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Info
Eine Lambda 1/4 Antenne ist ein Strahler, der 1/4 der Wellenlänge des genutzten Funkdienstes lang ist.
Eine λ/4-Antenne (Lambda-Viertel-Antenne) ist ein klassisches Antennendesign, das häufig im Funkbereich eingesetzt wird. Hier eine ausführliche Beschreibung:
Grundprinzip: Eine λ/4-Antenne besteht aus einem vertikalen Strahler, der ein Viertel der Wellenlänge lang ist, und einem oder mehreren horizontalen oder abgewinkelten Gegenpolen (Radials), die als künstliche Erde fungieren.
Berechnung der Längen:
- Wellenlänge (λ) = 300/f[MHz]
- Strahlerlänge = λ/4
- Radial-Längen:
- Optimal: λ/4
- Standard: λ/8
- Minimal: λ/16 bis λ/20
Beispiel für 27 MHz (CB-Funk):
- Volle Wellenlänge: 300/27 = 11,11 Meter
- Strahlerlänge: 11,11/4 = 2,78 Meter (praktisch etwa 2,64m mit Verkürzungsfaktor)
- Radial-Längen:
- λ/4 = 2,78m
- λ/8 = 1,39m
- λ/16 = 0,69m
Varianten nach Anzahl der Radials:
- Ein-Radial-System:
- Einfachste Form
- Radial sollte λ/4 lang sein
- Unsymmetrische Abstrahlung
- Geringerer Wirkungsgrad
- Empfindlich gegen Umgebungseinflüsse
- Hauptsächlich für mobile oder temporäre Installationen
- Zwei-Radial-System:
- Verbesserte Symmetrie
- Radials im 180°-Winkel zueinander
- Besserer Wirkungsgrad als Ein-Radial
- Immer noch richtungsabhängig
- Guter Kompromiss für begrenzte Platzverhältnisse
- Vier-Radial-System:
- Standard-Konfiguration
- Radials im 90°-Winkel zueinander
- Gute Rundstrahlcharakteristik
- Stabiles Abstrahlverhalten
- Guter Kompromiss zwischen Aufwand und Nutzen
- Acht oder mehr Radials:
- Optimale Konfiguration
- Sehr gute Rundstrahlcharakteristik
- Höchster Wirkungsgrad
- Geringste Verluste
- Aufwändigere Installation
Wichtige Konstruktionsmerkmale:
- Strahler:
- Meist aus Aluminium oder Kupfer
- Durchmesser 10-20mm
- Stabil und selbsttragend
- Vertikal montiert
- Radials:
- Draht oder Aluminiumstäbe
- Mindestdurchmesser 2mm
- Im 45°-Winkel nach unten geneigt
- Gleichmäßig um den Strahler verteilt
- Verbindungen:
- Niederohmige Verbindungen wichtig
- Korrosionsbeständig
- Wasserdicht ausgeführt
- Mechanisch stabil
Abstimmung und Optimierung:
- SWR-Messung:
- Optimal unter 1:1,5
- Durch Längenanpassung optimierbar
- Bandbreite etwa 1-2 MHz
- Feinabstimmung:
- Strahler etwas kürzer als berechnet
- Schrittweise verlängern bis zur Resonanz
- Radial-Winkel experimentell optimieren
Vor- und Nachteile:
Vorteile:
- Einfache Konstruktion
- Gute Rundstrahlcharakteristik
- Moderate Verstärkung
- Relativ breitbandig
- Kostengünstig
Nachteile:
- Benötigt vertikale Höhe
- Abhängig von Bodenverhältnissen
- Radials können störend sein
- Windlast bei großen Ausführungen
Einsatzgebiete:
- Festinstallationen
- Mobile Kommunikation
- Amateurfunk
- CB-Funk
- Betriebsfunk
- Marine-Funk
Optimierung der Installation:
- Standortwahl:
- Freie Umgebung
- Gute Erdverhältnisse
- Ausreichend Platz für Radials
- Blitzschutz beachten
- Montage:
- Stabile Befestigung
- Wasserdichte Durchführungen
- Korrosionsschutz aller Teile
- Zugentlastung für Kabel
- Wartung:
- Regelmäßige Sichtkontrolle
- Überprüfung der Verbindungen
- SWR-Kontrolle
- Nachziehen der Befestigungen
Diese Antennenbauform bietet einen guten Kompromiss zwischen Aufwand, Kosten und Leistung und ist daher weit verbreitet. Die Wahl der konkreten Ausführung hängt von den örtlichen Gegebenheiten und Anforderungen ab.
mit einem Radial
Mit nur einem Radial sprechen wir von einer asymmetrischen Antenne. Hier die Berechnung:
Für CB-Funk (27 MHz):
- Vertikaler Strahler:
- Volle Länge wäre: 300/27/4 = 2,78m
- Mit 5% Verkürzung: 2,64m
- Einzelradial:
Da wir nur ein Radial haben, sollte es länger sein als bei einem Multi-Radial-System:
- Optimal wäre λ/4 = 2,78m (gleiche Länge wie der Strahler)
- Minimal λ/6 = 1,85m
Wichtige Hinweise für Einradial-System:
- Das Radial sollte im 45°-Winkel nach unten gehen
- Richtcharakteristik wird unsymmetrisch
- Abstimmung ist kritischer als bei mehreren Radials
- System reagiert empfindlicher auf Umgebungseinflüsse
- Der Wirkungsgrad ist geringer als bei einem Mehrradial-System
Nachteile dieser Konfiguration:
- Unsymmetrische Abstrahlung
- Erhöhte Störanfälligkeit
- Geringerer Wirkungsgrad
- Kritischere Abstimmung
Vorteile:
- Sehr einfacher Aufbau
- Platzsparend
- Gut für mobile Installationen
Empfehlung: Wenn irgend möglich, sollten man mindestens 2, besser 4 Radials verwenden. Ein einzelnes Radial ist wirklich nur ein Kompromiss für sehr begrenzte Platzverhältnisse.
mit drei Radials
Benötigte Materialien:
- Kupferkabel (1,5-2,5mm²)
- Eisen-Draht (3-4mm²) (evtl. Drahtkleiderbügel)
- Kunststoffrohr als Träger (Kabelkanal Rohr rund) ca. 1,5 mtr.
- PL-Buchse für den Anschluss
- Kabel zum Funkgerät
Bauanleitung:
- Drahtlänge aus der Tabelle wählen (z.B. CB-Funk: 2,80m)
- Draht an den mittleren Pin der PL Buchse anlösten
- Unten in das Kunststoffrohr ein Loch bohren (ca. 4cm von unten)
- den Draht durch das Rohr ziehen, bis die Buchse unten am Rohr anliegt
- die PL Buchse mit Heißklebepistole am Rohr verkleben
- Draht um Kunststoffrohr wickeln mit ca. 1cm Abstand zwischen Windungen
- Draht punktuell mit Heißklebepistole am Kunststoffrohr fixieren
- Gegengewicht (z.B. CB-Funk: 0,60m) 4 Mal.
- Draht ablängen und an einem Ende eine Öse mit einer Spitzzange biegen.
- Diese Radiale mit Schrauben an den vier Löchern der PL Buchse mit Schrauben befestigen – den Draht dann auf ca. 120° nach unten biegen.
Diese Bauform reduziert die physische Länge der Antenne deutlich, verringert aber auch etwas die Leistung.
Wichtig: SWR-Messgerät zum Abstimmen verwenden.
Bei drei, vier oder mehr Radials:
- SWR-Wert meist besser als mit einem kurzen Radial
- Können sie kürzer sein (bei CB-Funk ca. 0,69m pro Radial)
- Sollten im 120° Winkel zueinander angeordnet werden
- Stabileres Abstrahlverhalten als mit einem Radial
- Bessere Anpassung möglich
- Schenkellängen für CB-Funk, PMR und Freenet
Hier die optimale Berechnung:
Für 4 Radials empfehle ich mindestens λ/8: 300/27/8 = 1,39 Meter
Mit dem üblichen Verkürzungsfaktor von 5%: 1,39 – (1,39 × 0,05) = 1,32 Meter
Die 4 Radials sollten dann:
- Im 90°-Winkel zueinander horizontal anordnen (also bei 0°, 90°, 180°, 270°)
- Alle im 45°-Winkel nach unten neigen
- Aus mindestens 2mm starkem Draht oder besser Aluminiumstab fertigen
- Gut leitend mit der Masse verbinden
Mit nur 4 Radials würde ich von einer stärkeren Verkürzung abraten, da:
- Die Erdung bereits minimal ist
- Der Antennenwirkungsgrad sonst zu stark sinkt
- Die Abstrahlung unsymmetrisch werden könnte
Falls man unbedingt kürzer bauen will, wäre die absolute Untergrenze bei 4 Radials etwa λ/12 (0,93m), aber dann muss man mit deutlichen Einbußen in der Leistung rechnen.
Zimmerantenne für CB Funk
Für eine verkürzte λ/4 CB-Funk-Antenne („Shortened Quarter Wave“) zeige ich den Aufbau:
Dimensionen für eine verkürzte Version:
Strahler (gesamt ca. 2m statt 2,64m):
- Oberer Teil: 1,2m
- Unterer Teil: 0,8m
- Dazwischen die Verkürzungsspule
Verkürzungsspule:
- 40-50 Windungen
- Drahtdurchmesser 1,5-2mm
- Spulendurchmesser ca. 30mm
- Länge ca. 10cm
Radials:
- 4 Stück je 0,56m
- Im 45° Winkel nach unten
- Gleichmäßig verteilt (90° zueinander)
Wichtige Hinweise:
- Die Spule muss wasserdicht geschützt werden
- Abstimmung ist kritischer als bei voller Länge
- SWR-Meter zur Einstellung unbedingt erforderlich
- Bandbreite wird schmaler sein
- Wirkungsgrad ist etwas geringer
Die genaue Spulenwindungszahl muss experimentell ermittelt werden, da sie von den konkreten Bauteilen und der Umgebung abhängt.
WICHTIG
Die 0,56m für die Radials ergeben sich aus der Berechnung:
- Volle Wellenlänge bei 27 MHz: λ = 300/27 = 11,11 Meter
- Traditionelle Berechnung für stark verkürzte Radials: 11,11/20 = 0,56 Meter
ABER: Dies ist eigentlich eine sehr starke Verkürzung und stellt einen extremen Kompromiss dar. Physikalisch besser wären:
- λ/8 = 1,39m (optimal)
- λ/12 = 0,93m (noch akzeptabel)
- λ/16 = 0,69m (absolutes Minimum für gute Funktion)
Die 0,56m (λ/20) werden zwar häufig in kommerziellen Antennen verwendet, sind aber aus technischer Sicht eigentlich zu kurz für optimale Funktion. Mit solch kurzen Radials muss man mit folgenden Nachteilen rechnen:
- Geringerer Wirkungsgrad
- Schwierigere Abstimmung
- Schmalere Bandbreite
- Höhere Verluste
Wenn man den Platz hat, würde ich mindestens λ/16 (0,69m) empfehlen.
| CB-Funk | |||
| Strahler | Gegengewicht λ/16 | ||
| errechnet in Meter | abschneiden in Meter | errechnet in Meter | abschneiden in Meter |
| 2,78 | 2,8 | 0,69 | 0,72 |
| PMR446 | |||
| Strahler | Gegengewicht λ/16 | ||
| errechnet in cm | abschneiden in cm | errechnet in cm | abschneiden in cm |
| 16 | 18 | 4 | 7 |
| Freenet | |||
| Strahler | Gegengewicht λ/16 | ||
| errechnet in cm | abschneiden in cm | errechnet in cm | abschneiden in Meter |
| 48 | 50 | 12 | 15 |