Amateurfunk DL1JWD

Doppelzepp-Rechner 2.1

Die Doppel-Zepp (Doublet) gehört nach wie vor zu den beliebtesten Mehrband-Antennen, die Optimierung kann allerdings auch dem erfahrenen OM Kopfzerbrechen bereiten.
Dies liegt vor allem an der kniffligen Aufgabe, die Länge von Strahler und Feeder so zu wählen, dass alle Bänder gleichermaßen gut "bedient" sind.
Neben der komplett veränderten Benutzerschnittstelle, die sich am Windows-Standard orientiert, hat die Version 2.1 gegenüber ihrem Vorgänger (siehe FUNKAMATEUR 7/17) auch zahlreiche inhaltliche Verbesserungen aufzuweisen:

Beispiel 1

Ein gestreckter 2x22m-Dipol soll über halboffene Bandleitung Wireman CQ553flex gespeist werden, deren minimale Länge 10m beträgt.
Als Antennenkoppler steht ein SG230 zur Verfügung.
Um eine Symmetrierung zu erzwingen, wird zwischen dem Ausgang des Tuners und dem Feedereingang ein 1:1-Strom-Balun aus 1m langem dünnem Koaxkabel RG316U eingeschleift.

Finde eine optimale Länge des Feeders, die bevorzugten Bänder sind 160m, 80m, 40m, 20m, 15m und 10m!

Beispiel 1 Beispiel 1

Analyse mit dem AMA-Tool

Vertrauen ist gut - Kontrolle ist besser! Du willst deshalb wissen, ob der DZR richtig gerechnet hat, wie sich die Verluste im einzelnen zusammensetzen und welche Spannungen auftreten. Das AMA-Tool ist für diese Zwecke ein ideales Hilfsmittel.
Analysieren wir damit die Verhältnisse auf dem 160m-Band: Beispiel 1 Alles in Ordnung! Transmission und senderseitiges SWR für die vom DZR berechneten Schaltelemente werden vom AMA-Tool exakt bestätigt.
Eine unangenehme Überraschung bereitet allerdings der in der etablierten Afu-Literatur umfänglich gepriesene "Balun für undefinierte Impdanzen", der mehr als die Hälfte der Sendeenergie vernichtet (55,3%). Die höchste Spannung tritt direkt am Fußpunkt des Dipols auf (ca. 1kV bei 100W-Sendeleistung!).

Beispiel 2

Reale Dipole hängen aber oft nicht frei genug, sind abgewinkelt und/oder ein oder zwei Äste gehen schräg nach unten.
Hier kann der im Beispiel1 simulierte Standard-Dipol Werte liefern, die fernab der Realität liegen.
Wie weit Theorie und Praxis auseinanderklaffen merkt man letztendlich erst aufgrund eigener Messungen mit einem vektoriellen Antennenanalysator (VNA).
Da man aber nur in seltenen Fällen direkt am Fußpunkt des Dipols messen kann, wird man das in der Regel am Eingang der Speiseleitung (Feeder) tun.
Der DZR transformiert dann die Werte für Re+jXe auf Basis der Kabeldaten direkt in die Fußpunktimpedanz Ra+jXa des Dipols.
Die folgende Tabelle zeigt die von einem befreundeten OM gemessenen Impedanzen am Eingang eines 3m-Feeders (Wireman CQ553) zu seiner abgewinkelten 2x22m Doppelzepp:
Band(MHz) 	Re(Ohm) jXe(Ohm) 
1,81		5	-650 
3,51		49	17 
7,11		36,5	-444
14,1		29,6	-136
21,1		37	93
28,5		170	490

Die Eingabe dieser Werte in den DZR und die Optimierung unter ansonsten gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 führt zu einer optimale Feederlänge von ca. 10,5m.
Weitere Einzelheiten zur Bedienung entnimmst Du bitte der Info-Datei des Programms.

Hinweise:

Die im DZR 2.0 grundsätzlich verwendeten Maßeinheiten sind MHz, Ohm, µH, pF, dB und Meter(m).

Anstatt mit Messungen, kann man auch versuchen, die Fußpunktimpedanzen des Dipols mit einem der "großen" Antennensimulationsprogramme wie EZNEC oder MMANA-GAL zu ermitteln.
Als weitere Alternative zur Ermittlung von Ra+jXa käme auch der Dipol-Groundplane-Rechner infrage.

Wer nicht über einen Pi- sondern über einen T-Koppler verfügt, kann die Werte mit dem Tool Pi- vs T-Koppler umrechnen.

Zur Überprüfung der Impedanztransformationen zwischen Re+jXe und Ra+jXa und zur Ermittlung des antennen-seitigen SWV, sowie der am Ein- und Ausgang des Feeders auftretenden Spannungen, bietet sich der Kabelrechner an.

Ein niedriger Wirkungsgrad (Transmission) muss immer misstrauisch machen, irgendwo muss die Leistung ja verlorengegangen sein und beim Koppler-Kamikaze hört bekanntlich der Spaß auf.
Durch entsprechende Wahl der Feederlänge kann das verhindert werden.

Es lassen sich z.B. auch die Gewinne quantifizieren, die eine gute Hühnerleiter gegenüber verlustarmen Bandkabel bringt.

Das Modell "Ideal Dipol" liefert Fußpunktimpedanzen, die für eine grobe Orientierung ausreichen und die zum Beispiel die Frage beantworten, inwieweit ein kurzer Dipol auf den unteren Bändern überhaupt sinnvoll betrieben werden kann.

Für die Abschätzung der Fußpunktimpedanz außermittig gespeister Dipole kannst Du das Tool OCF-Dipol verwenden.

Alternativ kann auf eigene Messungen am Eingang des Feeders oder auf Simulationen mit EZNEC oder MMANA-GAL zurück­gegriffen werden.

Ein symmetrischer Koppler ist immer die erste Wahl und bringt in der Regel auf allen Bändern deutlich höhere Wirkungsgrade als ein unsymmetrischen Koppler mit nachgeschaltetem 1:1 Balun.
Letztere Variante verlangt eine besonders sorgfältige Optimierung der Feederlänge, da ansonsten die Gefahr besteht, dass der Balun durch Überhitzung zerstört wird.

Der Doppelzepp-Rechner liefert immer die Tuner-Einstellung, die von allen möglichen Stellungen das niedrigste senderseitige SWV erbringt. In der Praxis beenden aber viele Automatiktuner ihre Suche bereits dann, wenn z.B. der Wert 2.0 unterschritten wird.

ACHTUNG:
Bereits bei geringen Sendeleistungen können an den Schaltelementen des Tuners, am Balun oder am Fußpunkt der Antenne gefährliche Spannungen von mehreren kV auftreten.
Vor Inbetriebnahme sollten Sie deshalb Ihr Antennensystem mit dem Antenna-Matching-Analyzer überprüfen.