Beim Genuss von Tastenöl (Ham Sprit) entwickeln Funker oft seltsame Ideen. Oft geht es dabei um Antennen. Das liegt daran, dass man bei einer elektronischen Schaltung ziemlich rasch erkennt, wenn diese nicht funktioniert. Bei Antennen ist das nicht so einfach. Denn auch die dümmsten Antennen strahlen noch. Und um Antennen zu messen, bleibt dem Normalfunker meist nur der Vergleich. Da dieser oft hinkt, hilft man sich mit Anekdoten: "Ich habe mit meiner Bierantenne Takatuka-Land gemacht und FiveNine bekommen."
Eine dieser Schnapsideen ist die Mantelwellensperre aus Stahlwolle:
Steckt man ein Koaxialkabel durch ein Stück Stahlwolle, wie sie im Haushalt zur Reinigung eingesetzt wird, soll diese diese angeblich Mantelwellen aufhalten, reduzieren, auflösen, oder was auch immer.
Diese Schnapsidee hat es sogar in das renommierte ARRL-Handbuch geschafft.
W8JI hat diesen angeblichen "Wunderbalun" untersucht und ausgemessen und seine Resultate in einem interessanten Artikel zusammengefasst. Sein Fazit: Ein Hoax!
Vermutlich sind weltweit einige dieser Stahlwollen-Sperren "in Betrieb". Doch die wenigsten Besitzer merken vermutlich, dass ihr Wunderbalun nicht funktioniert. Ein bisschen HF in der Bude kann ja nicht schaden und fördert die Aufmerksamkeit. Hauptsache das SWR stimmt, sagen sich die meisten.
Auch Ferritkerne als Mantelwellensperren erweisen sich manchmal als Flop. Erst wenn sich der Funker daran die Finger verbrennt, kommt ihm in den Sinn, dass da wohl was verkehrt ist. Bei Kurzwelle versperrt die Mantelwellensperre zuweilen den Weg zum notwendigen Gegengewicht, das bei Wunderantennen meistens aus dem Mantel des Koaxkabels besteht und bei VHF/UHF besitzt das Kernmaterial manchmal die falschen Eigenschaften und ist wirkungslos, wie ich schon feststellen musste
Nein, ich bin kein Mantelsperren-Gegner. Zumindest auf Kurzwelle sind die Dinger sinnvoll. Doch was die höheren Frequenzen anbelangt, haben mich Zweifel beschlichen.
Nehmen wir zum Beispiel mal eine Yagi-Antenne für das 23cm Band, also für 1.3 GHz. Bei dieser Frequenz hat bereits ein kurzes Leitungsstück einen beachtlichen Blindwiderstand. Ein gestreckter Leiter, wie es zum Beispiel ein Stück Koaxialkabel mit der Aussenfläche seiner Abschirmung darstellt, hat mit nur 10cm Länge bereits eine Induktivität von 73nH (bei einem 5mm Koax).
Bei 1.3 GHz ist XL also ca. 600 Ohm. Bei einigen 10cm Koax an der Antenne, müssen wir uns also im 23cm Band keine Sorgen mehr machen. Dass die Mantelwellen gar in den Shack gelangen, ist so unwahrscheinlich wie ein Sechser im Lotto.
Aber auch im 70cm Band dürften Mantelwellen kein großes Problem sein, wie sogar der Antennenpapst Martin DK7ZB zugeben muss (siehe FA 2/10, Seite 167).
Denn schon 30cm 10mm-Koax haben bei 430 MHz ein XL von ca, 650 Ohm.
Mit dem Teil 4 geht mein Bericht vorerst zu Ende. Zumindest die Season #1. Season #2 kommt dann im Herbst. Etwa zu der Zeit, wenn die zweite Corona-Welle so richtig in Gang kommen wird, glaubt man den Virologen.
Doch zuerst eine erfreuliche Nachricht. Der ICOM IC-705 ist in Produktion. In Japan ist er bereits erhältlich und es wird nun nicht mehr lange gehen, bis auch wir dieses Gerät kaufen können. Zwar ist das Design etwas gewöhnungsbedürftig: der Transceiver kommt in Kotzform Klotzform daher. Aber wir haben uns ja bereits an die Pultform beim IC-7100 gewöhnt. Vielleicht hat dann der nächste Transceiver Stangenform.
Das folgende Video zeigt die Zerlegung (Teardown) des IC-705 durch einen furchtlosen Japaner:
Wenn ihr diese Szene gerne nachstellen möchtet, empfehle ich die Benutzung von JIS-Schraubenziehern. Bei japanischen Funkgeräten, Motorrädern etc. wichtig, wenn man nicht die Schrauben vermurksen möchte.
Ja, ich weiß, liebe Oberlehrer: In manchen Teilen des deutschsprachigen Raums heißt das Schraubendreher. Also erspart mir eure Kommentare.
Aber nun ab ins Alpental. Zweck der Übung war ja das Testen von direkten Funkverbindungen mit Stationen jenseits der Berge. Die VHF/UHF-Wellen folgen zwar den Gesetzen der Optik, doch da gibt es mehr Möglichkeiten als nur Verbindungen auf Sicht. Der folgende Vortrag (Englisch) ist eine tolle Zusammenfassung der Ausbreitungsmöglichkeiten ultrakurzer Wellen:
All dies, was Dr John Worsnop G4BAO hier berichtet, gilt natürlich auch für ein QTH, umzingelt von Berggipfeln und Kühen. Und so konnte ich während meines Aufenthalts im Val de Charmey beruhigt feststellen: Aus dem Tal kann man auch ohne Relaisstationen funken.
Trotzdem sind Relaisstationen eine nützliche Einrichtung, wenn man in einem Alpental sitzt. Ausbreitungsversuche lassen sich darüber abmachen und koordinieren. Auch mit Freunden an wirklich unglücklichen Funkorten und mit bescheidenen Antennen kann man in Verbindung bleiben.
Gerade hat mir die Pöstlerin einen FTM-7250D gebracht, den ich bei meinem nächsten Aufenthalt im Tal testen will. Das Teil macht 50 W im 2 m und 70 cm Band und kann FM und C4FM. Ein Backup-Gerät für alle Fälle.
Allerdings habe ich bisher noch keine Relaisstation entdeckt, über die eine Verbindung in der digitalen Betriebsart C4FM möglich wäre. Aber was nicht ist, kann noch werden. Wunder sind jederzeit möglich. Allerdings haben Wunder die lästige Eigenschaft, dass sie sich nicht nach Belieben reproduzieren lassen.
Wenn ich die Schweizer Relais-Liste anschaue, so gibt es zwar eine unglaubliche Menge an Relais. Jeder Radioladen und jedes Klübchen kocht sein eigenes Süppchen. Und da Höhenstandorte für Relais selten im Angebot und teuer im Unterhalt sind, wird die Suppe halt im Tal gekocht. Was gibt es schöneres für einen Administrator, als ein Relais in der eigenen Bude?
So kommt es, das immer mehr Relais nicht mehr auf einem Berggipfel sitzen, sondern irgendwo im Tal. Nur Charmey hat noch keins.
C4FM ist die einzige digitale Betriebsart, deren Gebrauch mich nicht überfordert. Wobei mir diese Wires-X Geschichte schon etwas suspekt ist. Wieso sollte ich auf die Idee kommen, mich via Internet in ein Relais irgendwo in Takatuka-Land einzuschalten?
Da könnte ich doch gerade selbst ins Internet einsteigen.
Aber Halt! Ich bin ja Funker. Staatlich geprüfter und zertifizierter mit CE-Stempel auf dem Gerät (China Export). Da muss unbedingt ein Funkgerät im Spiel sein.
Wie wäre es zum Beispiel mit einem Hotspot in der eigenen Funkbude? Gewissermaßen die Minimalversion einer persönlichen Relaisstation? Richte ich dann noch einen Hotspot im Auto und in meinem Rucksack ein, steht meiner Handfunke immer der Weg in die weite Welt offen.
Aber es geht noch einfacher: Jedes Smartphone ist nämlich auch eine Handfunke, auch wenn dessen Benutzer nichts davon weiss. Man braucht nur die richtige App und schon ist man via Smartphone QRV.
Die App heisst Zello und verspricht eine Verbindung in jede beliebige Funkgruppe. Es hart dort auch Chaträume und es hätte mich gewundert, wären dort nicht schon längstens Schweizer OM unterwegs.
Dabei bleibt die wichtigste Eigenschaft des Funkens unangetastet: Das "Push to Talk" Prinzip. In Deutsch: Drücke den Knochen, wenn du sprechen willst.
Trotzdem werden vielleicht einige Hardcore-Funker Mühe damit haben, einfach ihr Smartphone zu benutzen, wie der liebe Nachbar, der ja kein diplomierter Amateurfunker ist. Das kann ich gut verstehen. Denn das Auge funkt mit. Irgendwie sollte ein Funkgerät immer noch nach Funkgerät aussehen. Sonst beginnt der geneigte Funker zu fremdeln. Aber auch in diesem Fall kann geholfen werden. Dazu gibt es Smartphones zu kaufen, die wie ein Funkgerät aussehen, inkl. Stummelantenne.
Wer braucht da noch C4FM oder gar Demenzradio - abgekürzt DMR?
Vertikal-Antennen für VHF/UHF von Diamond sind in Europa weit verbreitet. Doch die 2m und 70cm Yagi Antennen dieser Firma sind hier selten zu finden. Da greift der OM wohl lieber zu Flexa-Yagi, Wimo, Tonna etc. oder baut sich selber eine DK7ZB.
Wieder zurück in der Anstalt fand ich zu meinem Erstaunen eine Diamond Yagi, die vor der Tür auf mich wartete. In meiner Radio-Demenz hatte ich ganz vergessen, dass ich dieses Teil im fernen Osten bestellt hatte.
Die A430S10R ist eine knapp 1.2m lange 10 Element Yagi für den Bereich 430 bis 440 MHz. Was einem sofort auffällt, sind die dicken Elemente und der Umstand, dass die Yagi nur für eine zentrale Befestigung und nicht für Vormast-Montage vorgesehen ist. Für eine vertikale Polarisation ist ein Ausleger als Zubehör erhältlich.
Auffällig ist weiterhin die maximal zulässige Leistung, die im Datenblatt mit nur 50W angegeben ist. Die Antenne macht einen robusten Eindruck, hat aber leider einen SO-239 Anschluss anstelle einer N-Buchse.
Wie bei allen neuen Dingen, die mir in die Hände fallen, überkommt mich ein unwiderstehlicher Zwang, deren Inneres zu ergründen. Das war bei der Diamond Yagi nicht anders.
Das Gehäuse des Dipols war zwar vernietet, doch bisher hat mich noch keine Niete davon abgehalten, einen Augenschein zu nehmen. Dafür gibt es ja Bohrmaschinen.
So robust ihr Äußeres mit seinen dicken Elementen aussieht, so filigran ist ihre Anpassschaltung im Innern der Dipoldose. Beim ersten Blick glaubt man unwillkürlich an einen schlechten Scherz oder Fabrikationsfehler. Ist das etwa eine Fake-Antenne?
Verwundert reibt man sich die Augen, klappt den Deckel wieder zu und greift zum Antennen-Analyzer.
Aber das sieht gar nicht so schlecht aus. Das SWR bleibt über das ganze Band unter 1:1.5
Doch um was handelt es sich bei diesen dünnen Drähten in einem Plastikschlauch?
Ein Hinweis liefert die Simulation dieser Antenne mit EZNEC. Die Antenne hat ohne diese seltsame Anpassungsschaltung eine Impedanz von ca. 100 Ohm. Der zweite Hinweis kommt von der Drahtlänge dieser offensichtlichen Zweidrahtleitung: Sie beträgt Lambda/4 für das 70cm Band.
Es handelt sich hier also um einen Viertelwellen-Transformator, der von 50 Ohm auf 100 Ohm transformiert. Ich habe zwar nicht nachgemessen, aber die Zweidrahtleitung im Platikschlauch dürfte also so um die 70 Ohm Impedanz aufweisen.
Hier zur Erinnerung die Formel für einen Viertelwellen-Transformator. Zo ist die Impedanz der Viertelwellenleitung. ZL die Lastimpedanz, in unserem Fall also 100 Ohm und Zin die Eingangsimpedanz, 50 Ohm:
Mit der Zweidrahtleitung findet nicht nur eine Transformation statt, sondern gleichzeitig auch eine Symmetrierung. Leider sind Drähte und Isolation dünn, und das ist denn auch der Grund, wieso die Leistungsgrenze mit 50Wmax angegeben ist. Doch ein Dauerversuch mit den 75 W des IC-9700 hat gezeigt, dass keine wesentliche Erwärmung stattfindet. Wesentlich mehr würde ich der Antenne aber nicht zumuten, Es sei denn, man entschließt sich, die Anpassungsschaltung robuster aufzubauen.
Da ich die Dipoldose schon offen hatte, habe ich natürlich in dieser Richtung etwas experimentiert. Ein Viertelwellentrafo mit 75 Ohm Koax (RG-59) wurde eingebaut - mit einem Ferritkern als Mantelwellensperre.
Das SWR war vergleichbar mit dem Originalzustand, doch der Ferrit wurde heiß. So habe ich denn die Originalschaltung wieder eingebaut. Aber immerhin mit einer N-Buchse anstelle der SO239.
Hier noch das Objekt der Untersuchung, vertikal polarisiert auf einem Holzmast:
13.5 dBi soll sie nach Datenblatt haben. Mein Simulationsprogramm EZNEC 6+ wollte ihr aber nur 12.5 dBi zugestehen. Für echte Gewinnmessungen verfüge ich nicht über die entsprechenden Einrichtungen.
Auf UKW und in den Mikrowellenbändern gibt es so viele unterschiedliche Ausbreitungsarten. Troposcatter, Diffraktion, Reflexion, Spiegelung an Temperaturinversionen, Flugzeugscatter, Regenscatter, Aurora, Meteorscatter, sporadische E-Schicht. Wie kann man wissen, auf welchem Weg die Wellen zu einem kommen? Gibt es eine Möglichkeit das festzustellen? (scatter = streuen)
Genau diese Frage habe ich Armin bei meinem letzten Besuch in der Anstalt gestellt. Hier seine Antworten:
"Einige dieser Ausbreitungsarten treten bevorzugt nur in bestimmten Frequenzbereichen auf. Dazu gehört zum Beispiel Regenscatter. Das funktioniert am besten im 10 GHz Band. Weiter unten im 5.7 GHz Band sind die Reflexionen an den Regentropfen, Eiskristallen oder Schneeflocken wesentlich schwächer, nämlich ca -12dB. Im 3.4 GHz Band sind sie bereits ca. -19dB schwächer als im 10 GHz Band. Aber dieses Band darf hierzulande ohnehin nicht benutzt werden.
Weiter oben, im 24 GHz Band funktioniert Rainscatter auch. Allerdings verursacht dort die Adsorption durch den Wasserdampf sehr hohe Zusatzverluste. Aber die Erfahrungen der Radioamateure sind auf diesem Band wegen der geringen Aktivität und den bisher geringen verwendeten Leistungen noch spärlich.
Funkverbindungen über Nordlichter - Aurora - klingen sehr ähnlich. Aber die passieren in der Regel nur im unteren VHF-Bereich - 6m und 2m Band - und manchmal noch auf 70cm. Zudem profitieren davon hauptsächlich die "Nordlichter" unter den Funkamateuren. Hierzulande sind Aurora-Verbindungen ein seltenes Phänomen."
"Ich habe gehört Troposcatter sei die häufigste Ausbreitungsart auf UKW. Wie hört sich denn die an?", fragte ich Armin,
"Bei den kommerziellen Diensten ist es wohl die direkte Sichtverbindung, die bevorzugt wird und am meisten zum Tragen kommt und nicht Troposcatter.
Doch im Amateurfunk kommen Sichtverbindungen wohl nur bei Relaisbetrieb und in Orts-QSO's vor. Troposcatter ist tatsächlich die meist verbreitete Ausbreitungsart. Sie geschieht durch Reflexion an den Unregelmäßigkeiten der Atmosphäre. Wenn du die Lichtglocke einer fernen Stadt in der Nacht erkennen kannst, handelt es sich vermutlich um Troposcatter. Das ist eine Ausbreitungsart die auf allen VHF/UHF/SHF/EHF Bändern bis hinauf in das Lichtspektrum geläufig ist. Zumindest im flachen Land, wo keine Berge oder grössere Hügel als Reflektoren zur Verfügung stehen. Die Signale sind dabei nicht konstant und häufig mit raschem QSB behaftet, bis hin zu Flattern oder tiefem Brummen."
"Aber spielt da nicht die Diffraktion, die Beugung, auch eine große Rolle?"
"Natürlich, denn auch die Diffraktion ist eine geläufige Ausbreitungsart. In Wirklichkeit kommen die verschiedenen Ausbreitungsarten oft gemischt vor. Reine Diffraktion - zum Beipiel an einem Hochgebirgskamm - ist eine relativ konstante Ausbreitungsart und mit wenig QSB behaftet. Dies im Gegensatz zu Troposcatter."
"Spielen diese Ausbreitungsarten auch im Alpenraum die Hauptrolle?"
"Nein. Eine UKW/Mikrowellenstation findet im Alpenraum ganz andere Bedingungen vor als im Flachland oder an der Küste. Der hohe Horizont macht Troposcatter schwieriger, außer man kraxelt auf einen (SOTA-) Berg. Jedes Grad Elevation reduziert das Signal für eine bestimmte Tropostrecke um 9 . 12dB. Denn mit ansteigendem Winkel steigt auch die Region in der Troposphäre, in der die Streuung stattfinden muss. Und je höher, desto schwächer wird die Streuwirkung der immer dünner werdenden Atmosphäre.
Die zusätzlichen Verluste durch hohe Elevation drücken natürlich auf die mögliche Funk-Distanz."
"Aber man kann über die Alpen hinweg senden und italienische Stationen erreichen. Das ist doch auch Troposcatter."
"Zum Teil ist es auch Diffraktion. Wenn das Signal eher konstant ist, handelt es sich um Diffraktion, ist starkes und rasches QSB im Spiel. ist es eher Troposcatter. Aber der Ausbreitungspfad über die Alpen ist nicht allein den Alpenbewohnern vorbehalten. Auch Stationen im Süddeutschen Raum profitieren davon."
"Welche Rolle spielen die Flugzeuge. Über Mitteleuropa ist der Himmel ja hummelvoll."
"Flugzeugreflexionen konkurrieren in der Tat mit Troposcatter. Kurzfristige Signalanstiege gehen meistens auf ihre Rechnung. Taucht ein Signal einer weit entfernten Station unvermittelt aus dem Rauschen auf und bleibt für einige Sekunden, bis es wieder im Nirwana versinkt, ist meist ein Flugzeug im Spiel. Mit einem entsprechenden Tool, effizienter Betriebstechnik und modernen digitalen Betriebsarten, können so Verbindungen über Hunderte von Kilometern quasi "vorprogrammiert" werden."
"Aber zurück zum Alpenraum. Welche ist denn hier die vorherrschende Ausbreitungsart?"
"Ganz klar die Reflexion und das gilt für alle Bänder von VHF bis zu den Mikrowellen. Wenn zwei Stationen den gleichen Berg oder Hügel sehen, so ist jederzeit eine Verbindung über diesen Reflexionspunkt möglich, sozusagen über Berge und Täler hinweg. Nicht nur markante Felswänd oder Firnfelder reflektieren die Wellen, auch bewaldete Hänge tun es. Wenn dann der Sturmwind durch die Tannen braust, wird das QSB besonders ausgeprägt. Natürlich "leiden" solche Verbindungen auch an Mehrwegausbreitung, was sich besonders bei FM in Modulationsverzerrungen zeigen kann. Rundstrahlantennen sind für Reflexions-Verbindungen keine gute Wahl."
"Aber wie merke ich, dass ich über eine Reflexion arbeite?"
"Nur an der Antennenrichtung. Je schärfer der Strahl des Richtstrahlers ist, desto eindeutiger wird der Befund. Es gibt übrigens auch ein Online-Tool, mit dem man feststellen kann, welche Berge man von einem bestimmten Standort aus sehen kann. Aber jetzt ist schon spät, lieber Freund. Ich denke, du solltest gehen, bevor die Anstalt geschlossen wird. Wir können ja ein andermal über Ausbreitung weiter diskutieren."
"Ja, ist klar. Nur noch eine letzte Frage. Welche Rolle spielen Verbindungen an Temperaturinversionen. Und wie kann ich sie erkennen oder von Troposcatter unterscheiden?"
Armin seuzte.
"Das ist ein leidiges Thema. Die stabilen Hochwetterlagen, vor allem im Herbst, die für weitreichende Inversionsschichten notwenig sind, sind selten geworden. Während man vor drei Jahrzehnten noch auf sie zählen konnte, machen sie sich rar. Aber wenn du diesem seltenen Tier begegnest, wirst du es sofort erkennen. Im Vergleich zu Troposcatter sind die Signalstärken viel grösser und die Bänder können stundenlang offen bleiben. Ob 2m, 23cm oder 3cm, wenn sich die Wellen mal zwischen zwei Temperaturschichten verirren, dann reisen sie, nur durch die Freiraumdämpfung behindert, spielend über tausend Kilometer."
"Prima, aber was ist...."
"Du solltest jetzt tatsächlich gehen. Ich höre schon Putin, den Hauswart, mit dem Schlüsselbund klingeln und Highway to Hell pfeifen."
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