Endgespeister Dipol/ End Fed Half Wave- Dipole

Please scroll down for the English version!

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Endgespeister Halbwellendipol: Realisierung mittels T- Stück.

Die Idee stammt aus der CQ-DL 06/2014. Dort wurde ein Artikel mit dem Titel „Endgespeiste λ/2 Koaxantenne“ veröffentlicht.
Beschrieben wird ein endgespeister Halbwellendipol, dessen Fußpunkt- Impedanz mittels Viertelwellentrafo in die Nähe von 50Ω gebracht wird.

Die Antenne ist einfach in der Herstellung und leicht im Freien aufzubauen, da sie – vertikal betrieben – nur einen Aufhängepunkt benötigt. Nachteil dieser Antennenform: Es handelt sich um eine Monoband- Antenne.

Eine gute Erklärung zur Wirkungsweise des Viertelwellen- Transformators findet man im Praxisbuch Antennenbau von Max Rüegger, HB9ACC, Kapitel 7.1.3.

Falls vorhanden, kann die Antenne aus einem langen Stück RG58 hergestellt werden. Dazu schneidet man ein Stück Koaxkabel mit der Länge (L0 + L1) zzgl. etwas Reserve ab, montiert an einem Ende einen BNC- oder PL- Stecker und entfernt auf der Länge L0 (abzüglich einiger Zentimeter Reserve) den Mantel und das Abschirmgeflecht am anderen Ende.
Dann nimmt man ein Stück Koaxkabel der Länge L2 zzgl. etwas Reserve, montiert an einem Ende den gleichen Stecker wie beim langen Kabelstück und stellt am anderen Ende einen Kurzschluss zwischen Innen- und Außenleiter her, der zunächst noch nicht verlötet wird.

Sollte nicht so viel Koaxkabel verfügbar sein, kann die Länge L0 mit einer beliebigen Litze hergestellt werden. Sie wird an den Innenleiter des Koaxkabels mit der Länge L1 angelötet und sorgfältig gegen das Schirmgeflecht isoliert (hier treten im Sendefall hohe Spannungen auf!)

Es gibt noch eine zweite Variante dieser Antenne ohne T- Stück, bei der L1 und L2 gemeinsam in einem PL- Stecker für RG213 verlötet und parallel aus dem Stecker geführt. Der Aufbau ist etwas anspruchsvoller.

EFHW_sketch

Die Exceldatei zur Längenberechnung gibt es hier.

Für den Abgleich müssen drei Längen gleichzeitig justiert werden. Das erfordert neben etwas Fingerspitzengefühl auch einen Antennen- Ananlysator. Mit einem reinen SWR- Meter ist der Abgleich sehr knifflig.
L0 sollte man zunächst etwa 1% länger bemessen und die überschüssige Länge eher zurückfalten, als die Litze gleich abzuschneiden. L1 kann durch „aufdröseln“ des Schirmgeflechts variieren werden, ohne gleich abzuschneiden. Bei L2 empfiehlt es sich, den Kurzschluss nicht durch Löten herzustellen, sondern zunächst Innenleiter und Außenleiter miteinander zu verdrillen. Ist der Abgleich gelungen, kann der Kurzschluss verlötet und die blanken Stellen mit Schrumpfschlauch isoliert werden.


Die Dämpfung, die durch die Fehlanpassung im Viertelwellen- Transformator entsteht, sollte bei großen Kabellängen und dünnen Kabeltypen nicht vernachlässigt werden und wird deshalb hier an einem Beispiel berechnet.
DL4AAE hat mir freundlicherweise unten stehende Grafik zur Verfügung gestellt. Mit ihrer Hilfe kann die zusätzliche Dämpfung eines Koaxkabels in Abhängigkeit der „regulären“ Dämpfung a0 und der Fehlanpassung s ermittelt werden.

Zusatzdämpfung_extrapoliert

Beispiel:
Die Impedanz eines endgespeisten Dipols kann mit etwa 2..4 kΩ angenommen werden. Daraus ergibt sich s = 2000 Ω/ 50 Ω = 40 (ganz am rechten Rand des Graphen)

Bei Verwendung von RG58 beträgt die reguläre Dämpfung im Viertelwellentrafo für das 20m- Band knapp 0,2 dB (RG58: 6 dB/ 100m @ 14 MHz).

Die zusätzliche Dämpfung lässt sich nun grafisch aus dem Schnittpunkt der grünen, extrapolierten Gerade für a0 = 0,2 dB mit der Linie für s = 40 ermitteln. Sie liegt bei etwa 3,3 dB. Dabei ist zu beachten, dass es sich sozusagen um den „best case“ handelt, weil die Impedanz mit 2 kΩ angenommen wurde. Höhere Werte für die Impedanz des Dipols ergeben noch größere Verluste.

Die gesamte Dämpfung beträgt somit mindestens 3,3 dB + 0,2 dB = 3,5 dB. Das heißt mehr als die Hälfte der Sendeleistung wird im Kabel „verheizt“. Die Dämpfung ist auch im Empfangsfall wirksam: Signale erscheinen etwa eine halbe S- Stufe leiser.

Performance:

Dennoch kann man mit dem vertikal aufgehängten, endgespeisten Dipol DX arbeiten. Das belegen QSOs nach W1, W4, JA (20m) und W7 (15m) mit 10 Watt Sendeleistung.

Die Simulation mit 4Nec2 zeigt, dass der vertikale Dipol mit dem Bodenparameter „poor Ground“ bei den für DX wichtigen flachen Abstrahlwinkeln (ca. 10° im 20m- Band) etwa 3 dB besser abschneidet als eine niedrig aufgehängte inverted Vee.

 

 


English version

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EFHW- Dipole with quarter wave stub. Design with T-piece.

The idea comes from CQ-DL 06/2014, where the essay „Endgespeiste λ/2 Koaxantenne“ has been published.
Basically an end fed half wave dipole is being fed with a quarter wave stub in order to achieve an impedance close to 50Ω.

The antenna is easy to build and easy to set up. If mounted vertically it requires just a single hanging point.
The only drawback: It’s a mono band antenna.

A good explanation of how the quarter wave stub works can be found in HB9ACC’s Praxisbuch Antennenbau, chapter 7.1.3.

 

 


If available, the antenna can be made of a single piece of RG58. Cut a lenght of coax (L0 + L1) plus some buffer. Attach a BNC- or PL- plug at one end and remove the cable jacket and braid for L0 (minus some buffer) from the other end.
Next, take a short piece of coax of the length L2 plus some buffer, attach another BNC- or PL- plug at one end and shorten the other end, but do not solder it at first.

If only a short piece of coax is available, L0 can be made of any stranded wire. Solder it to the inner conductor of L1 and carefully insulate it against the braid (there will be high voltage during transmission!)

There is a second variant of this antenna- type without T-piece where L1 and L2 have to be soldered side by side in one PL- plug for RG213. This is a bit more tricky.

EFHW_sketch

The Excel- calculator is available here.

In order to tune the antenna, three parameters have to be controlled at the same time. This requires some experience and an antenna- ananlyser. With only a SWR- meter tuning can become very tricky.
Initially L0 should be about 1% longer than calculated. The excessive length can be folded back. L1 can be varied by unraveling the braid withou cutting it at once. The short at the end of L2 must not be soldered at first. Instead, just twist inner and outer conductor. Once tuning has been completed, the short can be made more robust by soldering the wires.  Bare copper can be covered with shrinking tube.


The extra loss caused by the mismatch in the quarter wave stub is significant and must not be ignored, especially when using thin coaxial cable, such as RG58 or RG174.

DL4AAE provided the graph below. It shows the extra loss of a coaxial cable as a function of the mismatch ’s‘ and its regular attenuation ‚a0‘.

Zusatzdämpfung_extrapoliert
Extra loss due to mismatch as a function of mismatch and cable loss.

Example:
The impedance of an end fed half wave dipole can be assumed to be in a range of 2..4 kΩ As a result s = 2000 Ω/ 50 Ω = 40 (to the very right of the graph)

Using RG58 for the quarter wave stub, the regular attenuation for the 20m- band would be about 0,2 dB (RG58: 6 dB/ 100m @ 14 MHz).

The extra loss can now be determinded by finding the intersection of the green line for a0 = 0,2 dB and the vertical line for s = 40. You can find it to the very right. It is approx. 3,3 dB. Please note this is a kind of best case because we assumed the impedance of the dipole being 2kΩ. Any higher impeadance leads to even higher losses.

Both values add up to a total loss of at least 3,3 dB + 0,2 dB = 3,5 dB. In other words more than 50% of the transmit power are lost in the quarter wave stub. This is also true for the RX path: signals appear half a S- unit weaker.

Performance:

Nevertheless the EFHW with quarter wave stub is a nice antenna and well capable of working DX when set up vertically. I made QSOs with W1, W4, JA (20m) and W7 (15m) running 10 Watt.

Simulations with 4Nec2 show low vertical elevation angles even above ‚poor ground‘. For instance at 10° it outperforms an inverted Vee by approx.3 dB

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2 Gedanken zu “Endgespeister Dipol/ End Fed Half Wave- Dipole

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