Bauanleitung UKW-Yagi

Einleitung

Literaturhinweis: Spindler, Eberhard (1990). Antennen. Anleitung zum Selbstbau. VEB Verlag Technik Berlin.

Zu Beginn ein Vermerk zu den Daten, auf denen meine Selbstbau-Antennen basieren: Der „Spindler“ ist seit Ersterscheinung in den späten 1980er-Jahren quasi die Referenzliteratur für Antennenbau. Dieses Werk ist wärmstens zu empfehlen, wenn auch mittlerweile nur noch gebraucht über eBay oder ähnliche Plattformen erhältlich. Die Zeiten haben sich nun mal geändert: anders als in den Entstehungsjahren des Spindler-Buches, in der vormaligen DDR, wo man noch mit hohem Antennenaufwand westdeutsche Programme sehen und hören wollte, ist heute mit großflächiger Abdeckung durch digitales Antennenfernsehen (DVB-T) und Kabel-, sowie Satellitenfernsehen die Bedeutung von terrestrischen Antennenanlagen maßgeblich gesunken. Dennoch ist der „Spindler“ für DXer und Leute, die heutzutage ausländische oder weit entfernte Programme empfangen möchten, trotz aller Modernisierung der Rundfunktechnik und der massiven Veränderungen in der medialen Szene ein erstklassiges Referenzbuch.

Weiters gilt großer Dank an meinen Hobbykollegen Jens-Christian Braun (Website: VBDX.de), der den überwiegenden Großteil des Antennenbaus meiner beiden 9-Element-Antennen durchführte und die Antennen durch seine selbst erfundenen Nachbesserungen maßgeblich optimierte, wie später auch in der Anleitung beschrieben.

Vorbereitungen (Materialanschaffung)

In den folgenden Zeilen wird beschrieben, wie man frei nach Spindlers Antennenbuch eine empfangsstarke 9-Element-Yagi-Antenne selbst bauen kann. Nachfolgend die benötigten Bauteile, alles in einem gut sortierten Baumarkt in der Eisenwarenabteilung erhältlich:- 10x Alu-Rundrohr, 10mm Durchmesser, 2 Meter Länge (für die Elemente, der Dipol benötigt zwei Rohre)
– 2x Vierkantrohr, 20mm Durchmesser, 2 Meter Länge (für das Boomrohr)
– 1x Vierkantrohr, 15mm Durchmesser, 1 Meter Länge, sowie wenn möglich einen 2mm starken und 15mm breiten Alu-Streifen (für das Verbindungsstück der zwei Boomrohrteile)
– 1x L-förmiges Alu-Profil, 20x20mm, 2 Meter Länge (für das Verbindungsstück der zwei Boomrohrteile)
– 1x Alu-Vollrohr, 8mm, 1 Meter Länge (für den Dipol, als Verbindungsstück)
– 9x Elementhalter, 20mm breit, und dazugehörige Schrauben, empfehlenswert sind z.B. 5x50mm-Schrauben und Flügelmuttern (erhältlich z.B. bei Konni-Antennen)
– 1x Tupperware-Box ca. 12x8cm (für die Dipolbox)
– sowie das passende Werkzeug, v.a. Bohrmaschine, Metallbohrer, Rohrbiegevorrichtung, Schraubstock, Eisensäge, Zange, Vorschlaghammer, und wenn möglich eine stabile Werkbank (geht, wie in meinem Fall, auch zur Not mit einer alten Biertischgarnitur)

 

Kosten

Die Kosten für die einzelnen Teile belaufen sich auf rund 70 Euro für die Alu-Profile und rund 20 Euro für die Elementhalter und Schrauben. Dies ergibt also rund 90 Euro Gesamtkosten für das Material. Da beim Antennenbau immer wieder etwas schief laufen kann, empfehle ich aus Erfahrung ein Reservebudget von etwa 20-30 Euro für Ersatzteile. Ein Preisvergleich vorab lohnt übrigens, zwischen den jeweiligen Baumärkten gab es starke Preisunterschiede: Die 10mm-Alu-Rundrohre waren z.B. bei einem Markt für € 4,30/Stk. erhältlich, bei der Konkurrenz für knapp € 7,–. Daher genauer hinschauen, bevor man draufzahlt. Es lohnt auch, falls es sich ergeben sollte, die Teile außerhalb von Österreich zu beschaffen, da man die Alu-Profile in Deutschland und einigen osteuropäischen Nachbarländern bedeutend günstiger erhält. Für eine 9-Element-Yagi halten sich die Preisunterschiede zwar in Grenzen, bei einem größeren Projekt (z.B. Körner 19.3) würde ich jedoch raten, alle Möglichkeiten zu durchdenken, um nicht unnötig mehr Geld auszugeben, als notwendig.

Zeitplan

Wichtig zu beachten ist auch, dass der Bau einer Antenne mindestens einen ganzen Tag braucht, wenn alles gut läuft und keine Zwischenfälle passieren. Aufgrund meiner eigenen Erfahrungen beim letzten Antennenbau rate ich dringend davon ab, sonntags oder nach Geschäftsschluss der Baumärkte zu bauen, sofern man nicht genug Material vorrätig hat. Denn wenn einmal ein Teil verbohrt ist, oder irgendetwas schief läuft, muss man dann im schlimmsten Fall das ganze Wochenende warten, um an die richtigen Teile zu kommen.

Am Längsten, wie später auch erwähnt, dauert sicherlich der Dipol. Für geschickte Leute immerhin eine Sache von rund 3-4 Stunden, während der Rest der Elemente in 1-2 Stunden nach Maß gekürzt und befestigt ist.

Technische Daten der 9-Element-Yagi

Folgende Daten sind dem oben genannten Antennenbuch von Spindler (S. 78ff, 12. Aufl., 1990) entnommen:

Gewinn: 9,7 dB
aE: 46°
aH: 55°
Vor-Rück-Verhältnis: 15 dB

Abmessungen für UKW-Band (87-108 MHz):
Länge Reflektor: 1625 mm
Länge Dipol: 1410 mm
Länge Elemente 1-7: 1300 mm
Abstand Reflektor zu Dipol: 502 mm
Abstand Dipol zu Element 1: 318 mm
Abstand Element 1 zu Element 2: 450 mm
Abstand Element 2 zu Element 3: 296 mm
Abstand Element 3 zu Element 4: 325 mm
Abstand Element 4 zu Element 5: 346 mm
Abstand Element 5 zu Element 6: 386 mm
Abstand Element 6 zu Element 7: 383 mm

Nähere Informationen und eine genaue Aufbauskizze sind dem Spindler zu entnehmen. Für diese Anleitung sollten die Fotos reichen.

Bauanleitung

1. Schritt – Dipol

 

 

Der Dipol beansprucht die meiste Zeit und ist unbedingt zu Beginn anzugehen. Die zwei Alu-Rohre (10mm) werden mithilfe der Rohrbiegevorrichtung in der Mitte in Dipolform zurechtgebogen. (siehe Abbildung rechts)
Dann werden die beiden Enden in der richtigen Länge mit der Eisensäge gekürzt. Der Abstand von 1410 mm bezieht sich auf die beiden äußersten Punkte der U-förmigen Rohre, also sollte man nach genauer Abmessung auf 705 mm pro Seite kommen. Auf einer Seite müssen die Enden etwa 20-30 mm kürzer sein, um in der Dipolbox ordnungsgemäß montiert werden zu können.
Nun wird es etwas kniffliger: Normalerweise sieht man bei diesem Typ von Yagi-Antennen eine Dipolbox vor, worin der Balun enthalten ist. Nach der innovativen Bauweise von Jens-Christian Braun verwende ich bei meinen Antennen Tupperware-Boxen, die wasserdicht verschließbar sind und genug Platz für den Balun und die Anschlüsse bieten.Mithilfe der Bohrmaschine, idealerweise in einer stabilen Bohrhalterung fixiert, werden links und rechts Löcher in die Box gebohrt, wo die jeweiligen Enden der Dipolteile durchgeführt werden. Die Löcher sollten etwas kleiner als der Rohrdurchmesser sein, damit die beiden Enden später stabil drinnen sitzen.Ebenso sollte hinten ein Loch für die Durchführung des Antennenkabels (das später zum Empfänger führen soll) gebohrt werden.
Nun werden die kürzeren Enden des Dipols mithilfe eines Vorschlaghammers oder einer Rohrzange flachgedrückt und dann mit der Bohrmaschine durchbohrt (siehe Abbildung rechts), damit diese dann in der Dipolbox befestigt werden können.Die längeren Enden, die nicht in der Dipolbox befestigt werden, sondern oberhalb zusammentreffen, werden am Besten mit einem 8mm-Alu-Vollrohr verbunden. Mit einer Rohrzange kann man die beiden Teile mit dem dünneren Rohr so eng verbinden bzw. flachdrücken, dass Kontakt besteht und die Teile nicht mehr auseinanderfallen können.Nun werden die kürzeren Enden in die Dipolbox geschoben. Die BohrlNormalerweise halten diese darin bereits gut genug, wenn sie erst einmal drinnen stecken.Auch sollten die schon verbundenen oberen Enden des Dipols vorsichtig durchbohrt werden – am Besten mit einer guten Halterung und einem wackelfreien Untergrund, denn hier kann schnell das Element durchbrechen. Hier kommt nämlich später der Elementhalter dran, der den Dipol am Boomrohr festhält. Mit einem Bohrer von 5mm Durchmesser (für die passende Schraube) sollte hier gebohrt werden.
Auf der Abbildung rechts sieht man nun, dass die kürzeren Enden samt hinzugefügter Metallschraube (4x40mm ist hier in Ordnung) in der Dipolbox Platz gefunden haben.Der Balun wird mit folgender Formel berechnet: Wellenlänge/Frequenz der Bandmitte auf UKW*Verkürzungsfaktor, dies halbiert (Halbwellenlänge), also:((300 / 97.75) * 0.77) / 2 = 1,18 mDer schwierigste Teil besteht darin, in der Dipolbox nun den Balun in der richtigen Länge unterzubringen. Das nachfolgende Bild unten zeigt das fertige Ergebnis:
Genaue Details bezüglich der Anschlüsse in der Dipolbox sind im ausführlichen Tutorial von Jens-Christian Braun auf seiner Webseite VBDX.de (eine Partnerseite von DXPG.at) unter [Tupperbox-Dipol] nachzulesen. Diese illustrierte Anleitung zeigt genau, was womit verbunden werden muss. Ich empfehle, diese auch durchzulesen, hier würde die Ausführlichkeit dieser Anleitung den Rahmen sprengen.In kurzen Worten dennoch: Die Innenleiter der Balunenden werden an den Schrauben befestigt, die Außenleiter abgeknickt und miteinander verbunden. Der Innenleiter des Antennenkabels wird an eine der Schrauben befestigt, und der Außenleiter mit dem Drahtgeflecht des Balun verbunden.
Empfehlenswert ist es, die heiklen Stellen in der Dipolbox mit Isolierband abzukleben.Für das Antennenkabel empfehle ich etwa 2-3 Meter Länge für rasche Tests, ohne ein langes Kabel anschließen zu müssen. Optimal wären F-Stecker – diese haben sich bei mir über die Jahre als sehr zuverlässig bewährt. Mit F-Verbindern lässt sich rasch ein langes Antennenkabel anschließen, z.B. auf Dachböden. Man könnte sich auch den Aufwand machen, eine F-Buchse in die Dipolbox direkt einzubauen. Ich habe dies aber nicht für nötig empfunden.Wenn der Dipol fertig ist, empfehle ich einen kurzen Test mit einem empfindlichen Empfänger, um Richtwirkung und Polarisation zu testen. Normalerweise sollte man deutliche Unterschiede merken. Ein Indoor-Test reicht meist aus, um zu sehen, ob im Dipol kein Kurzschluss vorhanden ist. Am Besten auch mit einem Multimeter nachmessen, ob man alles korrekt angeschlossen hat.
2. Schritt – Die übrigen Elemente Wenn die Arbeiten am Dipol abgeschlossen sind, ist man schon sehr weit gekommen. Nun müssen die übrigen 8 Elemente mit der Eisensäge auf die richtige Länge gebracht werden (Abmessungen siehe oben). In der Mitte der jeweiligen Elemente wird dann ein 5mm-Loch für den Elementhalter gebohrt. Hier bitte genau sein, um die Mitte zu erwischen.
3. Schritt – Das Boomrohr Nun werden noch auf dem Boomrohr die Löcher in den richtigen Abständen gebohrt. Das zweite Boomrohr wird mit dem ersten mithilfe eines kleineren, 15mm Vierkantrohrs und eines 2mm dicken Streifens (damit klemmt das Verbindungsteil bombenfest zwischen den zwei 20mm-Vierkantrohren, deren Innendurchmesser auf etwa 17,5mm kommt!). Außen kann man mit L-Förmigen 20x20mm Alu-Profilen die Halterung zusätzlich verstärken. Eine Länge von etwa 100-200 mm für diese äußeren Verbindungsteile ist sinnvoll, viel länger müssen sie nicht sein. (siehe Abbildung rechts) Wichtig ist, dass das vordere Rohr nicht durchhängt! Dies kann den Empfang durchaus beeinträchtigen.
Das zweite Boomrohr sollte dann noch aus Platzgründen nach dem letzten Elementhalterloch abgesägt werden. Es ist schließlich nicht notwendig ein 4 Meter langes Boomrohr zu haben, wenn man nur 9 Elemente hat, die nicht die gesamte Länge beanspruchen.Falls man ein extralanges Boomrohr bekommen sollte, kann man sich die Arbeit mit dem Verbindungsstück ersparen. Ich empfehle dennoch zwei Rohre mit jeweils 2 Meter Länge, da die Antenne damit auch mobil einsetzbar und in normalen KFZ transportabel ist.Dann muss noch eine Masthalterung montiert werden. Am einfachsten wäre eine Masthalterung, die nicht festgeschraubt werden muss, sondern durch Umklammerung befestigt werden kann. Bei meiner neueren 9-Element-Yagi wurde zwar die fix am Boomrohr angeschraubte Masthalterung verwendet, aber ich verzichte hier auf nähere Erläuterungen, nachdem der andere Typus im Handel erhältlich ist und einiges an Arbeit erleichtert.
4. Schritt – Die Elemente befestigen Die jeweiligen Elemente werden am Boomrohr mit 20mm-Elementhaltern und 5x50mm Schrauben und Flügelmuttern (erleichtern den raschen Auf- und Abbau der Antenne) befestigt. Wichtig ist es, noch zu überprüfen, ob alle Elemente die richtige Länge haben, und mittig auf dem Rohr befestigt sind.Nun kann die Antenne angeschlossen werden und erste Empfangsversuche werden zeigen, ob beim Antennenbau alles geglückt ist.Viel Spaß mit der neuen 9-Element-Yagi frei nach Spindler, adaptiert von Jens-Christian Braun!
Fertige 9-Element-Yagi, vertikal montiert: Das Kabel sollte hinter dem Reflektor hinuntergeführt werden, dies beugt Empfangseinbußen vor!