Sonderausgabe über ATV-Antennen
Der Großteil dieser Ausgabe unseres ATV-Newsletters 150 ist den Antennen für ATV gewidmet. Das Schlüsselwort für solche Antennen ist „Breitband„. Unsere (US-)Fernsehsignale sind breit, typischerweise 6 MHz, und wenn wir auf mehreren Fernsehkanälen senden, müssen wir in der Lage sein, das gesamte Band abzudecken. Unsere beiden beliebtesten Bänder für ATV sind #1 – 70cm & #2 – 23cm. Die erforderlichen Antennenbandbreiten betragen daher mindestens 30 MHz (420-450 MHz in den USA) und 60 MHz (1240-1300 MHz).
Jeder Artikel über Antennen wird immer unzureichend sein. Es gibt so viele Möglichkeiten, dass es fast unmöglich ist, alle zu testen. Hier in Boulder haben wir einige Favoriten, die von den meisten benutzt werden. Für eine 70-cm-Basisstation bevorzugen die meisten die 7,2 dBi Diamond X-50NA. Für eine 70-cm-Yagi ist der Favorit die 11 dBi 6 Elemente M-Squared 440-6SS. Für eine 23-cm-Yagi ist der Favorit die 15 dBi 14 Elemente Directive Engineering DSE2414LYRMK. Für die Empfangsantenne unseres W0BTV-Repeaters verwenden wir die Dreibandantenne (2m/70cm/23cm) Diamond X-6000A. Für unsere aktuellen Boulder ATV-Antennentests verwenden wir alle Antennen, die wir von anderen Funkamateuren ausleihen können. Das ist sicherlich nur ein kleiner Ausschnitt dessen, was verfügbar ist. Umso mehr wollen wir von anderen ATV-Gruppen hören. Jede ATV-Repeater-Gruppe hat ihre eigenen Lieblingsantennen. Bitte schreiben Sie uns mit Ihrer Liste und sagen Sie uns, warum. Wir werden die Informationen dann an unsere Leser weitergeben.
Antennen-Tests:
In den vergangenen Jahren haben wir einige größere Tests durchgeführt, um Antennen für den ATV-Dienst zu bewerten. Der erste fand 2011 statt und wurde in der Mitteilung KH6HTV AN-4, „Antennen für Amateurfunk“ dokumentiert. Der zweite fand 2017 statt und wurde in der Mitteilung KH6HTV AN-40, „70cm Antennen für ATV“ dokumentiert. Auch hier, im Jahr 2023-24, führen wir weitere Antennentests durch. Wir werden in einem zukünftigen Newsletter über unsere Ergebnisse berichten. Bei keinem der Tests sind die Ergebnisse absolut genau. Sie werden weder mit qualitativ hochwertigen Antennenanlagen noch mit den Methoden von Organisationen wie der Georgia Tech Univ. oder FCC oder NIST durchgeführt. Die Gewinnzahlen unserer Tests sind also nicht absolut, sondern in Wirklichkeit Vergleiche zwischen verschiedenen Antennen hinsichtlich ihrer Leistung auf unserem speziellen Testbereich.
Polarisation:
Boulder-ATV verwendet sowohl für das 70-cm- als auch für das 23-cm-Band die vertikale Polarisation. Und warum? Es war eine historische Entscheidung, die bis in die frühen 90er Jahre zurückreicht. Zur Unterstützung von ARES-Aktivitäten vor Ort, sowohl im Rucksack als auch mobil, wurden vertikale Antennen als am besten geeignet angesehen. Andere ATV-Gruppen haben sich für horizontale Antennen entschieden. Sie sind typischerweise der Auswuchs von SSB/CW-DXern mit schwachem Signal, die sich für die Horizontale entschieden haben. Was verwendet Ihre Gruppe? Ein Vorteil der horizontalen Antenne ist die zusätzliche Isolierung von 20 dB gegenüber der vorherrschenden vertikalen Polarisation, die von den FM-Funkern und ihren zahlreichen Repeatern verwendet wird.
Referenzgewinn – 1/4-lambda-Ground-Plane-Antenne
Wir könnten einfach nur Vergleichstests zwischen verschiedenen Antennen durchführen und sie entsprechend bewerten. Es wäre jedoch schön, wenn wir einen absoluten Gewinnwert in dBi angeben könnten. Dazu brauchen wir eine Referenzantenne, mit der wir unsere anderen Antennen vergleichen können. Für Mikrowellen verwenden wir in der Regel eine Hornantenne mit Standardgewinn und aufgeweitetem Wellenleiter. Für HF- und VHF-Messungen wird in der Regel die klassische 1/2-Wellen-Dipolantenne verwendet.
Für vertikale Polarisation auf VHF/UHF verwenden wir in der Regel eine 1/4-lambda-Groundplane-Antenne. Sie besteht aus einem einzelnen vertikalen 1/4-lambda-Strahlerstab und vier 1/4-lambda-Radials, die in einem Winkel von 45° nach unten hängen. Mit Hilfe des EZNEC-Antennenmodellierungsprogramms lässt sich die voraussichtliche Leistung dieser Antenne leicht ermitteln. Ich habe mit EZNEC eine solche Antenne für das 70-cm-Band entworfen. Sie wurde für eine Mittenfrequenz von 434 MHz entworfen und verwendete massive Kupferdrähte der Stärke 14 für die Elemente. Die Längen sowohl des Vertikalstrahlers als auch der vier Radials wurden mit EZNEC optimiert. Der endgültige Entwurf sah einen vertikalen Strahler von 6,2 Zoll vor. Die vier Radials waren 6,7″ Zoll lang.
EZNEC-Berechnungen:
Freiraumverstärkung = 2,1 dBi flach über das 70-cm-Band. Omnidirektionale Eigenschaften in der Azimut-Ebene (X-Y). min. VSWR = 1,03:1 bei 434 MHz, 1,5:1 VSWR-Grenzen (-14 dB Rückflussdämpfung) = 418 & 452 MHz.
Anschließend wurde eine tatsächliche Antenne mit einer Montageplatte mit quadratischem Flansch und einem N (f)-Anschluss gebaut. Diese Antenne ist oben an der Kamera-Stativ-Antennenhalterung montiert dargestellt. Um die Augen zu schützen, habe ich die Enden aller 14-Gauge-Kupferdrähte auf sich selbst zurückgeschlungen und die Schleife an den Draht gelötet. Die Längen wurden dann gemessen und auf die Spitzen dieser Schlaufen zugeschnitten. Dann habe ich den VSWR mit einem Nano-VNA gemessen. Die Ergebnisse waren: min. VSWR = 1,05:1 bei 430 MHz, < 1,5:1 (417-463), < 2:1 (409-470) & < 3:1 (396-481 MHz) Diese Antenne ist somit eine sehr gute Anpassung an 50 Ohm über das gesamte 70-cm-Amateurfunkband. 
Können wir also den berechneten Gewinn von +2,1 dBi als unsere Referenzantenne verwenden? Nun, ja und nein. Es ist eine Ausgangsbasis. Es handelt sich um den theoretischen Gewinn der Antenne im freien Raum, ohne dass die EM-Felder durch andere Faktoren gestört werden. Mit EZNEC können wir dann beginnen, Störungen hinzuzufügen und deren Auswirkungen auf die Fernfeldmuster und den Gewinn am Horizont zu sehen. Als erstes haben wir die Koaxialkabel-Zuleitung und den senkrecht nach unten fallenden Stützmast. Ein Metallstab unterschiedlicher Länge kann mit EZNEC ausprobiert werden, um dies zu simulieren. Dies führt zu einer leichten Dellenbildung im Empfangsmuster. Die Richtcharakteristik bleibt erhalten, aber die Verstärkung von +2,1 dBi ist nun mit einer Unsicherheit von etwa ±1 dB behaftet. Eine größere Störung besteht darin, in EZNEC die Auswirkungen der Verwendung der Antenne über der realen Erde zu simulieren. Jetzt haben wir es mit Bodenreflexionen zu tun. Sie können das Fernfeldmuster wesentlich stärker verzerren und größere Schwankungen des Gewinns verursachen. Aber da wir echte „Amateure“ und keine echten Antennenwissenschaftler sind, können wir in Ermangelung besserer Hilfsmittel genauso gut den Wert von +2,1 dBi für unsere Vergleiche zwischen den verschiedenen ATV-Antennen verwenden.
Wir haben auch zwei vertikale Rundstrahlantennen von Diamond für Basisstationen getestet. Es handelte sich um die X-50NA und die X-6000A. Tests in früheren Jahren hatten gezeigt, dass die X-50 breitbandig ist und über das gesamte 70-cm-Band gut funktioniert. Die X-6000 funktionierte nur am oberen Ende des Bandes recht gut, hatte aber am unteren Ende des Bandes einen negativen Gewinn. Die Tests vom 6. Dezember bestätigten dies bei 423 MHz. Wir maßen +6 dBi ( Spezifikation: 7,2 dBi) für die X-50, die X-6000 zeigte -11 dBi. Siehe oben die gemessenen Spektren.
Jim, KH6HTV, Boulder, Colorado
Quelle: https://kh6htv.com/newsletter/