Samstag, 3. Dezember 2016

Bodengewinn



Peter HB9PJT hat auf mein letztes Blog hin einen interessanten Kommentar geschrieben:

10-12 dBi, Gewinnangabe wie früher, ohne genaue Hinweise, worauf sich die Angabe bezieht. Rechnet man dies korrekt um, bleibt ein Gewinn, der wirklich nicht sexy ist: 
> 11 dBi-2.15 db = 9 dBD> 9 dBD - 6 dB Ground gain = 3 dBD
Mit 3 dBD Gewinn ist die Antenne schlechter als eine HB9CV Antenne mit 4.2 dBD.

Die Angaben auf der WIMO-Seite sind tatsächlich etwas verwirrend. Normalerweise wird bei Antennen der Gewinn ohne Bodengewinn angegeben (dBi im Freiraum). Die leider kaum leserlichen Diagramme bei WIMO lassen jedoch darauf schließen, dass der Bodengewinn bei der Antenne von DF6SJ bereits berücksichtigt wurde. In dem Fall hätte Peter recht. Die Antenne wäre eine Luftnummer. Ein simpler CV-Beam auf dem Balkongeländer wäre mindestens gleich gut, dafür aber weniger auffällig.

Endgültige Klarheit kann nur die Praxis bringen: und das bedeutet reproduzierbare Vergleichsmessungen. EZNEC-Simulationen, so sehr ich diese schätze, genügen nicht.

Vielleicht könnte man die potenziellen Kunden bei dieser Gelegenheit auch darüber aufklären, was eine "VGR-Antenne" ist.

Leider kann ich das nicht. Dieser Begriff ist mir unbekannt. Aber mindestens den Bodengewinn (Ground Gain) will ich hier mal erläutern:

Bei horizontal polarisierten Antennen (z.B. Yagis) werden die abgestrahlten Wellen auch vom Boden vor der Antenne reflektiert. Bei einem gewissen Winkel sind beide Wellen in Phase und verstärken sich. Abhängig ist dieser Effekt von der Antennenhöhe/Wellenlänge und dem Terrain in Strahlrichtung. Im VHF/UHF-Bereich kann dieser Zusatzgewinn 5 bis 6 dB ausmachen.
Und das etwa bei einem Abstrahlwinkel von 3 Grad im 2m Band bei 10m Antennenhöhe. Auf 50 MHz sind es bei gleicher Antennenhöhe 9 Grad und im 70cm Band 1 Grad.
Wird die Höhe verdoppelt, halbiert sich der Abstrahlwinkel. Im 2m Band sind es dann noch 1.5 Grad. Allerdings wird dann das Richtdiagramm immer mehr aufgefächert in steilere Nebenkeulen, die immer stärker werden.

OZ1RH zeigt dies am Beispiel einer 2m Yagi mit einem Gewinn von 17.5 dBi im freien Raum.
Ist die Yagi nur 1/2 Wellenlänge, also 1m über Boden montiert, ergibt das nicht einen Bodengewinn, sondern einen Bodenverlust von -1.7dB. Bei 2m Aufbauhöhe hat sie aber schon einen Gewinn von 2.6dB, schielt aber mit 11 Grad ziemlich in die Höhe. Nicht gerade der Idealfall im flachen Land.
In 4m Höhe über Grund steigt der Bodengewinn bereits auf  4.8dB und die Hauptkeule hat noch 7 Grad Elevation. Bei 8m sind es dann 5.4 dB Bodengewinn bei 3.5 Grad.

Sitzt die Yagi inmitten von bebautem Terrain, wird die ganze Sache natürlich etwas unübersichtlich. Der Grundgewinn sinkt, die Fragmentierung der Nebenkeulen geht zurück.  Trotzdem ist man gut beraten, den Bodengewinn bei der Errichtung seiner Antennenanlage zu berücksichtigen. Auch auf den kurzen KW-Bändern. Immerhin erhält man da schon 2.6 Gratis-dB, bei einer 10m Yagi auf einem 10m Mast - bei einem günstigen Abstrahlwinkel für DX.
Das gilt aber nur für horizontal polarisierte Antennen. Grundgewinn und Abstrahlwinkel von Vertikalstrahlern sind viel mehr von der Bodenleitfähigkeit abhängig.

Da der Grundgewinn derart varrieren kann, sollten sich Gewinnangaben immer auf dBi im Freifeld beziehen - also ohne Berücksichtigung des Bodens. Alles andere ist m.E. nicht seriös.

PS. Gerade erreicht mich zu diesem Thema eine interessante Mail von Wolf-Henning DF9IC, die ich euch nicht vorenthalten möchte:

Hallo Anton,

ich wusste gar nicht, dass Du jetzt auch auf Wunderantennen stehst...
Diese von DF6SJ als "VGR" bezeichnete Antenne ist doch nichts anderes als eine in die Länge gezogene Doppelquad ohne Reflektor, mit Einspeisung unten statt in der Mitte. Die in die Länge gezogene Quad heisst Oblong; durch den größeren Abstand der stromführenden Horizontalelemente steigt der Gewinn der Einzelschleife von etwa 1 dBd der Quad auf etwa 2,5 dBd beim Oblong.
http://www.qsl.net/dk7zb/DK7ZB-Quad/Oblong.htm
Zwei davon sehr suboptimal gestockt dürften bei ca. 4-4,5 dBd herauskommen - etwa vergleichbar mit einer HB9CV.

Alles andere ist das übliche Antennenmärchen. DF6SJ hat die Antenne in der Zeitschrift UKW-Berichte sehr ausführlich beschrieben, allerdings primär als Antenne für KW (10 m), und dort mit sehr niedrigen Aufbauhöhen von 1-2 m und realem Boden Gewinne von 9 dBi in der elevierten Hauptkeule ermittelt. Ein Halbwellendipol, den man zwecks Äquivalenz in der Höhe der Antennenmitte (6-8 m) aufhängen müsste, hätte mit dem Boden zusammen vermutlich ca. 7 dBi.
http://www.voacap.com/antennas/squeezing-decibels-out-of-dipole/Für KW (10-15 m) mag eine solche "VGR"-Antenne mit geringer horizontaler Ausdehnung und einfacher Montage sinnvoll sein.

Bei 144 MHz in 1-3 m Höhe montiert ergibt sich, wie zu erwarten, 4...4,5 dBd (realer Gewinn im freien Raum) + 5...6 dB ground gain + 2,15 dB (d/i), also 11-12 dB Gewinn unter den genannten Rahmenbedingungen. Nur, dass glücklicherweise sonst niemand im UKW-Bereich den ground gain der Antenne zuschlägt - ist das Grundstück dafür im Preis der Antenne enthalten?

Und wer tatsächlich irgendeine 2-m-Antenne in nur 1-3 m Höhe über flachem Boden montiert, darf sich angesichts der resultierenden Erhebungswinkel nicht wundern, wenn es nichts wird mit dem gewünschten DX.

Gruss  Henning


Bild: "Himmelstür" für das 6m Band. Ebenfalls eine horizontal strahlende Antenne, trotz vertikaler Struktur.


1 Kommentar:

Peter Sidler hat gesagt…

Ich habe die Antenne nun mit NEC-2 for MMANA im Freiraum gerechnet. Das Programm gibt einen Gewinn von 6.18 dBi für 0° bzw. 6.77 dBi für 11° Elevation aus. Umgerechnet auf ein Gewinn gegenüber einem Dipol sind das 4-4.5 dB. Gleich viel wie eine HB9CV Antenne.

73, Peter - HB9PJT