Antennen Klasse E

Kniff: Die Frage beschreibt eine Form: eine geschlossene Schleife aus drei gleich langen Stücken ist ein gleichseitiges Dreieck. Prüfe bei jedem Angebot zwei Dinge, ob es überhaupt eine Schleife ist und ob die Drei die Seiten zählt — in zwei falschen Antworten zählt sie Elemente.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 3-Element-Beam – Ein Beam ist eine Richtantenne aus geraden Stäben hintereinander, also Strahler mit Reflektor und Direktor; die Drei zählt dort die Elemente und nicht die Seiten einer Schleife.
• 3-Element-Quad-Loop-Antenne – Eine Quad-Loop ist zwar eine Schleife, aber eine viereckige, und die Drei zählt auch hier die hintereinander angeordneten Elemente.
• W3DZZ-Antenne – Die W 3 D Z Z steht auf dem Blatt bei den Antennen für das 80-m-Band, ist aber eine gestreckte Drahtantenne und keine Schleife.

Mehr dazu: Antennenformen: welche wofür

Kniff: Achte auf das Wort „muss“: drei Antworten schreiben eine feste Länge vor, eine lässt die Länge offen. Auf Kurzwelle darf der Draht beliebig lang sein, weil ein Anpassgerät ihn an den Sender anpasst. Die genannten Bruchteile sind übliche Längen einzelner Bauformen, aber keine Vorschrift.

Warum die anderen nicht stimmen:

• muss eine Länge von 3/4 λ haben. – 3/4 λ ist nicht einmal eine der üblichen Antennenlängen; die Antwort erfindet eine Vorschrift, die es auf Kurzwelle nicht gibt.
• muss genau λ/4 lang sein. – λ/4 ist die Länge eines gegen Erde erregten Strahlers, etwa bei einer Groundplane — eine Bauform, kein Zwang für jede Drahtantenne.
• muss unbedingt λ/2 lang sein. – λ/2 ist die Länge des resonanten Halbwellendipols; mit einem Anpassgerät muss ein Draht diese Resonanz aber nicht selbst mitbringen.

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Kniff: Zwei Dinge liest man aus dem Bild ab. Erstens die Speisung: der Draht hängt mit seinem Ende am Anpassglied, nicht in der Mitte — er ist endgespeist. Zweitens der Aufwand: das Anpassglied besteht aus genau einem Schwingkreis, einer Spule mit einem Drehkondensator, und einer kleinen Koppelspule zur Einspeisung. Mehr Bauteile gibt es nicht. Damit ist es ein einfaches Anpassglied und kein Filter mit mehreren Gliedern. Die Angabe 50-75 Ω am Kabel nennt nur den Wellenwiderstand der Speiseleitung, die der Kreis an den sehr hohen Fußpunktwiderstand des Drahtendes anpassen muss.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Endgespeiste Antenne mit Collins-Filter zur Anpassung – Ein Collins-Filter ist ein Pi-Glied: zwei Drehkondensatoren nach Masse mit einer Spule längs dazwischen. Im Bild gibt es nur einen Drehkondensator, und die Energie wird nicht über einen Längszweig, sondern induktiv über eine Koppelspule eingespeist.
• Einband-Drahtantenne mit Preselektor – Ein Preselektor ist ein abstimmbarer Vorkreis im Empfängereingang; er verbessert die Vorselektion. Der Kreis im Bild sitzt am Fußpunkt der Antenne und hat die Aufgabe, den hohen Widerstand des Drahtendes an das Kabel anzupassen. Außerdem ist der Draht durch den einstellbaren Kondensator nicht auf ein Band festgelegt.
• Einseitig geerdeter Winkeldipol mit Oberwellenfilter – Ein Dipol — auch ein abgeknickter — hat zwei Hälften und wird zwischen ihnen gespeist. Im Bild gibt es nur einen einzigen Draht, der an einem Ende gespeist wird, und keinen Knick. Ein Oberwellenfilter wäre zudem ein Tiefpass aus mehreren Spulen und Kondensatoren im Sendeweg.

Kniff: Das Erkennungszeichen ist die Kombination: ein Draht, der mit seinem Ende an einem abgestimmten Parallelschwingkreis gegen Erde hängt, und eine kleine Koppelspule, über die das Koaxkabel induktiv einspeist. Genau das ist der Fuchskreis, und die Antenne dazu heißt Fuchs-Antenne. Der Grund für diesen Aufwand steckt in der Speisung am Ende: dort ist die Spannung hoch und der Strom klein, der Fußpunktwiderstand also sehr groß. Ein Kabel mit 50 Ω kann man daran nur über einen Schwingkreis anschließen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Groundplane-Antenne – Eine Groundplane ist ein senkrechter Strahler mit mehreren Radials am Fußpunkt und wird dort unmittelbar mit dem Koaxkabel gespeist. Im Bild gibt es keine Radials, der Draht liegt waagerecht, und zwischen Kabel und Draht steht ein abgestimmter Schwingkreis.
• Windom-Antenne – Die Windom-Antenne ist ein Draht, der außermittig angezapft wird — bei etwa einem Drittel seiner Länge — damit sie auf mehreren Bändern passt. Im Bild wird das Drahtende gespeist, nicht eine Stelle im Draht.
• Dipol-Antenne – Ein Dipol besteht aus zwei gleich langen Hälften und wird in der Mitte zwischen ihnen gespeist. Hier gibt es nur eine Drahthälfte; das Gegengewicht ist die Erde, an die der Schwingkreis angeschlossen ist.

Kniff: Zwei Bedingungen müssen gleichzeitig stimmen, senden können und im Nahfeld überwiegend magnetisch sein. Drei Angebote scheitern an einer der beiden. Das Kennzeichen der magnetischen Antenne steht in der richtigen Antwort selbst, der kleine Umfang von etwa λ/10.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Ein Faltdipol – Der Faltdipol ist zum Ring geschlossen und sieht deshalb wie eine Schleife aus, arbeitet aber als gestreckter Dipol von λ/2 Länge; sein Nahfeld ist das eines Drahtes.
• Eine Ferritstabantenne – Die Ferritantenne arbeitet magnetisch, ist aber eine Empfangsantenne für lange Wellen; gefragt ist eine Antenne für Sendebetrieb.
• Eine Cubical-Quad-Antenne – Die Cubical-Quad ist zwar eine Schleifenantenne, aber eine große Richtantenne; ihr Umfang liegt weit über λ/10, und gerade der kleine Umfang macht die magnetische Antenne aus.

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Kniff: Vergleiche die vier Listen und suche in jeder den einen Namen, der nicht auf Kurzwelle gehört. Jede falsche Liste enthält eine Bauform aus dem Mikrowellenbereich, wo eine Antenne klein sein darf, weil die Welle kurz ist. Auf 80 m würden dieselben Formen unbaubar groß.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Schlitzantenne, Groundplane-Antenne, Hornstrahler, Dipol-Antenne, Windom-Antenne – Groundplane, Dipol und Windom stimmen, aber Schlitzantenne und Hornstrahler sind Mikrowellenbauformen; ein Horn muss in der Größenordnung der Wellenlänge gebaut werden.
• Groundplane-Antenne, Dipol-Antenne, Windom-Antenne, Delta-Loop-Antenne, Patchantenne – Vier Namen dieser Liste sind brauchbar, die Patchantenne verdirbt sie: ein flaches gedrucktes Antennenplättchen gehört zu sehr kurzen Wellen.
• Langdraht-Antenne, Groundplane-Antenne, Parabolantenne, Windom-Antenne, Delta-Loop-Antenne – Auch hier ist nur ein Name falsch, die Parabolantenne: ein Spiegel braucht mindestens fünf Wellenlängen Durchmesser, im 80-m-Band also rund 400 m.

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Kniff: Das 80-m-Band hat 80 m Wellenlänge, also ist die Baugröße das Sortierkriterium. Dipol, Delta-Loop und W 3 D Z Z sind Drahtantennen, die man in dieser Größe spannen kann. Alles, was aus Rohren, Töpfen oder Spiegeln besteht, fällt bei dieser Wellenlänge aus.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Kreuz-Yagi-Uda, Groundplane-Antenne, Dipol – Die Kreuz-Yagi-Uda ist eine UKW-Richtantenne; auf 80 m wäre schon ein einzelnes Element etwa 40 m lang, und hier stehen zwei gekreuzte Ebenen davon.
• Dipol, Sperrtopfantenne, W3DZZ-Antenne – Die Sperrtopfantenne ist eine UKW-Bauform aus Rohr; ihr Viertelwellenteil müsste auf 80 m etwa 20 m lang werden.
• Dipol, Delta-Loop, Parabolspiegel – Der Parabolspiegel gehört in den Mikrowellenbereich; mit mindestens fünf Wellenlängen Durchmesser wären das auf 80 m rund 400 m.

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Kniff: Gefragt ist der Grund, warum die längere Antenne am Fahrzeug beliebter ist, und der liegt in der Strahlung, nicht im Bau. Der 5/8-λ-Strahler bündelt flacher zum Horizont und hat dadurch mehr Gewinn. Die anderen drei Antworten nennen Vorteile, die mit der elektrischen Länge nichts zu tun haben.

Warum die anderen nicht stimmen:

• ist weniger störanfällig. – Die Störanfälligkeit hängt von Standort und Umgebung ab; ein anderer Bruchteil der Wellenlänge nimmt Störungen nicht weniger auf.
• ist leichter zu montieren. – Das Gegenteil trifft zu: 5/8 λ ist länger als λ/4, also schwerer und windanfälliger am Fahrzeug.
• verträgt mehr Leistung. – Die verträgliche Leistung bestimmen Isolation und Aufbau der Antenne; über sie sagt die elektrische Länge nichts.

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Lösungsweg:

1. Wellenlänge bestimmen: λ = 300 / 28,5 MHz = 10,53 m
2. Fünf Achtel davon nehmen: 5/8 · 10,53 m = 6,58 m
3. Gegenprobe der Größenordnung: 5/8 λ muss zwischen λ/2 (5,26 m) und λ (10,53 m) liegen, also 6,58 m

Kniff: Rechne in zwei Schritten und in dieser Reihenfolge: erst die Wellenlänge, dann den Bruchteil. 300 geteilt durch 28,5 ergibt 10,53 m, fünf Achtel davon sind 6,58 m. Jeder falsche Wert entsteht dadurch, dass ein anderer Bruchteil genommen oder mit einer anderen Frequenz gerechnet wurde.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 5,26 m – Das ist die halbe Wellenlänge, also λ/2 statt 5/8 λ — der Bruchteil wurde ausgetauscht.
• 2,08 m – Dieser Wert ist die Wellenlänge von 144 MHz, denn 300 geteilt durch 144 ergibt 2,08 m; er kommt aus dem 2-m-Band, während im 10-m-Band schon λ/4 ganze 2,63 m sind.
• 3,29 m – Genau die Hälfte des richtigen Wertes: so rechnet, wer die fünf Achtel auf die halbe Wellenlänge anwendet, also 5/8 · 5,26 m, oder wer mit der doppelten Frequenz von 57 MHz rechnet.

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Kniff: Trenne die Länge der Antenne von der Länge des Drahtes. Der Faltdipol ist so lang wie ein Halbwellendipol, aber der Draht läuft hin und zurück und ist zum Ring geschlossen: zweimal λ/2 sind eine ganze Wellenlänge. Die falschen Antworten verdoppeln entweder noch ein zweites Mal oder lassen den zurücklaufenden Draht weg.

Warum die anderen nicht stimmen:

• zwei Wellenlängen. – Hier wurde die Verdoppelung zweimal angesetzt; hin und zurück ergeben zweimal λ/2, und das ist eine Wellenlänge, nicht zwei.
• vier Wellenlängen. – Das ist der vierfache Wert; aus einer Antennenlänge von λ/2 lässt sich diese Drahtmenge nicht begründen.
• einer Halbwellenlänge. – λ/2 ist die Länge des Gebildes und der Drahtbedarf eines einfachen Dipols; beim Faltdipol kommt der zurücklaufende Draht hinzu.

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Kniff: Zwei Merkmale stehen direkt im Bild. Erstens die Speisung: nur ein Element hat Anschlussklemmen, und das gespeiste Element ist der Strahler — hier die Nummer 2, als Faltdipol gezeichnet. Zweitens die Länge: von den beiden unangeschlossenen Stäben ist der längere der Reflektor und der kürzere der Direktor. Element 1 ist der längste, also der Reflektor; Element 3 ist der kürzeste, also der Direktor. Merkhilfe: der Reflektor ist lang und wirft nach vorn, der Direktor ist kurz und zieht die Strahlung in seine Richtung.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 1 Direktor, 2 Strahler und 3 Reflektor. – Der Strahler ist richtig erkannt, Reflektor und Direktor sind aber getauscht. Im Bild ist Element 1 der längste und Element 3 der kürzeste Stab; lang bedeutet Reflektor, kurz bedeutet Direktor.
• 1 Direktor, 2 Reflektor und 3 Strahler. – Als Strahler ist das Element 3 genannt, das keine Anschlussklemmen hat. Gespeist wird im Bild allein das mittlere Element 2 — an ihm sitzen die beiden Klemmen.
• 1 Strahler, 2 Direktor und 3 Reflektor. – Element 1 ist ein durchgehender Stab ohne Anschluss und kann daher nicht der Strahler sein. Dazu sind auch Reflektor und Direktor verkehrt: der längste Stab ist der Reflektor, nicht der kürzeste.

Kniff: Gefragt ist nicht der beste Funkstandort, sondern der, der den Nachbarn am wenigsten trifft. Entscheidend ist der Abstand zwischen Antenne und seinen Geräten und Leitungen, und Höhe schafft Abstand. Prüfe bei jeder Antwort, ob sie diesen Abstand vergrößert oder verkleinert.

Warum die anderen nicht stimmen:

• So niedrig und nah am Haus wie möglich – Das ist die Umkehrung der Aufgabe; nah und niedrig bedeutet die stärkste Einkopplung in die Leitungen und Geräte im Haus.
• An der Seitenwand zum Nachbarn – Dort steht die Antenne dem Nachbarn am nächsten, und ihr Nahfeld liegt unmittelbar in seiner Wohnung.
• Auf dem Dach, wobei die Dachfläche des Nachbarn mit abgedeckt werden sollte – Die Höhe wäre richtig, doch das Ausrichten auf das Nachbardach macht sie zunichte; eine Richtantenne soll vom Nachbarn weg zeigen.

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Kniff: In jeder Antwort stehen zwei Angaben, die Form des Spiegels und das, was in seinem Brennpunkt sitzt. Nur ein Paraboloid sammelt parallel einfallende Wellen in einem Punkt, und dort muss eine wirkliche Antenne stehen. Sortiere also zweimal, erst nach der Form, dann nach dem Feed.

Warum die anderen nicht stimmen:

• zylindrisch konvex geformten Spiegelkörper und einer Erregerantenne (Feed). – Der Feed ist richtig benannt, die Form nicht: eine nach außen gewölbte Fläche streut die Wellen auseinander, statt sie in einem Brennpunkt zu sammeln.
• paraboloid geformten Spiegelkörper und einem isotropen Strahler. – Die Form stimmt, aber der Isotropstrahler ist die gedachte Kugel für den Gewinnvergleich; als Erregerantenne lässt er sich nicht bauen.
• hyperbolisch konkav geformten Spiegelkörper und einem isotropen Strahler. – Hier ist beides falsch: die hyperbolische Fläche hat für parallel einfallende Wellen keinen gemeinsamen Brennpunkt, und der Isotropstrahler bleibt eine gedachte Vergleichsantenne.

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Kniff: Die Frage will möglichst hohen Gewinn, und der wächst mit dem Durchmesser; gesucht ist deshalb eine Untergrenze und keine Obergrenze. Achte auf die Wörter „mindestens“, „genau“ und „höchstens“, denn daran entscheidet sich die Antwort. Unterhalb von etwa fünf Wellenlängen ist der Spiegel gegenüber der Welle zu klein, um sie zu formen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Genau zwei Wellenlängen (Lambda) der verwendeten Frequenz. – „Genau“ passt nicht zu einer Antenne, die mit dem Durchmesser besser wird, und zwei Wellenlängen liegen unter der Grenze, ab der ein Spiegel sinnvoll bündelt.
• Eine Wellenlänge (Lambda) der verwendeten Frequenz. – Ein Spiegel, der nur so groß wie die Welle selbst ist, kann sie kaum formen; das ist der kleinste und damit ungünstigste Wert im Angebot.
• Höchstens drei Wellenlängen (Lambda) der verwendeten Frequenz. – „Höchstens“ dreht die Bedingung um: fünf Wellenlängen sind ein Mindestmaß, und für den Gewinn gibt es keine Obergrenze des Durchmessers.

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