OCF-Dipol Antenne (Windom) für Kurzwelle

Grundlagen der OCF-Windom-Antenne

Das Grundprinzip orientiert sich am Beispiel der FD4 von Fritzel, mit der ich über viele Jahre gute Erfahrungen gemacht hatte. Die FD4 hatte allerdings keinen optimalen Übertrager. Dieser war nur für Sendelesitungen bis 100 Watt geeignet und hatte zudem eine schlechte Symmetrierung. So entstand dieses Projekt.

Im Gegensatz zum klassischen mittengespeisten Dipol erfolgt die Einspeisung beim OCF-Dipol außerhalb der Mitte. Dadurch entstehen auf mehreren harmonischen Bändern brauchbare Fußpunktimpedanzen, sodass die Antenne ohne Umschaltung auf verschiedenen Amateurfunkbändern verwendet werden kann.

Bei einer Gesamtlänge von etwa 42 m ergibt sich ein guter Kompromiss für folgende Bänder:
80 m, 40 m, 20 m, 17 m, 12 m und 10 m.

Typischerweise liegt der Einspeisepunkt bei etwa einem Drittel der Gesamtlänge. Dadurch ergibt sich im Resonanzfall eine Fußpunktimpedanz im Bereich zwischen ungefähr 200 und 300 Ohm.

Warum ein 1:4-Balun besser passt

Theoretisch wird für viele Windom-Antennen ein Fußpunktwiderstand von etwa 300 Ohm angenommen. Daraus ergibt sich rechnerisch ein Übersetzungsverhältnis von 1:6 auf 50 Ohm Koaxialkabel.

In der Praxis hängt die tatsächliche Impedanz jedoch stark von folgenden Faktoren ab:

• Aufbauhöhe
• Umgebungseinflüsse
• Abspannwinkel
• Drahtdurchhang
• Bodenleitfähigkeit

Bei niedriger Montagehöhe sinkt der Strahlungswiderstand deutlich. In meinem Fall befindet sich die Antenne in etwa 10 bis 12 m Höhe, wodurch sich praktisch eher Werte um 200 Ohm ergeben. Unter diesen Bedingungen passt ein 1:4-Balun wesentlich besser.

Technisch handelt es sich hierbei streng genommen nicht um einen klassischen Spannungsbalun, sondern eher um einen breitbandigen Ruthroff- oder Guanella-Transformator, abhängig von der konkreten Verschaltung.

^{Quelle: https://www.jumaradio.com/windom/windom-balun.html}

Praktische Realisierung der Antenne

Verwendete Materialien

Das Material wurde größtenteils auf der HAM RADIO 2008 beschafft.

• 2 × Ringkern T 60/38/13-100
• ca. 3 m AWG-14-Teflonlitze
• 42 m DX-Wire Typ F
• 4 × Duplexklemmen 3 mm aus Edelstahl
• Isolatoren und diverses Kleinmaterial aus der Bastelkiste
• Schutzgehäuse aus HT-Abwasserrohr mit Doppelmuffe und zwei Deckeln

Die tatsächliche Drahtlänge lag leicht über 43 m und wurde später gekürzt um die Anpassung speziell auf 80 m und 40 m in den SSB-Bereichen zu optimieren.

Bewicklung des Übertragers

Die endgültige Bewicklung mit Teflonlitze und den Einbau in das Schutzgehäuse zeigen die beiden folgenden Bilder.

Mantelwellen

Ein häufiger Kritikpunkt an Windom-Antennen sind Mantelwellen auf der Koaxleitung. Diese entstehen durch die asymmetrische Speisung sowie durch direkte Feldkopplung zwischen Antenne und Speiseleitung. Selbst mit einem sehr guten Übertrager lassen sich Mantelwellen nicht vollständig vermeiden.

Maßnahmen gegen Mantelwellen

Eine wirksame Mantelwellensperre direkt am Einspeisepunkt der Antenne ist daher dringend zu empfehlen. Zusätzlich kann eine zweite Sperre unmittelbar vor dem Funkgerät sinnvoll sein.

Bei mir kommt eine Mantelwellensperre aus mehreren Ferrithülsen auf einem etwa 50 cm langen RG400 Koaxkabel zum Einsatz. Da sich die Sperre bei hoher Sendeleistung deutlich erwärmen kann, ist normales Kabel mit PE Isolation ungeeignet.

Wichtig ist auch die Auswahl geeigneter Materialien. Bei mir waren Ferrithülsen mit unbekanntem Material vorhanden. Messungen haben gezeigt, dass sie ähnliche Daten wie Hülsen aus dem Ferritmaterial 43 aufweisen und damit für den gesamten Kurzwellenbereich geeignet sind.

Aufhängung der Antenne

Die Gesamtlänge der Antenne beträgt nach dem Abgleich recht genau 42 m.

Mechanischer Aufbau

• Aufhängepunkt der Einspeisung in ca. 13 m Höhe
• Drahtenden: leicht abfallend auf etwa 10 m
• Aufbauform: abgewinkelt mit etwa 120° Innenwinkel

Aufgrund der örtlichen Gegebenheiten war keine vollständig gestreckte Montage möglich. Deshalb wurde eine abgewinkelte Aufhängung gewählt. Was zunächst wie ein Kompromiss wirkte, erwies sich später sogar als Vorteil.

Einfluss des Winkels auf die Abstrahlung

Simulationen mit EZNEC sowie praktische Erfahrungen zeigen, dass der Knickwinkel zu einer gleichmäßigeren horizontalen Richtcharakteristik führt.

Während ein vollständig gestreckter Dipol deutliche Vorzugsrichtungen besitzt, entsteht durch die abgewinkelte Form eine etwas rundere Abstrahlung. Für den allgemeinen Funkverkehr kann dies durchaus vorteilhaft sein. Allerdings reduziert ein starker Knickwinkel auch den Gewinn in den beiden Hauptstrahlrichtungen geringfügig.

Simulationsergebnisse

Hier folgt noch eine Beschreibung der Abstrahlcharakteristik als Vergleich einer gestreckten und abgewinkelten Aufhängung über realem Boden.

Erprobung und Erfahrungen

Erfahrungen auf den einzelnen Bändern

80 m und 40 m

Auf 80 m und 40 m arbeitet die Antenne ausgezeichnet und eignet sich besonders gut für den Europaverkehr. Durch die vergleichsweise geringe Aufbauhöhe ergibt sich insbesondere auf 80 m ein hoher Abstrahlwinkel, der günstige Bedingungen für NVIS-ähnliche Ausbreitung (Near Vertical Incidence Skywave) schafft.

Eine gleichzeitig perfekte Anpassung auf beiden Bändern ließ sich auch durch verschiedene Änderungen der Drahtlänge nicht erreichen. Die resultierenden SWR-Werte bleiben jedoch ausreichend niedrig, sodass die Anpassung mit dem integrierten Antennentuner des Transceivers problemlos möglich ist. Auch beim Betrieb mit einer Röhrenendstufe gelingt die Anpassung in der Praxis ohne zusätzlichen externen Tuner zuverlässig.

20 m, 17 m, 12 m und 10 m

Hier funktioniert die Antenne ebenfalls zuverlässig, erwartungsgemäß jedoch meist etwas schlechter als ein Richtstrahler (Beam). Für gelegentlichen DX-Betrieb ist sie dennoch sehr gut brauchbar.
Obwohl die Stromverteilung und das Strahlungsdiagramm auf diesen harmonischen Bändern nicht ideal sind, gelangen bereits zahlreiche DX-Verbindungen mit guten Signalrapporten.

30 m und 15 m

Auf diesen Bändern treten bei OCF-Dipolen problematische Impedanzverhältnisse auf. Dadurch entstehen hohe SWR-Werte, die selbst mit Antennentuner nicht sinnvoll beherrschbar sind. Dieses Verhalten zeigte sich auch bei dieser Antenne.

Belastbarkeit

Die Belastbarkeit hängt im Wesentlichen von folgenden Faktoren ab:

• Ferritmaterial
• Kerngröße
• Drahtquerschnitt
• Kühlung des Übertragers
• SWR und Fehlanpassung

Mit der beschriebenen Ausführung gab es im praktischen Betrieb mit voller legaler Leistung von 750 Watt keine thermischen Probleme. Im Vergleich zur früher verwendeten FD4 mit einfachem Übertrager zeigte sich die hier vorgestellte Lösung deutlich robuster gegenüber Mantelwellen und höheren Leistungen.

Fazit zur OCF-Dipol-Antenne

Die OCF-Windom hat sich sowohl im Alltagsbetrieb als auch im Contest-Einsatz als äußerst leistungsfähige Mehrbandantenne bewährt.

Besonders hervorzuheben sind:

• einfacher mechanischer Aufbau
• geringe Materialkosten
• guter Wirkungsgrad auf mehreren Bändern
• brauchbare Mehrbandfähigkeit ohne Tuner auf vielen Frequenzen
• robuste Ausführung mit wirksamer Mantelwellenunterdrückung

Gemessen am Aufwand bietet diese Antenne ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis und kann für viele Kurzwellenstationen uneingeschränkt empfohlen werden.