J-Antennen
Prinzip
Ursprünglich wurde diese Antennenform Zeppelin-Antenne genannt, da sie an Luftballonen und Zeppelinen nach unten herunterhängend genutzt wurde. Die Form des Buchstabens J führte zu einer neuen Namesgebung in der Gegenwart.
Es handelt sich um einen endgespeisten Halbwellendipol. Endgespeiste Drähte kann man auf sehr verschiedene Arten speisen: Mittels Fuchskreis, UnUn 1:9 bzw 1:32, oder eben wie bei der J-Antenne.
Hierbei wird zur Anpassung die Transformation von Impedanzen an einem Viertelwellenstück von Zweidrahtleitung ausgenutzt.
Die Zweidrahtleitung ist an einem Ende kurzgeschlossen und hat dort Null Ohm. Ca. 1/10 der Länge über dem Kurzschluss wird HF-Energie eingespeist. Es bildet sich eine stehende Welle aus mit dem Strombauch am Kurzschluss und dem Spannungsbauch am offenen Ende. Es wird auf eine hochohmige Impedanz von 3000 bis 8000 Ohm transformiert.
Das ist genau die Impedanz, die an den Enden eines Halbwellenstrahlers herrscht. Also schließt man den l/2 Strahler am offenen Ende der Zweidrahtleitung an.
Vor- und Nachteile
Der Nachteil: Es ist eine Monobandkonstruktion.
Der Vorteil: Sehr verlustarm angepasster Halbwellenstrahler mit Bandfiltereffekt.
Ebenfalls vorteilhaft ist, dass die Antenne sehr leicht ist und winzig klein zusammengerollt werden kann. Da nur Draht abgelängt werden muss, ist sie sehr nachbausicher. Es müssen keine Spulen, Baluns oder Traps gewickelt werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass es sich um eine "echte Wurfantenne" handelt: Man bindet einen Stein, ggf. mit einem Stück Schnur dazwischen, an das Strahlerende und wirft es in einen Baum. Fertig.
Die Antenne kann sowohl vertikal als auch horizontal aufgehangen werden. Die Ausrichtung des Viertelwellenstücks ist dabei egal, es kann auch abgeknickt weiterverlaufen.
Aufbau
Als Zweidrahtleitung kann im Notfall auch Koaxialkabel verwendet werden (kleineren Verkürzungsfaktor beachten). Ich empfehle dies ausdrücklich nicht, aufgrund der höheren Verluste des Koax in dieser Anwendung und der etwas komplizierteren Verarbeitung zu einem angezapften l/4-Wellen Stub.
Man baut am besten mit 450, 300 oder 240Ohm Hühnerleiter bzw. Fernseh-Zweidrahtleitung.
Die 450Ohm Version ist bis über 750W trägerfest.
Hier die von mir ermittelten Maße für CB (das SWR-Minimum läßt sich ohne Probleme um gut 1MHz durch Strahler-Umklappen verschieben, ohne die Anpassleitung ändern zu müssen):
Durch Dreisatz läßt sich das Design auf andere Frequenzen umrechnen, oder man nimmt einen der online-Rechner dafür. Die genaue Länge des Strahlers ist nur abhängig von seiner evtl. verlustbehafteten Isolation (kein PVC!) und Nähe zu leitenden Gegenständen am Standort (Dachboden). Wenn man den Strahler etwas zu lang macht, kann das Ende immer passend umklappen und die Resonanz zwischen 12m-Band, CB-Band und 10m-Band wechseln.
Die genaue Länge der Hühnerleiter also des Viertelwellen-Anpassstücks ist abhängig vom Verkürzungsfaktor. Ist dieser unbekannt, kann er durch Abschluß mit hochohmigem Widerstand und HF-Einspeisung - oder Ausdippen mittels Dip-Meter - ermittelt werden.
Der genaue Einspeisungspunkt für 1:1 SWR ist abhängig vom Verkürzungsfaktor der Hühnerleiter und von der Aufbauhöhe der Antenne über Grund (je höher über Grund, desto weniger Einfluss hat die Höhe).
http://www.qsl.net/ta1dx/amator/impedance.htm
http://www.ib-haertling.de/amateurfunk/Strahlungswiderstand_gross.JPG
Performance
Die Antenne hat (im Freiraum) nicht mehr als 2,1...2,4dBi Gewinn. Da man nur im Freiraum gleiche Verhältnisse hat, macht es auch nur Sinn, den Freiraumgewinn anzugeben.
Allerdings ist es so, dass durch Reflektionen am Boden der Gewinn in bestimmte Richtungen steigen kann, abhängig vom Boden und der Aufbauhöhe (ground gain).
"At optimum heights, a common 1/2 wave dipole actually has about 8.5 dB gain over an isotropic radiator! Always remember that when you see antenna models over earth that tell you an antenna's gain in dBi." https://www.w8ji.com/end-fed_vertical.htm
Hier ein Vergleich des Gewinns über Boden von Groundplane, Koax-Dipol (Ärmeldipol) und J-Pole: http://www.hamradio.me/antennas/jpole-vs-coaxial-dipole-eznec-shootout.html Alle haben ca 6dBi Gewinn, die J-Antenne etwas mehr als die anderen (da sie durch das Anpasstück länger ist, also etwas höher über Grund strahlt bei gleicher Aufbauhöhe).
Vorsicht vor Mantelwellen und Mastströmen: http://www.hamradio.me/antennas/j-pole-antenna-grounding-have-your-j-pole-and-ground-it-too.html http://www.hamradio.me/antennas/mast-mountable-j-pole-antenna.html https://www.w8ji.com/end-fed_vertical.htm
Eine Mantelwellensperre ist obligatorisch, mittels Ferrit oder 5Wgd. Koax auf 11cm Durchmesser für 10/11m.
Der Gewinn Richtung Horizont kann gesteigert werden durch "stacken" von Elementen. Wenn mittels Halbwellen-Verzögerungsleitung ein zweiter Halbwellenstrahler über dem ersten erregt wird, spricht man von der Collinear J-Pole oder Super-J Antenna.
http://www.hamradio.me/antennas/improving-the-super-j.html Sihe auch: http://www.hamradio.me/antennas/j-antenna-variations-thereof.html
Links
https://www.w8ji.com/end-fed_vertical_j-pole_and_horizontal_zepp.htm