J-Antenne für 2 m, Gewinn 5,7 dBi, für 750 Watt oder mehr Leistung geeignet!

English description




Fertig aufgebaute Antenne

 
Manchmal wird die Antenne auch fälschlicherweise als Koaxialantenne bezeichnet.
Die gesamte Antenne ist 1,5 m lang. Der Strahler ist Lambda/2 und unten die Anpassung ist Lambda/4 lang. Antennen Lambda/2 sind sehr hochohmig >>1000 Ohm. Unten das Rohr ist nichts anderes als eine Transformationsleitung Lambda/4, die von 0 Ohm auf unendlich Ohm transformiert, in dem Fall auf die knapp 2000 Ohm des Strahlers Lambda/2.
Irgendwo zwischen 0 Ohm und unendlich Ohm ist auch eine Stelle mit 50 Ohm zu finden. Das ist unten die Stelle, wo die Antennenbuchse sitzt, 65 mm von 0 Ohm entfernt. Diese Antenne hat eine sehr flache Abstrahlung und benötigt keine Radiale. Gleichstrommäßig sind Strahler und Außenteil direkt miteinander verbunden. Man kann das Außenteil direkt an eine Erdung, Blitzableiter, anschließen. Die Antenne sollte auch sehr interessant sein für kommerzielle Anwendungen wie Betriebsfunk. Der Abstrahlwinkel ist sehr flach, also hohe Reichweite.
Das Prinzip der J-Antenne ist schon seit einiger Zeit bekannt. In vielen Veröffentlichungen Amateurfunk, auch Rothammel, findet man, die Antenne hätte bauartbedingt ein eher hohes SWR. Das stimmt so nicht, man kann sie in der beschriebenen Variante auf niedrigstes SWR abstimmen.


Aufbau, bzw. Schaltung

So sieht das Aufbauschema aus. Die Maße im Bild sind Millimeterangaben.




Benötigtes Material


Material
50 cm Kupferrohr, Außendurchmesser 28 mm
T-Stück Innendurchmesser 28 mm
Endkappe Innendurchmesser 28 mm
Buchse N oder BNC
1 m Rohr Kupfer oder Messing, Außendurchmesser ca. 4 mm
53 cm Kupferdraht Außendurchmesser 3,7 mm
5 cm Kupferdraht Außendurchmesser 1,3 mm

Für den Innenleiter habe ich das Kupfer eines alten Elektrokabels 10 mm² genommen. Man kann auch Rohr mit 3,5 bis 4,5 mm Durchmesser nehmen, ist nicht kritisch. Für das Stückchen Draht, was den Innenleiter mit der Antennenbuchse verbindet, habe ich den Innenleiter von handelsüblichem Elektrokabel 1,5 mm² genommen. Auch dieser Durchmesser ist nicht kritisch. Das T-Stück und die Endkappe müssen lötbar sein. Installateure verwenden seit einiger Zeit gern Fittinge zum Pressen. Die zum Löten habe ich ohne Probleme im Baumarkt erhalten. Dünnes Messingrohr 4 mm gibt es teilweise in Baumärkten, man bekommt es auch in Modellbaugeschäften.


Aufbau der Antenne

 
Im Bild sieht man die halbfertige Anpassung. Da es T-Stücke in unterschiedlichen Längen gibt, muß man selbst herausfinden, wie lang die beiden Rohrstücke sein müssen. Im Musteraufbau ist das lange Stück 425 mm und das kurze Stück 40 mm lang. Insgesamt ist die Anpassung 510 mm lang. Die Rohrstücke sollte man so abschneiden, daß sie nicht ganz bis zum Anschlag hineinragen, wichtig für die spätere Feinabstimmung. Ich habe sie so abgeschnitten, daß sie etwa zu 2/3 hineinragen.
Nun biegt man am dünnen Draht, der an die Antennenbuchse geht, eine Öse. Deren Durchmesser entspricht dem des Innenleiters der Anpassung, also 3,7 mm. Anschließend bohrt man mittig in die Abschlußkappe ein Loch mit 3,7 mm Durchmesser. Hat man keinen Bohrer mit 3,7 mm Durchmesser, kann man auch einen mit 3,5 mm nehmen und weitet danach das Loch etwas auf.
Anschließend steckt man die beiden Rohre in das T-Stück, wie im Bild. Jetzt wird der Innenleiter durchgeführt. Man hält das Drähtchen mit der Öse in das T-Stück und schiebt den Innenleiter durch diese. Der Innenleiter wird anschließend durch das Loch der Kappe geschoben und mit dieser verlötet. Er sollte etwa 1 mm überstehen. Beim Verlöten befindet sich die Kappe auf dem Rohr und der Innenleiter wird am anderen Rohrende mittig fixiert. Zum Verlöten habe ich eine Lötlampe genommen, da die meisten Lötkolben nicht genug Hitze liefern. Zu Dokumentationszwecken habe ich den mit der Kappe verlöteten Innenleiter nochmal herausgezogen und das Drähtchen mit der Öse darübergeschoben.

Der Anschluß der Antennenbuche wird kniffeliger.
Zuerst verlötet man die Öse mit dem Innenleiter, geht gut mit einem größeren Lötkolben. Die Öse sitzt genau 65 mm über der Kappeninnenseite. Nun kürzt man das Zuleitungsdrähtchen soweit, daß es die richtige Länge hat, um an die Buchse angeschlossen zu werden. Bei meiner Antennebuchse war der Anschluß ein Röhrchen, wo der Zuleitungsdraht genau hineinpaßte. Wenn die Flansche der Buchse auf dem T-Stück aufliegen, muß das Drähtchen genau im Röhrchen sitzen. Bei den meisten Buchsen kann man den Anschlußdraht noch soeben verlöten, wenn man die Buchse zur Seite schiebt.
Geht das nicht, schiebt man das kurze Rohr der Anpassung ganz in das T-Stück. Jetzt kann man die Kappe mit dem Innenleiter abziehen und nach oben drücken. So ist genug Platz, um den Anschlußdraht an der Antennenbuchse festzulöten.
Ist das geschafft, verlötet man die Masse der Antennenbuchse mit dem T-Stück. Hilfreich ist es, wenn man die Buchse und das T-Stück an der Lötfläche zuvor verzinnt hat. Man sollte rundrum löten, damit kein Wasser eintreten kann. Das Verlöten ist nicht ganz einfach. Nur Lötkolben reicht nicht und massiver Einsatz einer Lötlampe oder eines Propanbrenners könnte die Antennenbuchse zerstören. Gut geht es, wenn man das T-Stück mit der Lötlampe vorwärmt und die eigentliche Lötung  mit dem Lötkolben macht.

Oben muß noch das Rohr abgedichtet und der Strahler zentriert werden.
Gut ist Kunststoff oder Platinenmaterial ohne Kupferbeschichtung geeignet. Daraus baut man sich eine dicke Scheibe und klebt sie oben bündig ein. Man nimmt sich z.B. Platinenmaterial FR4 und sägt aus diesem eine Scheibe aus, deren Durchmesser geringfügig größer als der Rohrinnendurchmesser ist. Dann bohrt man mittig ein Loch 3 mm. Jetzt wird die Scheibe mittels einer Schraube und Mutter M3 in eine Bohrmaschine eingespannt. Mit einer Feile bringt man die Scheibe auf den richtigen Durchmesser. Wenn die Scheibe in das Rohr paßt, muß natürlich noch das Loch auf den Durchmesser des Innenleiters vergrößert werden.
Mit etwas Glück kann man auch den Kunststoffschraubverschluß einer Getränkeflasche nehmen wie im Bild.
Wenn man möchte, kann man noch Scheiben bauen, die den Innenleiter im Rohr schön zentrieren. Ohne Zentrierscheiben bewegt sich bei Wind der Innenleiter etwas. Das SWR-Meter zappelt dann ein wenig, da sich das Transformationsverhalten ändert, wenn der Innenleiter kurzzeitig nicht mittig ist. Man bohre das Loch so, daß die Scheibe soeben auf den Innenleiter paßt. Sie hält dann von selbst.

Details der zusammengebauten Antenne

Jetzt ist die Antenne fast fertig.
Der Innenleiter der Anpassung sollte so etwa 20 mm überstehen. Daran kommt jetzt der Strahler, das dünne Rohr. Um den Innenleiter mit dem Strahler zu verbinden, eignet sich ganz gut das Innenleben einer größeren Lüsterklemme. Der Strahler hat ab Rohrende eine Länge von 98 cm. Somit ist das Rohr 96 cm lang, da ja der Innenleiter 2 cm übersteht.

Feinabgleich
Die Rohrstücke sind noch nicht mit dem T-Stück und der Kappe verlötet. Sie sollten ohne Spiel ineinanderstecken. Wenn Spiel wider Erwarten vorhanden sein sollte, haut man leicht mit einem Hammer auf die entsprechende Stelle. Dadurch wird sie geringfügig oval. Verdreht man das Rohr und den Fitting (T-Stück oder Endkappe) sitzt es jetzt hinreichend fest.
Es sollte nochmals kontrolliert werden, ob der Anpassungsteil wirklich 51 cm lang ist, also die Rohre nicht bis zum Anschlag eingeschoben sind. Der Anschlußdraht zur Antennenbuchse muß mittig im T-Stück sein. Das ist dann gegeben, wenn der Abstand Mitte T-Stück zur Kappe außen etwa 67 mm beträgt.
Zum Probieren kann man die Antenne ganz gut in einen Schraubstock einspannen oder mit einer Schraubzwinge befestigen. Das Antennenkabel wird angeschlossen und mit dem Funkgerät verbunden. Dazwischen kommt noch ein SWR-Meter, möglichst direkt vor die Antenne. Ich habe zum Abstimmen 145,000 MHz genommen. Wer die Antenne hauptsächlich für FM simplex und Relais nimmt, sollte auf 145,500 MHz abstimmen.
Drückt man auf die Sendetaste, sollte schon jetzt das SWR < 2 sein. Ist es deutlich höher, stimmt was nicht am Aufbau.
Nun verschiebt man das lange Kuperrohr und unten das kurze Stückchen, bis das SWR optimal ist, also praktisch 1 erreicht. Man muß es wechselseitig machen, da sich beide Größen beeinflussen. Verschiebt man den unteren Teil, ändert man hauptsächlich das Transformationsverhältnis. Das Verschieben des oberen Rohrs dient zur Kompensation des Blindanteils, beeinflußt aber auch etwas das Transformationsverhältniß. Ist die Antenne optimal abgestimmt, sollte das SWR im gesamten Sendebereich FM < 1,5 sein.
Eigentlich ist jetzt der Zeitpunkt erreicht, wo man die Rohre mit dem T-Stück und der Endkappe dauerhaft verlöten sollte. Ich rate aber dazu, die Antenne im noch unverlöteten Zustand an dem Punkt auszuprobieren, wo sie dauerhaft installiert werden soll. Sie ist etwas empfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen wie Metall in näherer Umgebung, Art der Befestigung und Höhe. Ist die Antenne nicht für einen festen Standort vorgesehen, sollte man die Feinabstimmung im Freien mindestens 1 m über dem Boden durchführen.

Stimmt es jetzt, wird verlötet!
Beim Verlöten der Rohre muß man wieder vorsichtig sein. Selbst mit einem größeren Lötkolben 100 Watt geht das nicht mehr. Man muß mit einer Lötlampe oder einem Propanbrenner verlöten. Der ganze Aufbau darf nicht zu heiß werden. Ansonsten könnte die Öse auf dem Innenleiter der Anpassung verrutschen und auch die gerade angelötete Antennenbuchse ihren Halt verlieren.


Das Unterteil, die Anpassung, muß dicht sein. Wenn Wasser hineinläuft, stimmt die Anpassung nicht mehr, das SWR verschlechtert sich deutlich. Man sollte oben den Übergang von der Anpassung zum Strahler gut mit Plastikspray einsprühen. Damit ist er wasserdicht und eine gute Isolation ist gegeben.  Regenwasser perlt dann ab. Bei 100 Watt Leistung beträgt die Spannung zwischen Strahler und Anpassung etwa 500 Volt.


Elevation der J-Antenne in 6 m Höhe

Hier sieht man das Antennendiagramm, Aufbauhöhe 6 m.
Die Antenne strahlt recht flach ab bei einem Erhebungswinkel von gerade mal 4°. Im Probebetrieb hatte ich sie lediglich auf dem Dachboden stehen, keine Außenmontage. Ich war etwas überrascht, als ich sofort ein weit entferntes Relais hörte, was sonst nur mit einer guten Außenantenne zu hören war.
Der Nachbau der Antenne lohnt sich auf jeden Fall. Sie ist besser als viele deutlich längere Kaufantennen, die mit vollmundigen Versprechen beworben werden. Durch die massive Bauweise sollte sie eine Ewigkeit halten. Knickt mal bei einem Sturm der Strahler ab, kann man diesen leicht ersetzen, er ist ja angeschraubt.

So ganz nebenbei, man kann die Antenne auch horizontal betreiben!
Das Strahlungsdiagramm wird dann eine "8", sehr ähnlich wie beim Dipol. Die Flachstrahlung bleibt weiterhin erhalten. Der Gewinn  liegt dann bei etwa 4 dBd, was eine kurze Yagi auch macht. Im Gegensatz zur Yagi strahlt sie aber vorwärts und rückwärts gleichermaßen.









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