.

Aufbau der UniWhip

Die eigentliche Herausforderung ist, einen geeigneten Standort für die UniWhip zu finden! Denn die UniWhip ist wie jede andere "MiniWhip" sehr heikel, was den Standort betrifft. Die allermeisten SWL's denken, je höher die Whip aufgebaut ist, umso besser empfängt sie. Das ist Grundlegend falsch! Viel mehr kommt es auf die Kombination von Aufbauplatz, Aufbauhöhe, sauberer Erdung und Antennenlänge oder Antennenfläche an, je nachdem welche Art von Sonde man verwendet. Eine Whip sollte generell so weit weg wie möglich von Gebäuden aufgestellt werden. Je weiter weg, umso weniger Störungen kann die Whip aus den Gebäuden aufnehmen. Computer, Schaltnetzteile, Fernseher und nicht zuletzt PLC, versauen den Empfang beträchtlich.  Alle MiniWhip Varianten sind nicht für Indoor- Betrieb geeignet!

Als erstes sollte man sich auf dem Grundstück eine "ruhige Ecke" für den Aufbau suchen. Schon hier sollte man penibel vorgehen, denn eine Umplatzierung der Whip um wenige Meter kann das Rauschen um mehrere dB oder S-Stufen senken oder eben auch anheben! Man sollte sich die Zeit nehmen, verschiedene Aufbauplätze zu versuchen. Viele machen das mit einem portablen Empfänger. Man läuft so das Grundstück ab und sucht sich die ruhigste Stelle. Das ist nicht ganz Zielführend! Denn eine Whip auf z.B. 3m Höhe aufgebaut, zeigt ein anderes Empfangsverhalten als die Teleskopantenne eines portablen Empfängers den man in der Hand hält. Wenn möglich sollte man die Whip, nebst dem Aufbauort, auch in verschiedenen Aufbauhöhen probieren.

Die Aufbauhöhe der Whip spielt eine entscheidende Rolle für den Empfang. Je höher sie aufgebaut wird, umso mehr Signalpegel gibt die Whip an den Empfänger ab. Das kann den Whip- Verstärker sowie den Empfänger übersteuern. Das macht sich je nach Empfänger durch erhöhtes Rauschen oder Intermodulationen bemerkbar. Hierbei sollte man bedenken, dass das Koaxialkabel als aktiver Teil einer Whip anzusehen ist. Das Kabel empfängt mit! Und je länger die vertikale Zuleitung ist, umso mehr Pegel liefert die Whip an den Empfänger. Auch Störungen  aus dem Nahfeld werden durch das Koaxialkabel aufgenommen und zum Whip- Verstärker geleitet.

Ist der Aufbauort und die ungefähre Aufbauhöhe bestimmt, geht es an die Erdung der Whip. Diese sollte unmittelbar an der BNC-Buchse der Whip abgenommen werden falls der Mast aus Metall und geerdet ist. Ist der Mast Nichtleitend, sollte die Abschirmung des Koaxialkabels am Fusspunkt des Mastes mittels Erdstab geerdet werden. Hierfür gibt es spezielle Erdungsschellen für Koaxialkabel. Auch die korrekte Erdung der Empfangsanlage im Haus drinnen ist zu beachten. Die Ausbreitung von unerwünschten Störströmen über das Koaxialkabel lassen sich durch Wahl eines geeigneten Aufstellungsortes der Empfangsanlage und Verdrosselung der Antennenleitung mit Mantelwellensperren minimieren. Mantelwellensperren sollten dann zum Einsatz kommen, wenn alle anderen Möglichkeiten ausgeschöpft sind. Denn diese sind nicht günstig und bringen leider nicht immer die gewünschte Wirkung. Ebenso sollte man darauf achten, dass Antennenleitungen und Erdmasseleitungen so kurz wie möglich gehalten werden. Weil unsere Häuser mittlerweile voll von störender Elektronik sind, sollte man gutes, doppelt geschirmtes Koaxialkabel verwenden. Das am meisten benutzte "RG58" hat meiner Meinung nach ausgedient, weil die Abschirmung für die heutigen Störverhältnisse nicht mehr ausreicht. Es gibt auch doppelt geschirmtes RG58. Das ist aber selten anzutreffen. Mein Tipp ist das doppelt geschirmte Belden H-155. Kostet ein paar Cent mehr pro Meter, ist aber deutlich besser als RG58.

Für das Thema der Antennenstrahler (Sonden) bei den Whip- Antennen hat Pieter-Tjerk de Boer, Amateurfunker und Professor an der Universität Twente, diverse Untersuchungen angestellt. Laut seinen Erkenntnissen, ist für den Empfang nicht die Sondenfläche Massgebend, sondern die Kanten der Sondenfläche. Praktisch bedeutet das, man kann als Sonde ein Draht zu einem Rechteck biegen und beide Enden des Drahtes zusammen an den Verstärkereingang löten. Diese Erkenntnis eröffnet Interessante Möglichkeiten und vereinfacht das Experimentieren mit verschiedenen Sondenformen. Ein Stück Volldraht lässt sich leichter auftreiben und verarbeiten als ein Stück Kupferblech.

Die Strahlerlänge oder Grösse der Empfangsfläche (Sonde) kann man bei der UniWhip selber bestimmen. Die UniWhip hat normalerweise eine Sondengrösse von 52x40mm. Diese ist auf der Verstärkerplatine integriert und reicht in der Regel für normale Empfangszwecke aus. Will man die Performance optimieren, kann man diese Sonde abtrennen und ein anderes Sonden- Gebilde anbringen.

Die Empfangsversuche

Das suchen eines geeigneten Aufbauortes konnte ich mir sparen, weil mein Antennenmast schon an der optimalen Stelle steht und gut geerdet ist. Meine Versuche mit der UniWhip beziehen sich demnach auf die Aufbauhöhe und das Ausprobieren verschiedener Strahlerlängen und Sondenformen. Auch Vergleiche mit aktiven Dipolen habe ich gemacht.

Strahlerlänge 1m / 7m über Boden

Als erstes habe ich die UniWhip mit einem 1m langen Federstahlstrahler aus Edelstahl ausgestattet und bei einer Aufbauhöhe von 7m über Boden versucht. Geerdet wird die UniWhip über das Koaxialkabel, dass bei der Antennenverteilung am Mastfuss zentral mit allen anderen Antennen geerdet ist. Auch über den Masten ist sie geerdet. Es zeigte sich sehr schnell, das 7m Aufbauhöhe und 1m Strahlerlänge zu viel des Guten waren. Die UniWhip brachte zu starke Pegel an die Empfänger, so dass diese Übersteuerten. Der Sender Europe 1 auf 183KHz brachte in der Spitze S9+80dB. Das überfordert so ziemlich jeden Empfänger. Auch auf er Kurzwelle waren die Signale zu stark. Auf dem Breitbandspektrum des Winradio G33DDC war zudem ein sehr hoher Pegelanstieg bis 12MHz bemerkbar. Durch die Aufbauhöhe von 7m empfängt das vertikale Koaxialkabel mit und verursachte zudem Resonanzen. Eine Eigenheit bei allen MiniWhip- Typen. Der Pegelanstieg bis 12MHz war diesem Umstand zuzuschreiben. Die erste Massnahme war das entkoppeln der Masseverbindung zum Masten mit einer Kunststoffhülse. Das hat leider nichts gebracht.

Strahlerlänge 0.5m / 7m über Boden

Der Strahler wurde auf 0.5m gekürzt und wieder auf 7m über Boden gebracht. Die Pegel waren nicht mehr ganz so stark. Der hohe Rauschpegel bis ca. 12MHz blieb aber! Ein Zeichen dafür, das die Höhe über Boden etwas mit diesem hohen Rauschpegel zu tun hat. Unten ein Vergleich mit dem Stampfl Aktiv-Dipol auf selber Höhe. Das zweite Bild zeigt meinen KiwiSDR mit den beiden Antennen. Mit der UniWhip mit 0.5m Strahlerlänge übersteuert der KiwiSDR ziemlich stark.

.

Strahlerlänge 0.5m  mit Widerstand gegen Masse / 7m und 2.5m über Boden

Ein Hobbykollege erzählte mir von seiner unkonventionellen Modifikation mit einem Widerstand vom Strahler gegen Masse, um den Pegel in den unteren Frequenzbereichen zu dämpfen. Das habe ich mit ein paar Widerstandswerten probiert mit folgendem Ergebnis: Der Pegel unterhalb 6MHz wurde mit absteigender Frequenz gedämpft. Das erhöhte Rauschen war aber immer noch da! Also noch mal Masten runter, UniWhip abgebaut und mit einem Stativmasten 4m nebenan gestellt, ca. 2.5m über Boden. Problem gelöst!! Das Rauschen bis 12MHz ist nun komplett verschwunden. Ab hier war ziemlich klar, das die Aufbauhöhe dieses erhöhte Rauschen verursacht hat. Der Tipp mit dem Widerstand war gut, konnte mich letztendlich doch nicht überzeugen. Der Pegel wurde zu stark gedämpft. So wurde dieser wieder ausgelötet.

ohne Widerstand

mit Widerstand

Kupferplatte als Strahler / 2.5m über Boden

Normalerweise haben "MiniWhip's" eine kleine Kupferfläche als Sonde. Weil ich bei der UniWhip diese Fläche für meine Versuche entfernt habe, habe ich im Antennengehäuse drinnen eine Kupferplatte mit den Massen 8x4cm angebracht. Wegen Platzmangel musste ich dieses Kupferblech am Deckel des Gehäuses anbringen. Das war keine gute Idee. Bei geschlossenem Gehäuse lag die Kupferplatte direkt über der UniWhip- Elektronik. Das führte zu Kapazitiven Kopplungen und zog einen ziemlich gedämpften Empfang in den oberen Frequenzbereichen nach sich. Die Kupferplatte wurde wieder ausgebaut.

.

Edelstahlplatte  als Strahler / 2.5m über Boden

Nun habe ich eine Edelstahlplatte mit den Massen 13x6cm aussen am Gehäuse angebracht und wieder auf ca. 3m über Boden probiert. Jetzt zeigte sich wieder normales Empfangsverhalten. Die Pegel stiegen gegenüber dem Versuch mit der Innenliegenden Kupferplatte wieder an.

Bild unten: UniWhip mit 13x6cm Edelstahlplatte und 3m über Boden. Ruhiger und gleichmässiger Pegel über den ganzen Frequenzbereich.

Bild unten: UniWhip mit 13x6cm Edelstahlplatte und 7m über Boden. Hier zeigte sich wieder der erhöhte Pegel. Vermutlich wegen der kleineren Sonde, war der Bereich nur noch von 4-9MHz, in dem der Pegel erhöht war. Der erhöhte Pegel war auf Kabelresonanzen zurückzuführen. Wie wir bereits wissen, wirkt das Koaxialkabel bei den Whip's als Teil der Empfangsantenne.

Drahtwürfel / 3m über Boden

Gemäss den Untersuchungen von Pieter-Tjerk de Boer, spielt nicht die Fläche der Sonde die Hauptrolle für den Empfang, sondern die Kanten der Fläche. Die Theorie besagt, das ein Dreidimensionales Gebilde, also ein Würfel oder eine Kugel, auch als Antenne wirken. Und das bei sehr kompakter Bauform. Dem wollte ich nachgehen und habe mir Spasseshalber einen Würfel aus Edelstahldraht zusammen geschweisst. Dieser hat eine Kantenlänge von 10x10x10cm. Die Gesamtlänge aller Kanten beträgt somit 1,2m.

Bild unten: UniWhip mit dem Würfel als Empfangssonde. Der Unterschied zur Edelstahlplatte war kaum wahrzunehmen.

Bild unten: UniWhip wieder mit einem 1m langen Strahler und 2.5m über Boden. Dieser bringt etwas mehr Pegel als die Edelstahlplatte und dem Würfel.

Als letzter Tast habe ich noch mal eine Empfangssonde gebaut mit den selben Massen wie die Edelstahlplatte mit 13x6cm. Nur dass diese Sonde ein Drahtrahmen ist. Um zu testen, ob die Theorie von Pieter-Tjerk de Boer stimmt, dass nicht die Fläche eine Rolle spielt, sondern die Kanten der Fläche, habe ich die Edelstahlplatte auf den Drahtrahmen mit Büroklammern befestigt und noch mal ein Vergleich gemacht.

So habe das Wasserfalldiagramm aufgenommen, ein paar Sekunden lang mit angebrachter Edelstahlplatte. Dann wurde sie entfernt. Das Bild unten zeigt, das nach dem entfernen der Edelstahlplatte, der Pegel sich überhaupt nicht ändert. Der höhere Pegel in der Mitte des Wasserfalldiagramms kommt vom berühren der Sonde, als ich die Edelstahlplatte entfernt habe. Dies beweist nun, dass eine Empfangssonde keine Fläche haben muss, sondern nur die Kanten der Fläche, also die Kanten der Fläche  die Massgebende Rolle spielt. Es reicht also, sich einen Drahtrahmen zu basteln und diese als Sonde zu verwenden. Ist wesentlich einfacher und genauso effizient wie eine Sonde mit Flächeninhalt.

Fazit:

Dieser Test war sehr aufwändig! Den Antennenmast habe ich unzählige Male rauf und runter gelassen, verschiedene Sonden angefertigt, und viele Versuchsaufnahmen gemacht. Doch es hat sich gelohnt. Es zeigt eindeutig, dass die Whip Antennen keine grossen Aufbauhöhen brauchen. Das ist für mich die wichtigste Erkenntnis aus dieser Testreihe. Auf ca. 2.5m Aufbauhöhe liefert die UniWhip immer noch genug Pegel um sehr gute Empfänge zu machen. Mit einer Strahlerlänge von 0.5m oder mit dem Drahtrahmen von 13x6cm als Sonde, spielt die getestete UniWhip hervorragend und kann mit den Aktiv-Dipolen mithalten. Diese lieferten zwar ein etwas ruhigeres Signal, das lag aber in der Natur der Sache! Der Aktiv-Dipol benötigt keine Erdverbindung, weil er symmetrisch aufgebaut ist. Sein zweiter Strahler ist das Gegengewicht. Durch die horizontale Ausrichtung ist der Signalpegel etwas gedämpft, und rauscht dementsprechend weniger. Die UniWhip empfängt von den tiefsten Frequenzen bis 30MHz ziemlich linear. Grosse Leistungseinbrüche konnte ich nicht feststellen. Das Grosssignalverhalten ist Tadellos und war etwas  besser als bei den Aktiv-Dipolen.

Über 30MHz habe ich die UniWhip nur mal kurz angetestet. Wenn man die UKW-Sperre umgeht, empfängt sie bis etwa 150MHz. Für UKW- Empfang ist sie auch gut zu gebrauchen. Die hier getestete UniWhip war zu dem Testzeitpunkt noch im Prototypenstatus. Bleibt zu hoffen, das Günter Mandel DL4ZAO diese bald offiziell anbieten wird!

Weiterführende Infos zur UniWhip sind in der Baumappe zu finden.

gepostet: 24.02.2019