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Radial Systeme für überirdische und erdmontierte Vertikal Antennen

Projekt: Radialsysteme

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Einleitende Worte:

Alle vertikalen Antennensysteme benötigen in irgendeiner Form ein Gegengewicht, um einen Stromausgleich zu erzielen und effizient zu arbeiten. Das Gegengewicht besteht in der Regel aus einem System von Radial Leitungen, die entweder auf dem Boden oder erhöht über dem Boden angebracht sind. Wenn man sich an einige einfachen Richtlinien hält, können hervorragende Ergebnisse mit vertikalen Antennen erzielt werden. Einige sagen, es sind keine Radials erforderlich, haben aber Radials’ in Form eines verkürzten, abgestimmten Gegengewichtssystems. Ein guter Wirkungsgrad kann schon mit einem relativ geringen radialen System erreicht werden, das weit besser ist als kleine Gegengewicht Systeme. Es soll darauf hingewiesen werden, dass Gegengewichte keine Wunder bewirken. Sie sind aber gut die auftretenden Erdverluste zu mindern, denn ein guter Boden ist ein schlechter HF Leiter. Ein Vorteil bringt Salzwassernähe, dieser sollte genutzt werden.
Die folgen Anmerkungen erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sind oft empirisch ermittelt worden oder Erfahrungen aus dem praktischen Experimentieren.

Larry, W7IUV hat ein erdnahes Radialsystem für das 40m Band gebaut. Es besteht aus 65 mal 1/4 λ Radials. Hier ist der Knotenpunkt und der Anschluß des Koaxkabels zu sehen. Ist doch sehr imposannt.
Im unteren Bild ist ein weiteres imposantes Radialsystem zu sehen..

Boden- oder erdfreie Radialmontage, einige Aspekte?

Für eine Boden Montage sprechen folgende Fakten:

	Die Radials können eine beliebige Länge haben und sie arbeiten auf allen Frequenzen

	Einfache Montage

	Einfacher Zugang

	Acht bis zwölf 1/10 λ Radials ergeben 60 bis 65% verbesserten Wirkungsgrad

und dagegen sprechen:

	120 Radials auf dem Boden im Vergleich zu einer erhöhten Vertikal mit 2 resonanten Radials liegen bei 90% Wirkungsgrad

	Umliegende Objekte können die Signal Stärke stark beeinflussen

Was spricht für eine erdfreie Radialmontage:

	+ 90% effizienter mit zwei 1/4λ Radials

	Antenne ist in der Regel mehr 'im klaren', soweit umliegende Objekte nicht als Ursache einer großen Dämpfung sind

	Ein hohes Blechdach ist ein sehr gutes Radial System für alle Frequenzen

und welche Fakten sprechen dagegen.

	benötigt zwei 1/4 λ Radials für jedes Band zum Arbeiten und die Radials beeinflussen sich gegenseitig in der Länge

	die Montage ist im allgemeinen zeitaufwendiger

	optisch ergibt sich durch die freie Montage ein höheres Profil

	die Montage der Radials muss hoch genug sein, damit es zu keiner Gefährdung der Personen kommt, die sich in der Nähe aufhalten

	sollte für ideale 50 Ω etwa 1/5 λ hoch sein für ideale 50 Ω

	Radials sollten zur guten Anpassung mindestens eine Neigung von 20° haben

	beinhaltet in einigen Fällen die Anpassung und Feinabstimmung der radialen Länge

Boden Montage:

Bei vertikaler Antennenmontage, sollte ein Ort gewählt werden, der eine gleichmäßige Verteilung der Radials rund um die Antenne erlaubt. Weg von Bäumen und anderen Gegenständen, wenn es möglich ist. Die Antenne ist, wenn möglich auf der Erde zu befestigen. Je näher am Boden, desto besser. Als nächstes ist festzustellen, wieviel Mühe und wieviel Draht man bereit ist in diese Konstellation zu investieren. Die Kompromisse sind wie folgt.

	mehr Radials ergeben eine höhere Effizienz, siehe Abbildung

	mehr kurze Radials sind in der Regel besser als ein paar Lange

	wenn nur ein paar Radials eingesetzt werden, müssen diese nicht sehr lang sein

	wenn man sich über sehr guter Erde befindet, nur sehr wenige von uns haben diese Voraussetzungen, kann man mit wenigen Radials sehr gute Leistungen erzielen

Vier Radials sind das absolute Minimum bei einer durchschnittlichen Bodenbeschaffenheit. Wie viel man in ein gutes radiales System investiert, hängt davon ab, wie gut die Erdverhältnisse sind. Die meisten von uns haben keine guten Erdverhältnisse, so dass ein radiales System wichtig ist. Je schlechter die Erdbodenverhältnisse sind, desto mehr kann man mit einem guten Radialsystem gewinnen. Die folgende Abbildung zeigt ein Diagramm von Brian Edward, N2MF.
Es zeigt, dass die relative Signalstärke mit der Anzahl der Radials und unterschiedlicher Länge über schlechter Erde steigt. Mit einer besseren Erde ist der Gewinnunterschied zwischen 4 Radials und 120 Radials bei etwa 2,5 dB, im Gegensatz zu etwa 4 dB mit schlechterer Erde.

Das Diagramm zeigt, dass man bei einer Radiallänge von 1/10 Λ mit mehr als ca. 24 Radials keinen großen Vorteil mehr erreichen kann. Auch wenn mehr Radials verlegt werden ist es vorteilhafter, diese länger zu machen. Wenn die Radials nicht symmetrisch angeordnet sind, ist das nicht so schlimm, es verzerrt nur die theoretische Kugel-Richtcharakteristik ein wenig, hat aber auf die Leistungsfähigkeit nur geringen Einfluss. Die Radials sollen entsprechend der örtlichen Gegebenheiten verlegt werden. Man muss sich auch immer bewusst sein, dass sehr hohe Spannungen an den Enden der Radials existieren können und der Zugang vor Unwissenden zu schützen ist. Es hat sich auch gezeigt, isolierten Draht zum Schutz vor Korrosion zu verwenden und die Radials nicht tiefer zu vergraben als es notwendig ist. Zwei bis acht cm sind ausreichend.

Portables Groundsystem mit Picknickdeckke, ein Versuch:

Unterseite der Decke mit Gegengewicht ...

Da ich fast nur portabel qrv bin und einfache Drahtantennen benutze habe ich mir mal Gedanken gemacht, wie ich ein gutes 'portables' Gegengewicht erzeugen kann.
Nach dem Vorbild eines Spinnennetzes habe ich auf die Unterseite einer Picknickdecke ein Radialsystem genäht.
Wie ich das versucht habe, praktisch umzusetzen und zu testen, kannst du

hier lesen.

Erdfreie Montage:

Man kann die Radials der Vertikalantenne nur wenige Meter über dem Boden verlegen. Verspannt man 1,5m für das 20m Band oder 3m für 40m, erreicht man bereits mit 2 Radials relativ gute Leistungen.


		Das Problem ist, dass man nicht über eine sehr gute Anpassung an 50 Ω herankommt und in Erdnähe das Signal geschwächt wird, besonders bei schlechten Erdverhältnissen. Wenn eine Vertikalantenne auf dem Boden montiert wird, fällt die Impedanz ziemlich schnell von 36 Ω bis unter 22 Ω bei Erreichen von 1/3 λ. Über normalen Boden oder mit vielen Radials wird es sich um die 36 Ω bewegen und über sehr guten Boden in der Regel von 40 bis 60 Ω. Dies ist eine ziemlich schlechte und spekulative Anpassung an 50 Ω, so dass ein paar Tricks notwendig werden. Sobald die Radials sich vom Erdboden erheben, zwei Radials sind alles, was man wirklich braucht. Es ist wichtig, dass versucht wird, einen 180° Winkel zwischen den beiden Radials hinzubekommen. Lege die Redials so weit wie möglich auseinander. Damit reduziert man die gegenseitige Beeinflussung. Sollten diese, nur wenige cm auseinander liegen, kann es bereits schwierig werden die einzelnen Bänder abzustimmen.

Zur besseren und einfachen Annäherung an die 50 Ω kann der Winkel der Radials nach unten gelegt werden. Diese Maßnahme erhöht die Impedanz der Antenne. Im folgenden werden einige empirisch ermittelten Winkel und die zu erwartende Fußpunktimpedanz bei erhöhter Montage aufgeführt.

Radialer Neigungswinkel		Antennenimpedanz

0°		22 Ω

10°		28 Ω

20°		35 Ω

30°		47 Ω

40°		53 Ω

50°		55 Ω

Der Winkel der Radials sollten 50° nicht überschreiten. Was ist, wenn der Winkel nicht genug getilted werden kann? Ganz einfach, das Antennenelement wird etwas über 1/4λ verlängert, aber nur bis 20%, und die Impedanz steigt. Dies führt dazu, dass die Radials vielleicht zu lang sind, so dass sie eventuell wieder angepasst werden müssen. Ein Erfahrungswert sagt, wenn der vertikale Strahler 2% bis 3% verlängert wird, sind die Radials etwa 5% bis 7% zu kürzen.
Sollte man Glück haben und den Standort über Salzwasser wählen können, erzielt die vertikale Antenne eine super Leistung mit geringem Erhebungswinkel, gut für DX. Werden die Radials auf den Boden ausgelegt und ab und zu mit Salzwasser überschwemmt, reichen oft 2 Radials und man ist erfolgreich.