© von Matthias, HB9TPN
In der einschlägigen Praktiker-Literatur findet man immer wieder Regeln und Empfehlungen, wie hoch eine Antenne für die maximale Performance aufgehängt werden soll. Empfehlungen wie «.. jeder Meter Höhengewinn wirkt sich positiv auf die Abstrahlung aus», werden unkommentiert als Regeln aufgestellt. Andere Praktiker behaupten, dass eine Richtantenne mindestens auf die halbe Wellenlänge der Betriebsfrequenz gehängt werden sollte.
Tatsächlich ist die Aufbauhöhe sowie die Bodenbeschaffenheit massgeblich am Antennengewinn, Abstrahlwinkel und dem SWR bzw. der Antennenimpedanz beteiligt. Nur, eine Pauschalaussage zur Aufbauhöhe kann nicht gegeben werden.
In der einschlägigen Praktiker-Literatur findet man immer wieder Regeln und Empfehlungen, wie hoch eine Antenne für die maximale Performance aufgehängt werden soll. Empfehlungen wie «.. jeder Meter Höhengewinn wirkt sich positiv auf die Abstrahlung aus», werden unkommentiert als Regeln aufgestellt. Andere Praktiker behaupten, dass eine Richtantenne mindestens auf die halbe Wellenlänge der Betriebsfrequenz gehängt werden sollte.
Tatsächlich ist die Aufbauhöhe sowie die Bodenbeschaffenheit massgeblich am Antennengewinn, Abstrahlwinkel und dem SWR bzw. der Antennenimpedanz beteiligt. Nur, eine Pauschalaussage zur Aufbauhöhe kann nicht gegeben werden.
Wieso ist die Aufbauhöhe am Antennengewinn beteiligt?
Wird eine horizontale Antenne im idealen Abstand zur Erde aufgehängt, werden die vom Boden reflektierten elektromagnetischen Wellen im Fernfeld zur direkt abgestrahlte Welle phasengleich addiert und somit entsteht ein sogenannter Bodengewinn (engl. ground gain). Dieser kann bis zu 6dBi betragen (man erinnere sich: +6dB Signalstärke ergeben eine S-Stufe mehr). Findige Antennenhersteller addieren den (geschätzten) Bodengewinn schon im Antennendatenblatt zu ihrer Antenne. Wird die Antenne im ungünstigsten Fall aufgehängt, werden die vom Boden reflektierten phasenverschobenen Wellen von der direkt abgestrahlten Welle in der Ferne subtrahiert und somit der Bodengewinn abgeschwächt. Selbstverständlich ist die Reflexion des Bodens stark von dessen Beschaffenheit (z.B. Salzwasser oder Steinboden) abhängig. Weiter wird in Nahfeld der Strom in der Antenne durch die Bodenreflexion beeinflusst und verursacht eine Strom-Phasenverschiebung in der Antenne. Zudem wird der Winkel der Strahlungskeulen von Richtstrahlantennen stark durch die Aufbauhöhe beeinflusst. Gerade als DXer will man einen flachen Abstrahlwinkel < 10° haben, so dass die abgestrahlte HF-Energie nicht durch unnötige Skips «verbraten» werden.
Für ein auf das 20m-Band ausgelegte Yagi-Antenne sollte nicht unbedingt in 10m Höhe (Lambda Halbe) errichtet werden. Der Abstrahlwinkel der Hauptkeule ist auf dieser Höhe für DX-Verkehr zu steil. Wird die Antenne höher aufgehängt, wird die Hauptkeule des Strahlungsdiagrammes flacher und der Antennengewinn nochmals etwas erhöht. Je höher die Antenne aufgehängt wird, desto grösser wird die Anzahl von Nebenkeulen und desto flacher wird der Winkel der Hauptkeule. Der Antennengewinn wird bei einer bestimmten Höhe nur noch marginal besser. Die bei Richtstrahlantennen gewünschte Vorwärts/Rückwärts Dämpfung wird immer schlechter und die Antenne entwickelt sich zu einem Rundstrahler. Bild 1 und Bild 2 zeigen die selbe Antenne bei verschiedenen Aufbauhöhen. Die hellgraue Linie zeigt die Abstrahlung eines Halbwellendipols auf der selben Höhe.
Bild 1: 3-Element 20m-Yagi mit Lambda/2 Aufbauhöhe Bild 2: 3-Element 20m-Yagi mit 2xLambda Aufbauhöhe
Das Leben ist ein Kompromiss – der Antennenbau auch!
Die ideale Aufbauhöhe einer Antenne wird im urbanen Umfeld aus verschiedenen Gründen nie erreicht werden können. Zudem werden die meisten Beams als Multiband Antenne ausgeführt. Dann erübrigt sich die Diskussion über die korrekte Höhe sowieso, wenn man nicht ständig den Masten hoch und runterfahren möchte. Ein guter Kompromiss zwischen Höhe, Kosten und Machbarkeit liegt wahrscheinlich irgendwo bei 15m über Boden. Diese Höhe bringt die Hauptkeule für das 20m-Band (3/4 Lambda) sowie für das 10m-Band (1.5 Lambda) in einen akzeptablen Winkel.
Bild 3: 3-Element 20m-Yagi mit 3/4 Lambda Aufbauhöhe
Wer sich schon mal in SOTA oder an einem Fieldday betätigt hat, dem wird die hier beschriebene Theorie egal sein. Dort gelten dann die Praktikerregeln (siehe oben), da man z.B. für einen 160m/80m/40m Dipol nie die erforderliche optimale Höhe erreichen wird.
Wie sagt der erfahrene Funkamateur: "Was interessiert mich die Theorie, wenn es in der Praxis trotzdem funktioniert."