Mobilantennen stellen vom Prinzip her mechanisch verkürzte Viertelwellenstrahler mit einer Verlängerungsspule dar. Denn im Vergleich zur Viertelwellenresonanz mechanisch zu kurze Strahler haben eine kapazitive Blindkomponente, die durch den induktiven Blindwiderstand der Verlängerungsspule ausgeglichen werden muss. Auf diese Weise lässt sich zwar die Viertelwellenresonanz "erzwingen", das aber um den Preis von Verlusten, die den Wirkungsgrad verschlechtern.
Das Gegengewicht zum Mobilstrahler bilden die metallischen Komponenten des Fahrzeugs. Idealerweise müssten sie eine Fläche mit der Länge einer Viertelwellenlänge bilden. Das ist aber insbesondere bei den niederfrequenten Amateurfunkbändern nicht der Fall und führt daher ebenfalls zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads. Da sich letzterer Fakt aber sicher nur schwer beeinflussen lässt, kann die Effizienz einer Viertelwellen-Mobilantenne nur durch Verlängerung des Strahlers gesteigert werden; am besten in der Weise, dass die Verlängerungsspule und die damit verbundenen Verluste komplett entfallen können.
Für das vom Autor bevorzugte 20-m-Band bedeutet dies laut Rothammel eine Strahlerlänge von rund 5,20 m, um Resonanz zu erzielen. Eine solche Strahlerlänge war mit Aluminiumprofilen aus dem Baumarkt trotz mehrerer Versuche mit verschiedenen Profilarten auf dem vorhandenen Magnetfuß nicht mit ausreichender mechanischer Stabilität zu realisieren. Also musste eine andere Lösung gefunden werden, denn der Magnetfuß sollte aufgrund seiner einfachen Montage und Verkabelung unbedingt Bestandteil der neuen Antennenlösung sein.
Praktische Realisierung
Nach einigem Überlegen kam die Erleuchtung: Der Strahler wird als Draht gestaltet, dessen oberes Ende ein Teleskop-Glasfibermast hält. Dieser Draht besteht beim Autor aus einer Ader eines alten Netzkabels. Das untere Ende des Strahlers wird dann in geeigneter Weise am Magnetfuß befestigt – bei einem DV-Anschluss lässt es beispielsweise ganz einfach festschrauben. Bei Magnetfüßen mit PL-Anschluss kommt man dagegen wohl nicht um die Montage eines entsprechenden Steckers am Strahler herum.
Damit der Strahler möglich senkrecht steht – das ist bekanntermaßen wichtig für einen DX-trächtigen flachen Abstrahlwinkel – muss der Mast so nah wie möglich beim Fahrzeug montiert werden. Der Autor positioniert dazu den Mast mittig hinter dem Kofferraum seines Astra Coupe. Das hat gleich 2 Vorteile – zum einen kann der dort befindliche Heckscheibenwischer gleich als Befestigungspunkt dienen. Zum anderen verursacht die vorstehende Stoßstange eine leichte Schrägstellung des Mastes, so dass dessen Spitze mehr in Richtung Fahrzeugmitte zeigt. Dadurch verläuft der Strahlerdraht dann fast senkrecht. Bei Stufenheck-Limousinen kann man einen zusätzlichen Fix-Punkt am besten mit einem zusätzlichen Magnetfuß auf dem Kofferraum realisieren. Die Fixierung des Mastfußes geschieht am einfachsten mit Hilfe eines in den Boden gerammten Schraubendrehers. Auf Asphaltuntergründen ist statt dessen ein Weihnachtsbaumständer eine gute Wahl.
Ist der Mast ausreichend gesichert, kann am oberen Ende des dünnsten Teleskop-Elementes der Strahlerdraht befestigt werden. Beim Autor hat sich hierfür ein Kabelbinder bestens bewährt. Dieser kann sogar wiederverwendet werden, wenn zumindest das oberste Mastelement eine konische Form hat, denn dann lässt sich der Kabelbinder einfach nach oben abziehen und später wieder aufstecken. Wer auf Nummer sicher gehen will, befestigt am Drahtende oberhalb des Kabelbinders noch eine Lüsterklemme – dann kann der Draht auch bei einer eventuellen Lockerung des Kabelbinders nicht nach unten durchrutschen. Der restliche Aufbau unterschiedet sich dann bis auf das Einschleifen eines Tuners praktisch nicht von der Montage eines Mobilstrahlers mit Magnetfuß.
In der beschriebenen Konstellation ergab sich ein SWR von 3. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Antenne keine Radials besitzt und die Abmessungen der Fahrzeugmetallteile – die ja als Ersatz für die Radials herhalten müssen – auch keine Resonanz für das 20-m-Band haben. Deshalb ist eine entsprechende Anpassschaltung erforderlich – beim Autor übernimmt der Tuner MFJ 971 diesen Job. Dadurch wird aber leider der Vorteil, die Verlängerungsspule eingespart zu haben, zum Teil wieder zunichte gemacht, arbeitet doch ein Tuner nun mal nicht ohne Verluste.
Vergleichende Betrachtungen
Egalisiert nun aber das Einschleifen des Tuners alle Vorteile des „ausgewachsenen“ Viertelwellenstrahlers gegenüber einer verkürzten Mobilantenne mit Verlängerungsspule? Die Antwort darauf sollte ein Wirkungsgradvergleich geben. Geht man dabei davon aus, dass die Verlustwiderstände von Verlängerungsspule und Tuner etwa gleich sind, ergibt sich der Unterschied allein durch das Verhältnis von Strahlungswiderstand zu Verlustwiderstand. Der Strahlungswiderstand des ungekürzten Viertelwellenstrahlers errechnet sich wie folgt:
Daraus ergibt sich ein Wirkungsgrad von:
Im Vergleich dazu der Wirkungsgrad des verkürzten Mobilstrahlers: Selbst wenn man als dessen Länge großzügigerweise die Summe von Strahler und Verlängerungsspule (= 2,5 m) nimmt – laut "Rothammel" strahlt eine Verlängerungsspule nämlich nicht, kann daher also eigentlich nicht als Strahler betrachtet werden – verringert sich der Strahlungswiderstand rechnerisch auf etwas weniger als 6 Ohm:
daraus resultiert entsprechend der Formel
schließlich ein Wirkungsgrad von 0,315 oder 31,5 Prozent. Dank des verbesserten Verhältnisses von Strahlungswiderstand zu Verlustwiderständen besitzt der „ausgewachsene“ Viertelwellenstrahler also einen mehr als doppelt so hohen Wirkungsgrad als der verkürzte Mobilstrahler mit Verlängerungsspule. Dieser Fakt dürfte sich insbesondere bei QRP-Betrieb deutlich bemerkbar machen!
Fazit: Mit der „Groundplane auf dem Autodach“ konnte der Autor eine Lösung präsentieren, die einen mehr als doppelt so hohen Wirkungsgrad gegenüber einem mechanisch verkürzten Mobilstrahler besitzt, aber nicht wesentlich mehr Aufbauzeit als dieser erfordert. Dies resultiert vor allem aus dem Aufbau der Antenne auf dem Fahrzeug, denn so können dessen Metallkomponenten als Gegengewicht genutzt werden, was das Auslegen beziehungsweise Anbringen von Radials erspart. Dennoch ist und bleibt diese Konstruktion eine Kompromissantenne – wenn auch mit einem besseren Wirkungsgrad als andere Kompromissantennen – und kann deshalb einer „echten“ Groundplane mit ordentlichem Radialnetz wohl nicht das Wasser reichen.
Das Bild zeigt den Größenvergleich zwischen einem handelüblichen Monoband-Mobilstrahler und der Groundplane. Dabei kennzeichnet der rote Punkt die Spitze der Mobilantenne.
(Dieser Beitrag wurde in der Fachzeitschrift "CQ-DL", Ausgabe 08/2008, veröffentlicht.)