Aufbau von Yagi-Antennen

[Kay B]

Ich hätte mal einige Fragen zum Aufbau von Yagi-Antennen, über die ich immer noch rätseln muß.

Eigentlich ist eine Yagi-Antenne so aufgebaut, daß der Reflektor am längsten ist, dann kommt der Dipol und weiter in Senderrichtung die Direktoren.

Die Direktoren werden in Senderrichtung immer kürzer und ihre Abstände zueinander immer größer.

So kenne ich das zumindest bei der klassischen Yagi-Antenne, wie sie auf diesem Bild ganz oben zu sehen ist.

Bei einigen industriell gefertigten Antennen scheint das aber teilweise anders zu sein.

Zum Beispiel ist es bei diesen beiden UHF-Antennen und dieser VHF-Antenne oben im Bild so, daß die Abstände der Direktoren in Senderrichtung zunehmen, der Abstand der beiden letzten Direktoren (also vorne an der Antennenspitze) aber wieder deutlich geringer ist.

Auch bei X-Elemente-Antennen, wie der Fuba XC91 ist das so.

Seltsam finde ich auch, daß die Länge der Direktoren bei X-Elemente-Antennen und auch bei anderen Yagi-Antennen gleich ist.

Welchen Einfluß haben also dieser geringere Abstand zwischen den letzten beiden Direktoren sowie die gleichbleibenden Abmessungen der Direktoren auf die Eigenschaften der Antenne?

Und wie werden die Eigenschaften einer Antenne beeinflußt, wenn sich der erste Direktor sehr nah am Dipol (UKW-Antenne auf diesem Bild) oder in einem ähnlichen Abstand wie der Reflektor zum Dipol (UKW-Antenne auf diesem Bild) befindet?

Bilderquelle: http://www.sarganserland-walensee.ch/ra ... n_tvdx.htm

[DXpediteur]

Bei Yagi-Antennen gibt es die beiden Konzepte "homogen" und "inhomogen". Ersteres Konzept ist veraltet und sollte nicht mehr verwendet werden. Bei homogenen Yagi-Antennen sind die Abstände zwischen den Direktoren und deren Länge jeweils gleich. Vorteil: solche Antennen lassen sich recht einfach und schnell herstellen. Nachteil: der Dipol wird nicht genügend erregt, so dass mit zunehmender Antennenlänge rasch Gewinnsättigung eintritt. Macht man die Antenne noch länger, bringt das nichts mehr für den Gewinn.

Bei inhomogenen Antennen nehmen die Abstände zu, gleichzeitig werden die Direktoren kürzer. Damit läßt sich eine Gewinnsteigerung erzielen. Nur: wenn die Elemente zu kurz werden, fließen auf ihnen fast keine Ströme mehr. Um das abzuschwächen, werden in bestimmten Abstände wieder längere Elemente eingesetzt, die zudem näher am vorhergehenden Direktor sitzen. Das ergibt ein besseres Antennendiagramm und die Ströme nehmen langsamer ab (in Richtung Antennenende gesehen).

Der erste Direktor sollte sich nahe am Dipol befinden. Das ist wichtig für die Breitbandigkeit der Antenne.

[PowerAM]

Aha. das ist offenbar der Grund, warum das Konzept "homogen" in kleinen Antennen mit nur wenigen Elementen nach wie vor Verwendung findet. Der erste Direktor ist auch dort dicht am Dipol, die dann folgenden drei oder vier Direktoren bei VHF-Antennen bzw. ein paar mehr bei UHF-Antennen sind naemlich i. d. R. in gleicher Laenge und in gleichem Abstand voneinander angebracht.

[Kay B]

@ DXpediteur

Bei homogenen Yagi-Antennen sind die Abstände zwischen den Direktoren und deren Länge jeweils gleich.

Dann ist quasi die Fuba XC91 eine "halbhomogene" Antenne (ich drücke es jetzt mal so aus), da die Abstände zwischen den Direktoren variieren, die Direktoren selbst aber gleiche Abmessungen haben.

[DXpediteur]

Ja, das ist so eine Art Zwitterlösung. Die Fuba XC-91 D stammt noch aus einer Zeit, als numerische Antennensimulationen keine Rolle spielten, auch wurden die grundlegenden Antennenuntersuchungen von Günter Hoch (DL6WU) erst einige Jahre später publiziert. Heutzutage würde man Antennen anders bauen. Es gibt auch Antennen, die in der Wellenleiterzone einen rein inhomogenen Aufbau aufweisen und in Richtung Endzone rein homogen aufgebaut sind. Besser ist es, die Antennen komplett inhomogen zu gestalten, wobei wie schon gesagt darauf geachtet werden soll, daß die Ströme nicht zu stark abnehmen.

[audion]

Heutzutage würde man Antennen anders bauen.

Theoretisch schon, aber in der Praxis nicht. Das Ganze wusste natürlich auch FUBA und Co, aber fertigungstechnisch wäre eine XC 91 usw. mit unterschiedlichen Längen der X-Elemente von den Herstellungskosten her unrealisierbar. Die Antennen-Aufbauer auf dem Hausdach würden im Übrigen diese X-Elemente vielfach noch falsch (unregelmässig) auf den Boom aufklicken. Beim Antennenbau war Pfusch und Unkenntnis ein weit verbreitetes Übel. Viele Antennen wurden sogar kanalfalsch aufgebaut. Eine XC 91 mit unterschiedlichen Direktorlängen hätte vielleicht 1 ... 2 dB mehr Gewinn (kaum bemerkbar), falls sie denn richtig zusammengesetzt würde[/b]. Davon ist aber nicht auszugehen. Viele Antennenbauer konnten nicht einmal die Typen A, B, C, D standortgemäss und zweckmässig einsetzen, was viel grössere Gewinnverluste verursacht.

Die bekannte FA 11 von WISI (Band III) (ist auch auf vorangehenden Links zu sehen) hat seit 1959 unterschiedliche und gleiche Direktoren! Diese sind so vormontiert, dass nur noch ein absoluter Idiot die Antenne falsch zusammensetzen kann. Bei 7 Direktoren geht das noch. Das zeigt, dass die Antennenhersteller schon sehr früh den Spagat zwischen Theorie, Aufbaupraxis und Herstellungskosten optimal gestalteten.

Antennen mit wachsenden Direktorabständen gibt es im TV-Bereich seit etwa 1958. Der Übergang zu diesen Typen war aber z. T. zögerlich.

Der Beharrlichste war übrigens SIEMENS, dessen Band III - Antennen bis zum "Schluss" mit gleichen und kurzen Direktorabständen gebaut wurden. Die Unterschiede sind eigentlich nur im Grenzbereich erahnbar, anders natürlich etwa bei den 2 m - Funkamateuren, da will man das Gras im Randgebiet noch etwas besser wachsen hören

Der bekannte Schweizer Hersteller JAEGER ist übrigens von "kurz" auf "wachsend" umgestiegen und dann "reumütig" auf einen Kompromiss zurückgekehrt, weil sich Antennenfirmen über eine Verschlechterung (!) beklagten. Es ging wohl um das Ausblenden von Reflexionen. Beim TV ist dies wichtiger, beim Afu ist der Gewinn wichtiger.

[hetietz]

Nachbauten der XC91 gab es auch in Leipzig auf einigen Dächern zu bewundern. Einzelne Exemplare fndet man noch heute. So sah ich mindestens 2 auf benachbarten Häusern im inzwischen eingemeindeten Dorf Hohenheida im Norden der Stadt (Ausrichtung: Schäferberg West-Berlin).

[Kay B]

@ DXpediteur

Die Fuba XC-91 D stammt noch aus einer Zeit, als numerische Antennensimulationen keine Rolle spielten, auch wurden die grundlegenden Antennenuntersuchungen von Günter Hoch (DL6WU) erst einige Jahre später publiziert.

Wie war denn die Antennensimulation vorher, als das noch nicht numerisch gemacht wurde?

Es gibt auch Antennen, die in der Wellenleiterzone einen rein inhomogenen Aufbau aufweisen und in Richtung Endzone rein homogen aufgebaut sind.

Wie sehen die dann aus?



@ hetietz

Nachbauten der XC91 gab es auch in Leipzig auf einigen Dächern zu bewundern.

Im Spindler gibt es auch Bauanleitungen für X-Elemente-Antennen.

[audion]

Antennenuntersuchungen von Günter Hoch (DL6WU) erst einige Jahre später publiziert.

Numerische Yagi-Berechnungen sind sehr aufwendig, da jedes Element mit jedem anderen in Wechselwirkung steht. Der Rechenaufwand ist enorm, für einen heutigen PC allerdings kein Problem. Den grossen Antennenfirmen, bzw. deren Ingenieuren standen aber (mietweise) grosse Industrierechner zur Verfügung, dies bereits schon um 1960. Kleinere Firmen dürften durch "Abgucken" und leichte Modifikationen durch "Versuch und Irrtum" zum Ziel gelangt sein.

[hit24_for_ever]

Hallo zusammen,

ich überlege gerade so hin und her beim Thema Eigenbau einer 9 Element UKW und da ist mir folgende Frage in den Sinn gekommen:

Wie sieht es eigentlich mit der „Verlängerung“ bestehender (z.B. 5-Element-Antennen) aus?

Rein theoretisch passen dann ja die Abstände der Elemente zueinander nicht mehr, aber das sollte doch noch immer erheblich weniger Aufwand sein als ein kompletter Neubau.

Hat das schon mal jemand versucht?

LG