Der Fächerdipol ist eine der beliebtesten Mehrband-Kurzwellenantennen unter Funkamateuren. Seine Beliebtheit beruht auf seinem einfachen Aufbau, den geringen Kosten und den sehr guten Betriebseigenschaften. Im Gegensatz zu anderen Mehrbandantennen verwendet er keine abgestimmten Sperrkreise, sondern mehrere separate Dipole, die an einem einzigen Speisepunkt angeschlossen sind.
Für Funkamateure, die mehrere Kurzwellenbänder ohne Antennentuner oder komplizierte Antennenumschaltung abdecken möchten, ist der Fächerdipol eine interessante Lösung. Bei geeigneter Konstruktion kann er zuverlässig auf mehreren Amateurfunkbändern mit Parametern betrieben werden, die mit denen von Einzelbanddipolen vergleichbar sind.
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Funktionsprinzip
Die Bezeichnung „Fächerdipol“ leitet sich von der Anordnung der Leiter ab, die von der Seite betrachtet einem geöffneten Fächer ähnelt. Mehrere Dipole unterschiedlicher Länge, die jeweils einem einzelnen Frequenzband zugeordnet sind, werden an einen gemeinsamen Speisepunkt angeschlossen.
Jeder Dipol ist auf ein bestimmtes Frequenzband abgestimmt. Beim Senden oder Empfangen verteilt sich die Energie auf natürliche Weise so, dass der Zweig, der bei einer bestimmten Frequenz in Resonanz ist, dominant arbeitet. Die anderen Leiter haben eine hohe Impedanz und tragen nur minimal zum Betrieb bei.
Der einfachste Fächerdipol kann beispielsweise für die 40-m- und 20-m-Bänder ausgelegt werden. Erweiterte Ausführungen decken oft die 80-m-, 40-m-, 20-m-, 15-m- und 10-m-Bänder mit einer einzigen Koaxialzuleitung ab.
Vorteile gegenüber Fangantennen
Die gebräuchlichste Alternative zum Fächerdipol ist der gefangene Dipol. Er nutzt Resonanzfallen, die durch eine Kombination aus Spule und Kondensator gebildet werden. Die Falle isoliert einen Teil des Strahlers bei einer bestimmten Frequenz elektrisch und ermöglicht so den Betrieb auf mehreren Frequenzbändern.
Der Fächerdipol besitzt jedoch keine Fallen. Dies bringt mehrere bedeutende Vorteile mit sich.
Der erste Vorteil sind die geringeren Verluste. Jede Falle enthält reelle Bauelemente mit einem endlichen Gütefaktor Q. Bei höheren Leistungen treten Verluste auf, und ein Teil der Energie wird in Wärme umgewandelt. Der Lüfterdipol verwendet ausschließlich Leiter, sodass die zusätzlichen Verluste minimal sind.
Der zweite Vorteil ist eine größere Betriebsfrequenzbandbreite. Trap-Antennen weisen in einigen Frequenzbändern eine relativ geringe Bandbreite auf, während sich ein Fächerdipol ähnlich wie ein klassischer Resonanzdipol verhält.
Der dritte Vorteil ist die höhere Zuverlässigkeit. Fallen sind Witterungseinflüssen und mechanischer Belastung ausgesetzt. Beim Fächerdipol fehlt ein solches Element vollständig.
Ein wichtiger Faktor ist auch der einfachere Aufbau. Der Funkamateur muss keine Resonanzfallen entwerfen oder abstimmen. Es genügt, einzelne Dipole der richtigen Längen vorzubereiten und diese schrittweise auf die gewünschten Frequenzbänder feinabzustimmen.
Fächerdipol-Design
Die Basis bildet ein zentraler Isolator mit Koaxialkabelanschluss. Daran werden einzelne, für verschiedene Frequenzbänder ausgelegte Dipole parallel angeschlossen.
Der längste Dipol ist für die niedrigste Betriebsfrequenz ausgelegt. Die anderen Dipole sind jeweils kürzer. Die Leiter werden mithilfe von Abstandshaltern aus Kunststoff oder Glasfaser auseinandergehalten.
Der Abstand zwischen den Leitern beträgt üblicherweise einige zehn Zentimeter. Ein zu geringer Abstand kann zu stärkerer gegenseitiger Beeinflussung und komplizierterer Abstimmung führen.
Im Bauwesen werden meist Kupfer- oder Kupferlitzenleiter mit UV-beständiger Isolierung verwendet. Die mechanische Beanspruchung ist vergleichbar mit der eines klassischen Dipols.
Antennenabstimmung
Die Abstimmung eines Fächerdipols ist etwas schwieriger als die eines Einbanddipols. Die einzelnen Leiter beeinflussen sich gegenseitig, und eine Änderung der Länge eines Zweigs kann die Resonanz der anderen Bänder geringfügig verändern.
Die Länge einzelner Strahler verringert sich durch den Verkürzungsfaktor des Leiters und den Einfluss der Erdung (parasitäre Kapazität). Bei Verwendung eines Drahtes mit PVC-Isolierung ist mit einer um 4 bis 7 % kürzeren Strahlerlänge zu rechnen.
Es wird empfohlen, mit dem niedrigsten Frequenzband zu beginnen und sich dann zu höheren Frequenzen vorzuarbeiten. Nach jeder Justierung ist es ratsam, alle Bänder mit einem Antennenanalysator zu vermessen.
Nach mehreren Iterationen lässt sich eine sehr gute Anpassung an alle gewünschten Bänder erzielen.
Stromversorgung und Balun
Wie beim klassischen Dipol wird empfohlen, 1:1 StrombalunSeine Aufgabe ist es, den durch das Geflecht des Koaxialkabels fließenden Gesamtstrom zu begrenzen.
Ohne Balun kann die Strahlung der Koaxialleitung erheblich sein, was zu Verzerrungen des Strahlungsmusters und instabilen PSV-Messungen führt.
Für Leistungen bis zu mehreren hundert Watt haben sich Ferrit-Strombaluns mit Kernen vom Typ 31 oder 43 als effektiv erwiesen.
Praktische Ergebnisse
Zahlreiche veröffentlichte Messungen zeigen, dass ein gut konstruierter Fächerdipol Parameter erreicht, die denen eines Einbanddipols sehr nahe kommen. Sowohl die Verstärkung als auch das Strahlungsdiagramm bleiben praktisch unverändert.
Der Vorteil liegt in der Möglichkeit, mehrere Frequenzbänder abzudecken, ohne dass ein Antennenschalter oder separate Netzteile benötigt werden. Dadurch erhält der Funkamateur eine universelle Kurzwellenantenne zu relativ geringen Kosten.
In der Praxis werden Fächerdipole häufig in Festinstallationen an Wohnhäusern, bei Field Days und im QRP-Betrieb eingesetzt. Die Konfigurationen 80/40/20/15/10 m oder 40/20/15/10 m sind sehr beliebt.
Einschränkungen des Fächerdipols
Der größte Nachteil ist der benötigte Platz. Mit der Anzahl der Bänder steigt auch die Anzahl der Leiter, wodurch die Antenne mechanisch komplexer und schwerer wird. Daher kann es an manchen Standorten praktischer sein, einen Dipol mit eingeschlossenen Leitern oder eine Vertikalantenne zu verwenden.
Bei einer großen Anzahl von Bändern muss mehr Zeit für die Abstimmung aufgewendet werden, da sich die einzelnen Sender gegenseitig beeinflussen.
Abschluss
Der Fächerdipol ist eine der besten Lösungen für Funkamateure, die mit einer einzigen Antenne mehrere Kurzwellenbänder betreiben möchten. Im Vergleich zu geschlossenen Dipolen bietet er geringere Verluste, einen einfacheren Aufbau und eine hohe Zuverlässigkeit.
Obwohl die Abstimmung mehr Platz und Geduld erfordert, erhält man so eine effektive Mehrbandantenne, deren Parameter denen eines einzelnen Resonanzdipols sehr nahe kommen. Deshalb zählt der Fächerdipol nach wie vor zu den beliebtesten Eigenbaukonstruktionen unter Funkamateuren weltweit.
Videos
Das Video zeigt den praktischen Aufbau eines Mehrband-Fächerdipols, einschließlich der mechanischen Lösung der Abstandshalter und des Prozesses der Abstimmung der einzelnen Bänder.