|
Anleitung: Eigenbau einer 9-Element-Yagi-Antenne für UKW |
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)
|
|
Rohrbiegevorrichtung, zum kalten Biegen der Dipolteile (schwierig
zu finden, z.B. bei eBay erhältlich) |
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.
|
Schritt 1 - 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 m
Der 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!
|
|
|
|