QRP Halbwellenantenne für 2m im Hosentaschenformat, J-Antenne return
J-Antenne, zusammengerollt ...
Projekt: QRP J-Antenne für 2m
Kontakt: DL2LTO
 
Einleitende Worte:
J-Antenne beim Poartabeleinsatz ...Klammerbefestigung an GFK Rute ...Die J-Antenne ist speziell auf den höheren Bändern weitverbreitet und 'produziert' im gesamte 2m Band ein SWR kleiner 2:1, liefert ein fast kreisförmiges Abstrahlungsdiagramm, erfordert keine Radials und gestattet ein 50 Ω Koaxkabel problemlos anzupassen.
Aus dem Hotelzimmer, bei Portabeleinsätzen, eine Rast beim Wandern, man ist immer gegenüber der Gummiwendel im Vorteil. Sie ist klein, paßt in die Hosentasche, ist preiswert und 'gewinnbringend'. Eine Antenne, die in wenigen Minuten zusammengebaut ist. Das benötigte Material ist in der Bastelkiste zu finden. Die fertige Antenne kann zusammengerollt in der Hosentasche oder im Wanderrucksack verstaut werden. In der Natur kann die Antenne mit einer Wäscheklammer oder einem Stück Angelschnur am Baum, am Zweig oder an einem Teleskopmast aufgehängt werden. Super einfach und wirkungsvoll.
Eine J-Antenne wird niemals einen Beam ersetzen. Aber man bekommt eine gute Antenne, die in kurzer Zeit mit wenig Material einfach gebaut werden kann.
Details zur Befestigung der Antenne im Bild 4a, 7 und 7a.
HB9NCS und HB9NMT veröffentlichten eine interessante Kurzdarstellung zurJ-Antenne für 144 / 430 MHz.
Funktion des Halbwellenstrahlers:
Transformationsglied ...Die J-Antenne besteht aus drei Teilen. Das sind der Strahler, das Anpassungsglied und der Anpassungspunkt. Die Antenne ist ein Halbwellenstrahler, der an einem Ende gespeist wird. Eine Speisung am unteren Strahlerende erscheint bautechnisch günstiger, das hat aber zur Folge, dass sich dort ein Spannungsmaximum mit hoher Impedanz einstellt.
Daraus könnte sich sich das einzige Problem, die Speisung mit 50 Ω Koaxkabel, ergeben. Aber keine Angst, das Problem wird sehr simpel gelöst. Man erinnert sich an die Viertelwellenumwegleitung. Die hohe Impedanz wird über ein λ/4 Kabel transformiert, das an einem Ende offen und am anderen Ende kurzgeschlossen ist. Das offene Ende der Viertelwellenbandleitung ist hochohmig, das kurzgeschlossene Ende sehr niederohmig. Wir produzieren ja einen Kurzschluß, die Impedanz geht also fast gegen Null. Und nun der 'Trick'. Genau zwischen diesen beiden Extremen befindet sich eine Stelle, wo die Impedanz genau 50 Ω beträgt. Das müssen wir herausfinden und unser Koaxkabel anschließen.
Stromverteilung, Anzahl der Halbwellen und Funktionsskizze der J-Antenne:
so funktioniert die J-Antenne ...
Material zum Bau einer 2m Antenne:
Ca. 1,5m UKW Bandleitung 240/300 Ω
2 bis 3 Meter Koaxkabel RG58/U oder RG174/U
BNC Stecker für das entsprechende Koaxkabel
Kabelbinder
Schrumpfschlauch
Nylonfaden oder Angelschnur zum Befestigen am Aufhängepunkt
Hinweise zum Bau der Antenne:
Anschluß des Koaxkabels ...Wie bereits gesagt, findest du das Material in deiner Bastelkiste. Die UKW-Bandleitung von 240 Ω ist noch beschaffbar. In Baumärkten wird eine UKW-Wurfantenne angeboten. Das Kabel ist ca. 1,60 m lang und reicht für den Bau dieser Antenne. Es ist aber auf den Preis zu achten, denn mehr als 2 Euro sollte man dafür nicht ausgeben. Oft ist es noch auf Flohmärkten oder bei ebay zu bekommen. Die untere Abbildung zeigt den schematischen Zuschnitt des Bandkabels. Das Bandkabel hat einen Verkürzungsfaktor von ca. 0,82 bist 0,84 und ist bei allen Berechnungen zu berücksichtigen. Das obere Kabelende bleibt offen und wird lediglich mit einem Loch versehen. Daran kann man eine Schlaufe aus Angelschnur oder nichtleitenden Faden zur Befetigung knippern. Für den Outdooreinsatz sind alle Lötstellen mit Schrumfschlauch zu überziehen. Alle Anschlüsse sind so kurz wie möglich zu halten.
Bei dem unteren Bandkabelende sind die beiden Drahtenden kurzzuschließen.
Die beiden Litzestellen darüber sind abzuisolieren aber nicht durchzutrennen. Hier wird das Koaxkabel angelötet. Das ist der 50 Ω Punkt. Ganz wichtig! Die Abschirmung kommt an das Viertelwellenstück und der Innenleiter an das 3/4 λ Gegenstück. Siehe nebenstehende Abbildung.
Möglicher Bauablauf:
Skizze zur Bauausführung ...Schneide von der UKW Bandleitung ca. 1,5 m ab. Es ist noch kein Maßzuschnitt! Entferne vorsichtig die Isolierung an einem Ende ohne die Kupferleitung zu beschädigen, 15 mm auf beiden Seiten sollten reichen. Nimm die zwei Kupferdrähte und verdrille beide. Anschließend die verdrillte Leitung verlöten. Wir haben einen ‚Kurzschluß’ realisiert, das ist so gewollt. Die Verbindung beider Drähte sollte so kurz wie möglich erfolgen, keine großen Schleifen bilden. Damit ist der untere Teil der Antenne bereits fertig. [Bild 1, 1a]

Als nächstes widmen wir uns der λ/4 Leitung. Im berechneten Abstand vom unteren Teil entfernen wir sorgfältig auf beiden Seiten die Isolation, so ca. 3 bis 5 mm. Nicht das Kupferkabel durchtrennen oder verletzen. An diese beiden ‚freigelegten’ Kupferdrähte wird später das Koaxkabel angelötet. [Bild 2, 2a]

Messe von dem Mittelpunkt des gerade abisolierten Stücks das geforderte Maß nach oben ab und mache auf einer Seite des Bandkabels eine Kerbe. Diesmal wird aber die Kupferlitze mit durchgetrennt. Aber nur auf einer Seite! Dieser Abschnitt bildet den λ ¼ Stub. Der andere Rest der Kupferlitze kann am Bandkabel verbleiben und stört nicht. [Bild 3, 3a]

An einem Ende des Koaxkabels wird der BNC Stecker befestigt. Das andere Ende wird an den λ ¼ Stub gelötet, das ist der 50 Ω Punkt an den beiden freigelegten Kupferleitungen. Bitte genau beachten, wo das Geflecht und wo der Mittelleiter des Koaxkabels an die λ/4 Leitung angelötet werden! Geflecht wird an λ/4 Stub und Mittelleiter an Strahler gelötet. Siehe Skizze. [Bild 4, 4a]

Zum Schluß wird die Antenne auf ihr genaues Maß geschnitten. Vom unteren bis zum oberen Teil auf ihre gesamte Länge.

Etwa 10 mm vom oberen Ende kann mit einem Locheisen die Fixierung des Aufhängepunktes mittig in die Bandleitung gestanzt werden. Achtung, nicht die Kupferlitze beschädigen! [Bild 4]

Die hier angegebenen Längenangaben sind eine gute Basis zum experimentieren.
C -> 32 mm, B -> 421 mm, A -> 1370 mm
Wichtig ist es, den 'Feedpoint' zum Anschluß des 50 Ω Koaxkabels recht gut zu treffen. Die anschließend durchzuführende Messung von SWR entscheidet, ob nachgebessert werden muß oder nicht. Alles was sich bei ca. 1.5:1 einpendelt ist OK.
Das Koaxkabel sollte nicht kürzer als 2 m sein. Ob nun RG174/ oder RG58/U macht sich nur bei der Dämpfung und Handlichkeit bemerkbar. Bei 3 m Koaxkabel sehen die Dämpfungen etwa wie folgt aus:
RG174/U  bei 145 MHz ca. 1,00 dB, bei 435 MHz ca. 1,80 dB
RG58/U   bei 145 MHz ca. 0,50 dB, bei 435 MHz ca. 1,00 dB
aircell5 bei 145 MHz ca. 0,35 dB, bei 435 MHz ca. 0,65 dB

Das ist alles. Antenne aufhängen, Koaxkabel an TRX anschließen und probieren.

Abgleich der Antenne
Abgleich, ganz einfach ...Ganz einfach.
Wenn die angegebenen Maße eingehalten wurden, beschränkt sich der eigentliche Abgleich nur auf die Anpassung des 50 Ω Koaxkabels am Punkt x-x.
Es muss die richtige Stelle für den Anschluss des Koaxkabels gefunden werden. Die Angaben sind schon genaue Richtwerte und man sollte keine Abweichungen im mm-Bereich zulassen. Mit einer SWR Meßbrücke gleicht man auf günstigstes Stehwellenverhältnis ab. Am Stehwellenverhältnis erkennt man ganz gut, ob man den Punkt getroffen hat.
Wer einen Analyser zu Verfügung hat sollte diesen nutzen. Ich habe festgestellt, daß ein Stehwellenverhältnis s < 1,5 immer zu realisieren ist.
SWR Verlauf ...
Details in Wort und Bild:
[Bild 1] Unteres Ende der Bandleitung, beide Drähte durch Lötbrücke kurzgeschlosssen. [Bild 1a] Enden verkleben und dann mit Schrumpfschlauch vor Feuchtigkeit schützen.
Kurzschluß an unteren Ende ... Kurzschluß an unteren Ende, verschrumpft ...
[Bild 2] Freilegen der beiden Litzen und verlöten zum späteren Fixieren des 50 Ω Abgreifpunktes . [Bild 2a] Koaxkabel wird an die offenen Litzen gelötet. Mittelleiter an Strahler, Geflecht an Viertelwellenleitung.
Anschluß für Koaxkabel ... Koaxkabel angelötet ...
[Bild 3] Unterbrechnung der Litze, Ende der Viertelwellenleitung. [Bild 3a] Auch hier die beiden Enden verkleben und dann mit Schrumpfschlauch vor Feuchtigkeit schützen.
Unterbrechnung des Bandkabels ... Unterbrechnung des Bandkabels, geschrumpft  ...
[Bild 4] Oberes Ende wird zur Stabilisierung mit einem Holz oder Plasteplättchen auf beiden Seiten angepresst. Das Loch dient der späteren Befestigung einer Nylonschnur im Out- oder Indoorbereich. [Bild 4a] Verschrumpfung des oberen Antennenteils zum besseren Halt. An einer Schleife aus Nylonfaden ist ein kleiner und leichter Edelstahlhaken befestigt. Dieser wird an einer beliebigen Stelle zum Aufhängen der Antenne genutzt.
Oberes Ende der Bandleitung ... Oberes Ende der Bandleitung, mit Aufkänger ...
[Bild 5] Vorbereitetes Stück Koaxkabel zum späteren anlöten an die 50 Ω Anpassstelle. [Bild 6] Rückseite der Anpassstelle. Plaste oder Holzstück verstärkt das Antennenstück. Damit minimiert sich die Bruchgefahr beim Transport und den vielen Einsätzen.
Koaxkabel zum Anlöten vorbereitet ... Anpasstelle im Detail mit Knickschutz ...
[Bild 7] Wäscheklammer. An einer Hebelseite ein Pippel zum Aufstecken auf die Stitze einer GFK Rute. An der anderen Hebelseite wurde eine Nylonschlaufe befestigt, die zum beliebigen aufhänden der Antenen dient  [Bild 7a] Hebelarme der Wäschklammer in Detail.
Wäscheklammer als universeller Aufhängepunkt ... Wäscheklammer im Detail ...
Umrechnung von cm, mm, inch
In der englischsprachigen Literatur werden die Maße in inch angegeben. Hier eine einfache Umrechnugstabelle zu den für uns bekannteren Maßeiheiten cm und mm.
Das Inch ist eine englische und US-amerikanische Maßeinheit, was in Deutschland als 'englischer Zoll' bezeichnet wird und 0,0254 Meter, also 2,54 cm entspricht.
 Millimeter [mm]
 Zentimeter [cm] 
 Inches
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