I n der „Antennenbibel“ [1] ist dieserAntennentyp folgendermaßen er-wähnt: „Dieser interessante Richt-

strahler ist auch unter dem NamenWendel antenne, Spulenantenne, Korken-zieherantenne, Helix und Helical Antennebzw. Beam bekannt.“ Unter dem Titel –frei übertragen – „Eine Wendelantennefür das S-Band mit 52 Windungen, diehält, was sie verspricht“ beschreibt ClareFowler, VE3NPC in [2] seine Eigenkon-struktion. DL2LUX hat diesen Beitragübersetzt und bearbeitet. Er hat sich fürdas deutsche Wort Wendelantenne ent-schieden.

Vom Spiegel zur WendelantenneDer endgültige Test einer Antenne ist derEinsatz in der Praxis, wenn sie im Funk -betrieb HF „in die Luft bringt“. Über die Jahre hatte ich zwei AZ/EL-Rotorsysteme mit vielen Antennen, man-

che davon auch doppelt aufgebaut, ummich auf den Satellitenfrequenzen und-Betriebsarten „einzurichten“.Eine Zeit lang waren wir ohne Aussichtauf einen HEO-Satelliten. Da entschiedich mich, meinen 1,2-m-Spiegel durch ei-ne Wendelantenne zu ersetzen. Hatte ichdoch zuvor bereits eine Wendelantennemit 52 Windungen aufgebaut, deren Ge-winn sehr nahe beim theoretischen Ge-winn lag [3]. Sämtliche derzeit benötigten

Antennen wurden auf einem gemeinsa-men Träger mit einer AZ/RL-Rotoreinheitzusammengefasst.Es stellte sich die Frage: Würde die Wen-delantenne mit 52 Windungen und Re-flektor beim Satellitenbetrieb so arbeiten,wie sie es bei meinen Messungen am Ver-suchsaufbau vermuten ließ? Zwischen 15. und 17. August 2008 –AMSAT-OSCAR-51 war im V/S-Mode –war ich auf 13 Überflügen QRV. Drei von

Alternative zum Satellitenfunküber Spiegel

24 AMSAT-DL Journal 3/2009 AMSAT-DL Journal 3/2009 25

ANTENNEN ANTENNEN

ihnen waren niedrige östliche Durchgän-ge über dem Atlantik, bei denen ich derEinzige auf dem Repeater war und ichführte während des gesamten DurchgangsSelbstgespräche. Bei den zehn anderenDurchgängen fuhr ich 31 QSOs mit 15verschiedenen Stationen. Im Allgemeinenwaren nie mehr als zwei oder drei von unsauf dem Satellit, sodass ich mich mit denanderen etwa zehn bis 14 Minuten unter-halten konnte. Westliche Durchgänge miteiner Elevation unterhalb von 15° werdenbei meinem QTH durch einen großenAhornbaum erschwert und verhindertenmanches QSO. Die Signalpegel variiertenzwischen S1 und S9+10 dB. Die S1-Signa-le waren in der Nähe von AOS und LOS,wo die Entfernung und der Schielwinkelam größten sind. Die S9+10dB-Signale tra-ten im Bereich der Überkopfdurchgängeauf. Dort ist die Entfernung zum Satelli-ten gering und der Schielwinkel klein.Obwohl das QSB manchmal einige S-Stufen betrug, verlor ich während des ge-

samten Durchgangs nie das Signal imRauschen, außer wenn die Sicht zum Sa-telliten durch die Bäume abgeschattetwurde. Signale oberhalb von S3 warenvollkommen sauber. Obwohl indirekteAntennenvergleiche sehr subjektiv sind,war ich sehr zufrieden mit der Leistungder Wendelantenne. So, wie sie funktio-niert, gibt es keine Bedenken den 1,2-m-Spiegel aufzugeben. Nach HundertenSSB-QSOs mit S-Band-Downlink überAO-13 und AO-40 mit dem 1,2-m-Spiegelzögere ich nicht zu sagen, dass dieWendelantenne – die zwar mit dem Spie-gel nicht zu vergleichen ist – auch zumEmpfang dieser Amateursatelliten gut ge-eignet ist.

Widerspruchzu VeröffentlichungenMeine früheren Veröffentlichungen in[3,4] hatten Vergleichsmessungen zwi-schen mehreren Konfigurationen von

Wendelantennen zum Thema. Aus diesenTests resultieren zwei wichtigeSchlussfolgerungen:• Auf maximalen Gewinn dimensionierteAntennen erzielen nicht denvorhergesagten höheren Gewinn.• Wendelantennen, deren Gewinn dentheo retischen Wert scheinbar erreicht hat,haben bis zu viermal mehr Windungen,als die in der Literatur veröffentlichtenAntennen mit Beschränkung auf zwölfbis 16 Windungen.Dies steht nicht in Übereinstimmung mitvielen Veröffentlichungen in Amateur-funkpublikationen, sondern widersprichtihnen.(Eine Anfrage bei Alois Krischke, DJØTR,dem Autor von Rothammels Antennen-buch [1], ergab folgendes: Verbreitet sindzwar vorwiegend Wendelantennen mit biszu zwölf Windungen, gleichermaßen aberist seines Wissens in der Literatur keineBeschränkung der Windungszahl be-kannt.)

Beschränken sich übliche Auf bauten dieser Antenneauf zwölf bis 15 Windungen, so geht VE3NPC weitdarüber hinaus und verspricht auch einen ent sprechendhöheren Gewinn.

Wendelantenne für dasS-Band mit 52 Windungen

Clare Fowler, VE3NPC(übersetzt von Andreas Bilsing,DL2LUX)

Großes Bild:Die VE3NPC-Eigenbau-Satelliten -antennenanlage

Bild 1:Blockschaltbild

des VE3NPC-Empfangssystems

für den Mode S

Bild 2: Befestigung (Stütze) der Antennenwendel auf demTräger aus Glasfiebermaterial

Bild 3: Reflektor, Einspeisung und Anpassungsglied

Bild 4: Rückseite des Reflektors mit N-Buchse und Winkelnzum Befestigen des Trägers

Bild 5: Die ersten 15 Windungen, der Reflektor, Viertelwellen-anpassung, die ersten vier Stützen für den Antennenwendel

Ohne eine Referenzantenne mit bekann-tem Gewinn konnte ich keine absolutenGewinnmessungen vornehmen. Dahervermaß ich die Differenz zwischen An-tennen mit mehr oder weniger Windun-gen. Wenn man die Zahl der Windungeneiner Wendelantenne verdoppelt, solltesich nach derKraus-Formel(*)der Gewinn ver-doppeln und dieDifferenz +3 dBbetragen. Verdop-pelt man die Längenoch einmal bzw.vervierfacht mansie, sollte man eineDifferenz von +6dB erhalten. DieHalbierung derWin dungszahl gehtmit einem Verlust(Dämpfung) von–3 dB einher.Wie bereits in [3]diskutiert, ergebendie Gewinnmes-sungen einer Wen-delantenne mit 52Windungen und ei-nem flachen Re-flektor 1,5 dB we-niger als erwartet,während spätereMessungen, wie in [4] beschrieben mit ei-ner Reflektortasse mit einem Durchmes-ser von einer Wellenlänge und einer Kra-genhöhe von �/4 eine Verbesserung um1,4 dB ergab. Die Verbesserung des Ge-winns durch die Reflektortasse gleichtden Verlust von 1,5 dB aus und lässt dasErgebnis nahe beim theoretisch mög-lichen erscheinen.Der berechnete Gewinn meines 1,2-m-Spiegels beträgt 26,7 dB bei einem ange-nommenen Wirkungsgrad von 50 %.Der berechnete Gewinn einer Wendel -antenne mit 52 Windungen beträgt nachKraus 22,4 dB. Das ergibt eine Differenzvon 4,3 dB zu Ungunsten der Wendelan-tenne. Der hohe Gewinn (des Spiegels)hängt mit den relativ großen Abmessun-gen zusammen, und eine einzelne Wen-delantenne hat nicht die gleiche freieÖffnung (Apertur) wie ein 1,2-m-Spiegel. Wie man sehen kann, wurde von mir derGewinn mit Zehntel von Dezibel berech-net. In der realen Welt ist das unrealis -tisch. Der angenommene Wirkungsgradkann richtig oder auch falsch sein. DieseBetrachtungen scheinen aus der Luft ge-griffen zu sein.

Man muss sämtliche verschiedenen Para-meter eines Parabolspiegels betrachten,eingeschlossen auch die Ausleuchtungdes Erregers, der Oberflächenstruktur desSpiegels, die Genauigkeit des Paraboloidsusw. Der Wirkungsgrad ist von ihnenabhängig, sodass der Gewinn um 0,5 bis

1 dB abweichen oder auch sehr vielgeringer ausfallen kann. Gleiches giltauch für die Wendelantenne.

Der Ort der AntennenversucheIch baute einen 1,2-m-Spiegel mit einemHelix-Erreger für den Mode-S-Empfangfür AO-13 und habe ihn später für AO-40verwendet. Meine Satellitenantennen -anlage befindet sich auf dem Flachdachmeines dreistöckigen Hauses. MeinShack ist unmittelbar darunter, sodassmeine Koaxialkabel nur eine Länge von11 m haben. Der Vorverstärker und derS-Band-Konverter sind Bausätze derFirma Down East Microwave. Ursprüng-lich befand sich der S-Band-Konverter ineinem Gehäuse und war am Mastfuß be-festigt. Jedoch machte die große tempera-turabhängige Frequenzdrift den Funkbe-trieb schwierig. Daher platzierte ich einenweiteren Vorverstärker als Zwischenver-stärker an der Stelle, wo sich zuvor derS-Band-Konverter befand. Ich verwende1/2“-Koaxialkabel (Marke: Heliax) vomZwischenverstärker bis zum Shack. Dort

befindet sich jetzt der S-Band-Konverter,wo die Temperatur nicht so starkschwankt. Dieses System arbeitet über 15Jahre sehr gut, und in dieser Zeit fuhr ichtausende Mode-S-QSOs über AO-13 undAO-40. Das Mode-S-Empfangssystem istin Bild 1 dargestellt.

Um die Belastung für das Rotorsystemgering zu halten, verwende ich leichteAntennen mit geringer Windlast undmontiere diese auf einem Querträger imSchwerpunkt. Aus diesem und weiterenGründen wird von mir die Verwendungvon PVC-Rohr nicht favorisiert. Stattdes-sen verwende ich Glasfiebermaterial alsAntennenträger und Aluminiumdraht fürdie Elemente. Aluminiumdraht ist festgenug, um die Form zu halten und wider-steht Umwelteinflüssen. Meine Wendel-antennen für das 70-cm-Band sind ausGlasfieber und Aluminiumdraht aufge-baut, seit 16 Jahren in Betrieb und wider-standen sogar einem schweren Eissturm. Der Hauptnachteil bei der Verwendungvon Aluminium als Material für die Wen-del ist, dass es nicht einfach an die N-Buchse gelötet werden kann. Ich löste dasProblem, indem ich den letzten Zentime-ter des Aluminiumdrahtes mit einemHammer auf dem Amboss flach machteund bohrte dann ein Loch für eine 4/40“-Schraube (2,5 mm). Von einer Schraubewird der Kopf entfernt und diese dann inden Mittelkontakt der N-Buchse gelötet.Das Ende der Wendel wird darüber ge-

26 AMSAT-DL Journal 3/2009 AMSAT-DL Journal 3/2009 27

ANTENNEN ANTENNEN

schoben und mit einer Messingmutter be-festigt.Für eine Frequenz von 2401 MHz beträgtder Umfang für eine Wellenlänge 12,49cm und der Durchmesser 3,97 cm. Manbraucht keine Hundertstel Zentimeter, ge-schweige denn Tausendstel ZentimeterGenauigkeit, sodass der Durchmesserrund 4 cm beträgt. Ein Großteil der Litera-tur gibt größere Durchmesser an. EinDurchmesser größer als eine Wellenlängearbeitet auch, jedoch nicht besser beiWendelantennen mit mehr als 15 Windun-gen. Wenn der Durchmesser größer alseine Wellenlänge ist und die Wendel mehrals 15 Windungen hat, dann wird dieHauptkeule verzerrt und die Nebenkeulenwerden größer [3]. Der Gewinn für Wendelantennen steigtmit der Anzahl der Windungen. Bei An-tennen mit mehr als etwa 15 Windungensollte der Umfang eine Wellenlänge betra-gen und die Steigung bei 12,5° liegen.

Aufbauderr WendelantenneDer Antennenträger besteht aus einemGlasfieberstab (abgerundetes Recht eck -profil 12 mm × 6 mm) mit 152 cm Länge.Das Material findet man in der Abteilungfür Wohnungseinrichtungen von Bau-märkten. Die Wendel wird mit 15 Stützenauf dem Träger befestigt. Zur Befestigungder Stützen werden Löcher in den Glas-fieberträger gebohrt, die von selbstschneidenden Edelstahlschrauben (12mm lang #4) gehalten werden. Für einenSteigungswinkel von 12,5° beträgt der Ab - stand zwischen den Windungen 2,77 cm.Die erste Stütze befindet sich 8,0 cm vomReflektor entfernt. Die verbleibendenStützen liegen 3,5 Windungen auseinan-der, bei 17,7 cm, 27,4 cm 37,1 cm, 46,8cm, 56,5 cm, 66,2 cm, 75,9 cm, 85,7 cm,95,3 cm, 105,0 cm, 114,6 cm, 124,3 cm,134,0 cm, und 143,7 cm vom Reflektorentfernt. Die Stützen bestehen aus 6 mmdickem „Lexan“(**). Dieser Kunststoffist witterungsbeständig, sehr fest und lässtsich leicht sägen und bohren. Die Stützensind 18 mm hoch, 12 mm breit und 6 mmdick. Ein halb runder Schlitz ist in einemWinkel gefeilt, um die Wendel aufzuneh-men. Ein Loch wurde diagonal durch dieStütze gebohrt, um den Wendel mit einem10 cm langen Kabelbinder aus Nylon zubefestigen. Die obere Kante der Stützewurde mit einer Feile etwas vertieft undabgerundet, sodass der Kabelbinder dieAntennenwendel gut gegen Verrutschensichert. Im Allgemeinen erfordern Wen-

delantennen keine hoch präzise Genauig-keit, sodass sie sich gut für den Selbstbaueignen.(Anmerkung des Übersetzers: Diese Be-merkung soll Berührungsangst nehmen,jedoch nicht zur schlampigen Arbeit er-mutigen.)Der Reflektor besteht aus doppelseitig ka-schiertem Leiterplattenmaterial und Mes-singblech. Der Durchmesser des Reflek-tors beträgt 12,5 cm, was einer Wellenlän-ge entspricht. Der Reflektorrand bestehtaus einem Messingringblech mit einemDurchmesser von 12,5 cm und ist 3,1 cmhoch. Die Höhe des Rings entspricht ei-nem Viertel der Wellenlänge. Die Grund-platte aus Basismaterial ist etwas größerzugeschnitten. Dadurch kann der Außen-rand des Reflektors beidseitig (innen undaußen) auf der Grundplatte angelötet wer-den. Im Mittelpunkt des Reflektors befin-det sich eine Aussparung, durch die derAntennenträger geführt wird. Der Reflek-tor ist am Glasfieberträger mit zwei Win-keln befestigt, die aus je einem Stück

3/4“-Winkelprofil aus Aluminium beste-hen (Bild 4). Das Viertelwellenanpassungsglied (Bild5) besteht aus einem kleinen gebogenenStück Messingblech, welches unterhalbder ersten Viertel-Windung der Wendelliegt. Es ist durch zwei Senkkopfschrau-ben aus Edelstahl befestigt und geerdet,welche auf der anderen Seite die N-Buch-se halten. Das andere Ende des Messing-blechs kann nicht frei schwebend ge -lassen werden, sondern wird über einenkleinen Streifen zum U gebogenen Mes-singblechs direkt auf die Grundplatte desReflektors gelötet (Bild 3). Die N-Buchsewird von unten gegen die Grundplattemontiert. Hierbei wird ein Distanzstückaus Aluminium verwendet, sodass derAbstand zwischen dem Anpassungsgliedund dem Ende der Antennenwendel unge-fähr 3 mm beträgt.Die Wendel wird folgendermaßen herge-stellt: Man wickelt einen Aluminiumdrahtdicht auf ein PVC-Rohr mit einem Durch-messer von 34 mm. Dann wird der Drahtauseinander gezogen, sodass der Wik-klungsabstand genau 2,77 cm beträgt. Da-zu macht man sich vorher entsprechendeMarken auf dem Rohr. Die zunächst festauf das Rohr gebrachte Wicklung springtdabei etwas auf, wenn man sie loslässt.Wenn man sie wieder auf dem PVC-Rohrfestzieht, kann man der Wicklung den ge-wünschten Durchmesser von 4 cm (bezo-gen auf den Drahtmittelpunkt) geben.Um auf das beste Stehwellenverhältnisabzugleichen, muss man das Viertelwel-lenanpassungsglied justieren. Es wird ent-weder an das Antennenwendel angenähertoder entfernt. Idealerweise sollte das miteinem geeigneten Messinstrument ge-schehen. Damit sollte es nicht schwersein, ein SWV von nahe 1:1 zu erreichen.Wenn kein geeignetes Instrument vorhan-den ist, dann justiert man den Abstandzwischen Antennenwendel und Viertel-wellenanpassungsglied so, dass eineSchraube (4/40“ = 0,25 mm) zwischenbeiden Teilen über der gesamten Längedazwischen passt. Das SWV sollte dannbesser als 1,5:1 sein.Ich montiere all meine Antennen gerne imSchwerpunkt auf einem nicht leitendenQuerträger. Obwohl die Wendelantennevergleichsweise klein und leicht ist, ver-wende ich mehrere Streben aus Glasfieberum die Antenne und den rauscharmenVorverstärker zu befestigen. Die Monta-gemethoden einer solchen Antenne kön-nen variieren, aber idealerweise sollte derAbstand zu anderen Antennen mehrereWellenlängen betragen.

Literatur

[1] Alois Krischke, DJØTR:„ Rothammels Antennenbuch“, 12. Auflage,DARC Verlag GmbH, Baunatal[2] Fowler, Clare, VE3NPC:“A 52-Turn Helix Antenna for S-Band thatOverperforms”, The AMSAT Journal;September/October 2008; Seite 8-10[3] Fowler, Clare, VE3NPC:“Real World Helix Antenna ComparisonMeasure ments”, The AMSAT Journal;May/June 2006[4] Fowler, Clare, VE3NPC:“Real World Antenna Comparison Measure-ments”, The AMSAT Journal; July/August 2007[5] Fowler, Clare, VE3NPC:“The Development of a Quarter Wave Matchfor Helical Antennas”, The AMSAT Journal;November/December 2005

Anmerkungen

(*) Kraus-Formel nach John D. Kraus, W8JKG [dB] = 10 · lg(15 · (L/�)2 · n S/�)

G = GewinnL = WendelumfangS = Windungsabstand� = Wellenlängen = Windungszahl

(**) Lexan ist der Handelsname für einen Poly-carbonat-Kunststoff. Polycarbonate sind synthe-tische Polymere aus der Familie der Polyester.In Deutschland bekannter Handelsname istMakrolon der Bayer AG. Dieser Kunststoff istglasklar, schweiß- und klebbar, sehr dimen-sionsstabil, besitzt eine hohe Schlagzähigkeitund ist witterungsbeständig.

Bild 6:Rauscharmer Verstärkerim Eigenbaugehäuse,Antennen und Montage-platte. Sämtliche Befesti-gungen bestehen ausGlasfieber- oder Kunst-stoffmaterial