Artikelprojekt: 10m und Bodenwelle - Antennenberechnungen

[dl4no]

Hallo allerseits,

in Friedrichshafen habe ich mit einem Redakteur der cqDL ein Thema andiskutiert: Bodenwellen-Betrieb auf 10m. Nachdem ich viel mit dem Auto unterwegs bin, habe ich einige Erfahrung mit Baken-Beobachtung, 10m-Relais usw. gemacht. Da kann ich so einiges berichten.

Bei diesen Beobachtungen drängte sich mir eine Erkenntnis auf: Das Thema steht und fällt mit der Antenne. Sehr viele Antennenformen haben in der Horizintalen ein ausgeprägtes Minimum und strahlen vorzugsweise in Richtungen, aus denen gerade im Sonnenflecken-Minimum kaum sinnvolle Signale kommen.

Für diesen Aspekt suche ich deshalb einen oder mehrere Mittäter, wobei die eines NICHT können müssen: schreiben. Denn vom Schreiben technischer Texte lebe ich seit über 20 Jahren. Googelt einfach nach meinen Call...

Wer also Lust hat, diverse Antennenformen unter bestimmten Gesichtspunkten durchzurechnen oder gar damit zu experimentieren, sollte sich bei mir melden. Meine Idee ist, dass wir von jeder Antenne nur das vertikale Richtdiagramm +/- 10 Grad um die Horizontale darstellen. Eine 5/8 über idealer Erde sieht da plötzlich schrecklich schlecht aus

Auch wenn jemand eigene Betriebserfahrungen beitragen kann, sind mir Wortmeldungen willkommen. Auch die Redaktion der cqDL ist schon in die Konzeptfindung eingebunden. Es könnte also spannend werden, was hinten heraus kommt.


vy 73,
Alexander

[1571017]

Bei diesen Beobachtungen drängte sich mir eine Erkenntnis auf: Das Thema steht und fällt mit der Antenne. Sehr viele Antennenformen haben in der Horizintalen ein ausgeprägtes Minimum und strahlen vorzugsweise in Richtungen, aus denen gerade im Sonnenflecken-Minimum kaum sinnvolle Signale kommen.

Hallo Alexander,

deshalb benutzt man horizontale Richtantennen meistens in Verbindung mit einem Rotor

73
Peter

[dl4no]

deshalb benutzt man horizontale Richtantennen meistens in Verbindung mit einem Rotor

Hallo Peter,

Deine Anregung hat mit meinem Thema leider nichts zu tun: Mir geht es nicht darum, die Raumstrahlung nach Westen oder Norden zu richten. Das Thema ist, dass für Bodenwellenbetrieb nur jene Stralungsanteile von Bedeutung sind, die in die Horizontale +/- einige wenige Grad abgestrahlt werden. Es geht also nicht um eine horizontale Bündelung, wie Du denkst, sondern um die vertikale Bündelung ganz genau in der Horizontalen.

Der Ansatz von DF0MOT oder DF0LBG ist erst mal nicht schlecht, als Empfänger eine Triple-Leg zu benutzen. So vermeiden sie tatsächlich das Minimum genau in der Horizontalen. Aber ein vertikaler Öffnungswinkel jenseits der 70 Grad vergeudet sendeseitig jede Menge Leistung in völlig uninteressante Richtungen und sorgt dafür, dass der Empfänger vor lauter atmosphärischem und Sonnen-Rauschen die Nutzsignale nicht mehr hört.

Hier gibt es diverse Möglichkeiten - von der Tripleleg, deren Strahler etwa 53% der Wellenlänge lang ist (eine Strahlerlänge, die seit wenigstens 70 Jahren bei Mittelwellensendern benutzt wird - die Minimierung der Raumstrahlung vermeidet Fading am Rand der Bodenwelle) bis zur HB9CV, die man als Vormast-Antenne vertikal stellt.


vy 73,
Alexander

[1571017]

deshalb benutzt man horizontale Richtantennen meistens in Verbindung mit einem Rotor

Deine Anregung hat mit meinem Thema leider nichts zu tun: Mir geht es nicht darum, die Raumstrahlung nach Westen oder Norden zu richten. Das Thema ist, dass für Bodenwellenbetrieb nur jene Stralungsanteile von Bedeutung sind, die in die Horizontale +/- einige wenige Grad abgestrahlt werden.

das wäre aber eine extrem gerichtete Strahlung, in die Horizontale +/- nur eine wenige Grad, Du meinst doch sicher die vertikale Strahlungskeule

Es geht also nicht um eine horizontale Bündelung, wie Du denkst, sondern um die vertikale Bündelung ganz genau in der Horizontalen.

Hallo Alexander,

die grösste Bodenwellenreichweite erzielt man mit den Antennen, die auch für DX am besten geeignet sind.
Also kleiner vertikaler Offnungswinkel, kleiner minimaler Erhebungswinkel und breiter horizontaler Öffnungswinkel.

Anbei das Strahlungsdiagramm meiner 10m Antenne.
Gewinn über Erhebungswinkel in Hauptstrahlrichtung Richtung Westen.
Geplottet über einem Geländeschnitt der TOP50 Karte für meinen Standort.



Das ist mit einer Triple Leg schwerlich zu erreichen

73
Peter

[dl4no]

die grösste Bodenwellenreichweite erzielt man mit den Antennen, die auch für DX am besten geeignet sind.

Also kleiner vertikaler Offnungswinkel, kleiner minimaler Erhebungswinkel und breiter horizontaler Öffnungswinkel.

Dem ist ausdrücklich nicht so. "Minimaler Erhebungswinkel" ist wichtig, damit Du möglichst flach in die Ionosphäre strahlen kannst. Dein Diagramm zeigt genau das Problem, das ich meine: In der Horizontalen hat Deine Antenne ein Minimum. Deine ganze Leistung geht über die Köpfe Deiner Nachbarn hinweg.

Das ist mit einer Triple Leg schwerlich zu erreichen

In einer Ortsrunde auf 10m bekämst Du mit einer Triple-Leg bessere Rapporte. Von genau solchen Effekten haben mir bereits OMs berichtet.


vy 73,
Alexander

[1670256]

Das Thema ist, dass für Bodenwellenbetrieb nur jene Stralungsanteile von Bedeutung sind, die in die Horizontale +/- einige wenige Grad abgestrahlt werden.

Hallo Alexander,

wenn es tatsächlich um Bodenwellenausbreitung (Ausbreitung per Beugung) gehen soll, spielen Geländeprofil und Antennenhöhe eine wichtige Rolle. Grob gesagt, um z. B. einen Erhebungswinkel von 1° zu erreichen, sollte die Antenne bei 144 MHz etwa 30m höher sein als das Gelände in 2 km Entfernung - bei 28 MHz etwa 150m höher als das Gelände in 10 km Enfernung (das ist jeweils der kritischste Punkt für eine freie Fresnelzone). Eine Excel-Datei incl. Erdkrümmung, um sich das zu veranschaulichen, kann ich Dir gerne schicken.

Der Typ der Antenne ist - sofern nicht grob falsch gewählt - von vergleichsweise geringerer Bedeutung. Solange ich nur Richtfunk machen will, ist es auch egal, ob der (Freifeld-)Gewinn aus horizontaler oder vertikaler Bündelung stammt. Für mehr Antwort auf CQ-Rufe ist aber (immer) der vertikalen Bündelung der Vorzug zu geben.

Um Sonnenrauschen muss sich auf 10m abseits extremer Flares kaum jemand Gedanken machen....

Also: 150-m-Tower in den Garten stellen, dann klappt es auch mit dem Bodenwellenfunk.

Gruss Henning

[1571017]

die grösste Bodenwellenreichweite erzielt man mit den Antennen, die auch für DX am besten geeignet sind.

Also kleiner vertikaler Offnungswinkel, kleiner minimaler Erhebungswinkel und breiter horizontaler Öffnungswinkel.

Dem ist ausdrücklich nicht so. "Minimaler Erhebungswinkel" ist wichtig, damit Du möglichst flach in die Ionosphäre strahlen kannst. Dein Diagramm zeigt genau das Problem, das ich meine: In der Horizontalen hat Deine Antenne ein Minimum. Deine ganze Leistung geht über die Köpfe Deiner Nachbarn hinweg.

In einer Ortsrunde auf 10m bekämst Du mit einer Triple-Leg bessere Rapporte. Von genau solchen Effekten haben mir bereits OMs berichtet.

Wie soll das gehen bei Abstrahlung unter 3 Grad Erhebungswinkel mit 20dbi und wo siehst Du mein horizontales Richtdiagramm in der Grafik?

In einer Ortsrunde könnte niemand mehr einen Unterschied am S-Meter ablesen weil es bereits am Anschlag ist und eine Triple Leg macht vielleicht 4dbi Gewinn allerdings bei 38 Grad wenn sie 10m hoch ist und -0,1db unter 14 Grad wenn sie 3m hoch ist.
Erst in 50m Höhe kommt die Antenne an 6dbi heran und hat die Hauptkeule bei 3 Grad.

73
Peter

[dl4no]

wenn es tatsächlich um Bodenwellenausbreitung (Ausbreitung per Beugung) gehen soll, spielen Geländeprofil und Antennenhöhe eine wichtige Rolle.

Genau solche Aspekte wollte ich hier erörtern. EIne Antenne mit 3° Erhebungswinkel ist natürlich optimal, wenn der Horiziont aus einer Hügelkette besteht, die unter einem Winkel von 3° oder so den Horizont bildet.

Eine Excel-Datei incl. Erdkrümmung, um sich das zu veranschaulichen, kann ich Dir gerne schicken.

Hört sich interessant an! dl4no@darc.de...

Der Typ der Antenne ist - sofern nicht grob falsch gewählt - von vergleichsweise geringerer Bedeutung.

Auf der Triple-Leg reite ich auch nur als Beispiel für eine Antenne mit ausgesprochen breiter Abstrahlung herum.

Solange ich nur Richtfunk machen will, ist es auch egal, ob der (Freifeld-)Gewinn aus horizontaler oder vertikaler Bündelung stammt. Für mehr Antwort auf CQ-Rufe ist aber (immer) der vertikalen Bündelung der Vorzug zu geben.

Da sind wir uns völlig einig. In meiner ursprünglichen Mail war vorzugsweise von "Bake" und "Relais" die Rede. Meine Gedanken kreisten also in erster Linie um einen mehr oder weniger ausgeprägten Rundstrahler, der seinen Gewinn eben aus der vertikale Bündelung erzielt.

Mein letztes Aha-Erlebnis in dieser Richtung: Bislang war ich im Auto mit der üblichen Kombiantenne lambda/4 für 2m und 5/8 für 70 cm unterwegs. In Friedrichshafen habe ich mir einen gestockten Strahler zugelegt (gut 1m lang), der laut technischer Daten jeweils so 2 dB mehr Gewinn macht. Die Betriebserfahrungen der letzten Tage sind aber bedeutend positiver, als mit diesen 2 dB zu erklären wäre. 6dB Verbesserung halte ich für eine konservative Schätzung.

Diesen zusätzlichen Gewinn halte ich für das Ergebnis der flacheren Abstrahlung durch die gestockte Antenne.

Um Sonnenrauschen muss sich auf 10m abseits extremer Flares kaum jemand Gedanken machen....

Hast Du zu diesem Thema Literaturtipps? Bislang habe ich da nichts Hilfreiches gefunden. Ich habe lediglich einen Bericht, dass das Sonnenrauschen auf 6m schon sehr deutlich sein kann.

Tatsache aber ist sicher, dass das atmosphärische Rauschen auch auf 10m die Empfangsempfindlichkeit begenzt und folglich das Richtdiagramm der Empfagsantenne die Empfindlichkeit maßgeblich beeinflusst.

Also: 150-m-Tower in den Garten stellen, dann klappt es auch mit dem Bodenwellenfunk.

So ganz falsch liegst Du nicht: Sieh Dir mal unter http://www.df0mot.de/ das Bild des Antennenstandorts von DB0MOT an. Genau solche Gegebenheiten ließen mich eben auch über negative Erhebungswinkel nachdenken.

Für DL0IGI gilt Gleiches: Standort 100m oder mehr über Grund, das Ganze auf einem Berg. Da braucht man sich über die 1. Fresnelzone wirklich keine weiteren Gedanken zu machen.

[dk3fb]

Um Sonnenrauschen muss sich auf 10m abseits extremer Flares kaum jemand Gedanken machen....

Hast Du zu diesem Thema Literaturtipps? Bislang habe ich da nichts Hilfreiches gefunden. Ich habe lediglich einen Bericht, dass das Sonnenrauschen auf 6m schon sehr deutlich sein kann.

So isses, das dürfte mit einfachen Antennen auf 10m und 6 m nicht zu hören sein. Da kann man sich wohl ab 2m Gedanken machen. Mit entsprechenden RX und Ant.

[dl4no]

[Sonnenrauschen]
So isses, das dürfte mit einfachen Antennen auf 10m und 6 m nicht zu hören sein. Da kann man sich wohl ab 2m Gedanken machen. Mit entsprechenden RX und Ant.

Ganz so einfach ist es ganz offensichtlich nicht: Ein OM aus meinem OV hatte eine der 6m-Sondergenehmigungen früherer Zeiten. Lange Zeit wunderte er sich über den massiven Rauschanstieg am Abend, wenn die Antenne in westliche Richtung stand. Ich rede ja auch gerade nicht von einer Wald-und-Wiesen-Antenne, sondern über Optimierungsregeln für den Betrieb über die Bodenwelle.

Das hat Parallelen zu EME-Antennen, wo ein wesentliches Qualitätskriterium auf höheren Frequenzen ist, wie stark Nebenzipfel unterdrückt sind. Speziell bei niedrigen Elevationswinkeln rauscht sonst der Erdboden "von der Seite" rein. Denn bei 440 MHz ist der Himmel deutlich kälter als 300 K.

Das ist aber auch nur ein Nebenschauplatz, den ich nicht vernachlässigen wollte. Unbestreitbar ist, dass eine leidlich vernünftige Antenne auf 10m so viel Rauschen liefert, dass der Rauschbeitrag des RX keine wesentliche Rolle mehr spielt.

Bislang habe ich noch keine sinnvolle Informationen, aus welchen Richtungen dieses Rauschen vorzugsweise stammt. Der Boden liefert bestenfalls durch Reflexionen wesentliche Rauschbeiträge. Klar ist, dass die Konzentration der Antennenrichtwirkung in hilfreiche Richtungen Störstrahlung aus anderen Richtungen ausblenden kann.

Wie stark sich das Stör/Rausch-Verhältnis so verbessert, lässt sich aber nur abschätzen, wenn wir wissen, wie gleichmäßig "hell" der Himmel ist. Der Boden trägt nur durch Reflexionen vom Himmel wesentlich bei, denn mit rund 300 K ist der Bden viel "kälter" als die Ionosphäre. (Hier rede ich von Rauschtemperatur!)


vy 73,
Alexander

[1670256]

Ganz so einfach ist es ganz offensichtlich nicht: Ein OM aus meinem OV hatte eine der 6m-Sondergenehmigungen früherer Zeiten. Lange Zeit wunderte er sich über den massiven Rauschanstieg am Abend, wenn die Antenne in westliche Richtung stand. Ich rede ja auch gerade nicht von einer Wald-und-Wiesen-Antenne, sondern über Optimierungsregeln für den Betrieb über die Bodenwelle.

Dann mal herzlichen Glückwunsch an den OM - für einen "massiven Rauschanstieg" durch Sonnenrauschen auf 6 m reichen die üblichen 6-m-EME-Antennenanlagen nicht aus. Wieviel Quadratkilometer Antennenfläche hat die nach "Bodenwellen-Optimierungsregeln" dimensionierte Antenne?

Gruss Henning

P.S.: nicht alles Rauschen, das abends aus dem Westen kommt, kommt von der Sonne.

[dl4no]

Dann mal herzlichen Glückwunsch an den OM - für einen "massiven Rauschanstieg" durch Sonnenrauschen auf 6 m reichen die üblichen 6-m-EME-Antennenanlagen nicht aus. Wieviel Quadratkilometer Antennenfläche hat die nach "Bodenwellen-Optimierungsregeln" dimensionierte Antenne?

Nicht mehr, als nach dem Muster "Regenschirmgestell für's Reihenhäuschen" möglich ist, kombiniert mit einem nach VHF/UHF-Erfahrung sehr empfindlich gemachten Empfänger. Ich habe es von ihm persönlich. Wenn er da einem anderen Effekt aufgesessen ist - kann ich nicht beurteilen.

Jedenfalls seid ihr euch hier wohl einig, dass die Sonne hier keinen wesentliche Rolle spielen kann - weil sie da so wenig Energie abgibt oder weil die Ionosphäre so "laut" ist?

Bleibt immer noch die Frage, aus welchen Richtungen das atmosphärische Rauschen auf 10m her kommt. Sicher auch aus anderen Richtungen als aus der Horizontalen


Vielleicht mal etwas Hintergrund zu mir: Im QTH habe ich keinerlei Antennenmöglichkeiten. Weil ich sehr viel im Auto sitze, bin ich auf Mobilbetrieb ausgewichen. Das hat den Vorteil, dass ich z.B. DL0IGI aus unterschiedlichen Entfernungen und Richtungen beobachten kann oder die Empfindlichkeit von DF0LBG mit der von HB9AC vergleichen kann. In Anbetracht der auf 10m noch viel mehr verwaisten Relais als auf 2m/70cm macht das eher Spaß als der übliche Kanalfunk.

Meine "Message" kriege ich auf dieser Bais nicht alleine "rund". Deshalb die Aktion hier.

vy 73,
Alexander

[dk3fb]

Ganz so einfach ist es ganz offensichtlich nicht: Ein OM aus meinem OV hatte eine der 6m-Sondergenehmigungen früherer Zeiten. Lange Zeit wunderte er sich über den massiven Rauschanstieg am Abend, wenn die Antenne in westliche Richtung stand. Ich rede ja auch gerade nicht von einer Wald-und-Wiesen-Antenne, sondern über Optimierungsregeln für den Betrieb über die Bodenwelle.

Das hat Parallelen zu EME-Antennen, wo ................usw.

Dazu mal: mit echten 20 DBD Antennnengewinn auf 70cm kann man gut 12 dB Rauschanstieg haben ;bei aktiver Sonne und "kalten Himmel" im Hintergrund.

[1571017]

Bleibt immer noch die Frage, aus welchen Richtungen das atmosphärische Rauschen auf 10m her kommt. Sicher auch aus anderen Richtungen als aus der Horizontalen

Was genau verstehst DU eigentlich unter der "Horizontalen"?
Mit der horizontalen Richtung ist normalerweise die Himmelsrichtung (Azimut) gemeint

Meine "Message" kriege ich auf dieser Bais nicht alleine "rund". Deshalb die Aktion hier.

Hallo Alexander,

Und was ist Deine "Message"?

73
Peter

[dl4no]

Was genau verstehst DU eigentlich unter der "Horizontalen"?
Mit der horizontalen Richtung ist normalerweise die Himmelsrichtung (Azimut) gemeint

Und was ist Deine "Message"?

Eigentlich wollte ich uns allen dieses hier ersparen, schon weil ich Deinen Moderatorjob hier in einer anderen Welt bereits seit 20 Jahren mache - siehe http://www.tw-h.de/mailinglisten/ .

Aber ganz offensichtlich ist es höchste Zeit Dir mal öffentlich zu sagen, dass Du wohl besser auf ein paar Hochzeiten weniger tanzen solltest. Dann hättest Du nämlich die Zeit, nicht nur unqualifizierte Kommentare von Dir zu geben, sondern auch die Beiträge der Anderen zur Kenntnis zu nehmen. Gerade das Stichwirt "Message" taucht in meinen Beiträgen weiter oben auf.

Nach dem, was ich an privaten Hinweisen bekam, treibst Du solche Geschichten öfter mal. Vielleicht findet der DARC einen Freiwilligen, der hier vernünftig moderiert. Oder ich mache für meine Zwecke meine eigene Diskussionsrunde auf. Infrastruktur und hinreichendes Google-Ranking sind vorhanden - google beispielsweise mal nach "ft-817".


vy 73,
Aexander