dem Zuleitungskabel verbunden ist. Auch in diesem Fall muß das Multimeter annähernd 0 Ohm anzeigen. Jetzt messen wir zwischen der mittleren und oberen Lüsterklemme, also dierekt über dem offenen Stückchen Koaxkabel. Hier darf das Ohmmeter keinen Widerstand anzeigen, da ja das Kabelstückchen am Ende offen ist.

Das SWR ist relativ schlecht aber nicht unendlich.
Das könnte an dem offenen Stückchen Antennenkabel liegen. Es ist deutlich zu kurz oder zu lang. Die Länge muß auf etwa 1 cm stimmen. Das vorgeschlagene Kabel RG58 hat recht genau eine Kapazität von 100 pF pro Meter. Andere Antennenkabel wie Sat-Kabel können eine niedrigere Kapazität pro Meter haben.
Will sich die Antenne nicht vernünftig abstimmen lassen, ist vermutlich zu viel Metall in nächster Nähe, z.B. Wände aus Stahlbeton. Man kann die Antenne etwas vom Haus weg neigen, das SWR sollte dann merkbar besser werden.
Ändert sich das SWR merklich, wenn man das Funkgerät oder das Antennenkabel berührt, hat man Mantelwellen. Die beseitigt man mit der zuvor beschriebenen Mantelwellensperre.
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Die Antenne für Amateurfunk 10 oder 12 m nutzen.
Kurz zur Antenne und ihrer Funktionsweise. Der Strahler ist etwas zu lang mit induktivem Blindanteil. Die beiden Radiale sind resonant, Lambda/4. Insgesamt erhält man eine Antenne, die recht genau 50 Ohm real hat. Das offene Stückchen Koaxkabel ist nichts anderes als ein Kondensator, der den induktiven Blindanteil des Strahlers kompensiert. Resonanz auf 28,5 MHz erhält man, wenn die Radiale 2,65 m lang sind und der Strahler eine Höhe von 3,35 m hat. Das offene Kabelstückchen muß eine Kapazität von etwa 25 pf haben, also 25 cm lang sein. Die Strahlungsdiagramme gelten entsprechend wie bei CB. Bei 12 m sind die beiden Radiale 3 m lang, der Strahler hat eine Höhe von 3,75 m und das Kabelstückchen eine Kapazität von 31 pF, also 31 cm lang. Für andere Bänder kann man sich die Werte prozentual entsprechend umrechnen und probiert etwas mit der richtigen Länge des offenen Stückchens Koaxkabel. Die Antenne ist auch für hohe Ausgangsleistung (DL 750 Watt) geeignet. Dann sollte man aber RG213 statt RG58 nehmen, selber Verkürzungsfaktor. Mit dem anpassenden Kabelstückchen muß man experimentieren. Die tatsächliche Länge kann merklich von der errechneten Länge abweichen, je nach örtlichen Gegebenheiten.




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