Trotz Corona-Lockdown: Feldstärkemessungen und -berechnungen an Antennen

Nein, Corona hat uns nicht voll im Griff. Im Gegenteil, die Zeit der Separierung in den vergangenen Wochen haben z. B. einige OMs im OV-Wolfsburg dafür genutzt, die Selbsterklärung zur Einhaltung des Personenschutzes ihrer Amateurfunkanlagen zu erstellen oder zu überarbeiten. Und irgendwie landen die hierbei entstehenden Fragen der OMs – ob ich will oder nicht – immer wieder bei mir. Meistens kann ich helfen und häufig gibt’s dabei auch neue, interessante Erkenntnisse.
Es folgen drei Erfahrungsberichte:

1. Funkanlage von Martin – DK1MJ

Martin hatte nach einigen Experimenten gute Lösungen für die Antennen an seinem Standort gefunden. Eine Inverted-V mit 2x 10,5 m Länge für Kurzwelle, eine Collinear-Antenne X-50 für VHF und UHF sowie ein Ubiquity M5-400 auf dem Hausdach zum Einstieg ins Hamnet. Alle Antennen wurden von vornherein so installiert, das sich maximal mögliche Abstände zu den Nachbargrundstücken und zum öffentlichen Grund ergeben. Die für eine Selbsterklärung erforderlichen Unterlagen, Stationsskizze und Lagepläne, hatte Martin auch schon erstellt.

Die Personenschutzabstände hatte Martin mit Hilfe des Programms Watt32 bereits errechnet. Sie stellten sich für 2 m, 70 cm und HAMnet als unkritisch heraus. Bei der Kurzwellenantenne waren einige der von Watt32 errechneten Abstandswerte allerdings unbrauchbar, da diese im reaktiven Nahfeld der Antenne lagen. Das ist auf Kurzwelle immer dann der Fall, wenn der errechnete Personenschutzabstand folgende Werte unterschreitet: 1,8 MHz – 26,5 m; 3,5 MHz – 13,7 m; 7 MHz – 6,8 m …). Nicht jeder OM weiß, das er hier weitere Maßnahmen ergreifen muß.

Die sicherste Methode zur Ermittlung seriöser Aussagen zu Personenschutzabständen / maximal erlaubten Sendeleistungen ist in solch einem Fall eine Messung der E- und H-Felder an markanten Punkten entlang der Grundstücksgrenzen der Amateurfunkanlage. Vor Ort haben wir dann gemeinsam eine Reihe sinnvoller Messpunkten definiert, gemäß der Maxime „so wenig wie möglich, und soviel wie nötig“.

Zur Durchführung der Messungen wurde pro Band jeweils eine Frequenz gewählt und der KW-Sender so voreingestellt, daß bei Frequenzwechsel halbwegs schnell abgestimmt werden konnte. Der Sender muß einen stabilen Träger mit ziemlich genau 100 Watt Ausgangsleistung erzeugen. Die Feldstärkemessungen erfolgten mit einem kalibrierten Feldstärkemessgerät EMR-200 der Firma Narda. Gemessen wurde in einer Höhe von ca. 2,2 m über Grund. Da auf den tieferen Frequenzbändern beide, E- und auch H-Felder separat gemessen werden müssen, waren bei den insgesamt 10 KW-Bändern von 160 m bis 6 m und 9 Messpunkten insgesamt 144 Messwerte aufzunehmen. Das hat – trotz guter Vorbereitung – rund 4 Stunden gedauert.

Die ermittelten Messwerte wurden im Nachgang anhand des aktuellen Kalibrierscheines für das EMR-200 korrigiert. Abschließende Nachrechnung und Nachbearbeitung mit dem Auswertemodul im Programm Watt32 ergab dann für jedes Band die maximal möglichen Sendeleistungen.

Ergebnis: Martins Funkanlage hält die Personenschutzgrenzwerte bei Sendeleistungen von 100 Watt und auch noch darüber sicher ein, und darf mit ruhigem Gewissen betrieben werden.

2. Neuer Standort für Relais DB0VW: Selbsterklärung oder Standortbescheinigung?

Kommt an einem bereits existierenden Funkstandort, z. B. auf einem Hochhausdach, ein weiterer Betreiber hinzu, muß die für diesen Standort bereits existierende, behördliche Standortbescheinigung kpl. neu erstellt werden. Der zuletzt hinzugekommende Betreiber muß die Kosten übernehmen. Genau dieses Schicksal droht unserem OV am neuen Standort für unser schönes Stadtrelais DB0VW. Die damit verbundenen, hohen Kosten wären für unseren DARC-Ortsverband H24 nur schwer zu tragen.
Reinhard – DL3AAV, hatte schon vor unserem Zusammenkommen Zeichnungen mit den Positionierungen der vorgesehehen Relais-Antennen, einer Collinear X-5000 sowie einen weiteren Viertelwellenstrahler für eine zusätzliche Sendefrequenz erstellt.

Beim gemeinsamen Errechnen der Personenschutzabstände mit Watt32 fiel uns auf, das die erforderlichen Abstände um die beiden geplanten Sendeantennen herum bei den hier maximal zulässigen 15 Watt ERP eine nur sehr geringe räumliche Ausdehnung haben. Trotz räumlicher Nähe überlappen sich die Einzelabstände dieser beiden Antennen nicht einmal! Da zu den kommerziellen Antennen am Standort ein noch größerer Abstand herrscht, entstand berechtigte Hoffnung, das eine Selbsterklärung evtl. doch ausreichen könnte und der OV um eine kostenpflichtige Standortbescheinigung herumkommt. Und so haben wir es auch „eingetütet“ – bitte drückt die Daumen, das das klappt!

3. Thomas – DO6BJ optimiert seine Kurzwellenstation: Stromsummen-Antenne ersetzt End-Fed-Antenne

Thomas hatte bisher mit einer 27 m langen End-Fed-Antenne gearbeitet und diese nun durch eine 42 m lange „Stromsummen-Antenne“ (außermittig, symmetrisch gespeister Dipol) ersetzt. Die existierende Selbsterklärung war somit nicht mehr gültig und mußte neu erstellt werden. Da der Einspeisepunkt der Antenne an einem Balkongeländer im 4. Stockwerk eines Hochhauses nur sehr geringe Abstände zu den benachbarten Wohnungen im darüber- und im darunterliegenden Stockwerk hat, lieferten die Fernfeldberechnungen mit dem Programm Watt32 hier keine gültigen Ergebnisse.

Bereits im Vorfeld hatte Thomas berichtet, das er mit seinem neuen Antennenkonstrukt, das in der Testphase umschaltbar auf die alte End-Fed-Antenne war, von Stationen aus England um 6 bis 10 dB höhere Rapporte gemeldet bekam.

Es macht Sinn, vor Beginn von Rechnungen und Messungen die Dämpfungswerte der Geräte zwischen Transceiverausgang und Antennenanschluss mal näher zu untersuchen. Thomas schwört bei der Anpassung von Koax auf Paralleldrahtleitung auf einen Balun-Übertrager mit Luftspulen. Diesen hatten wir vor Messbeginn bzgl. Durchgangsdämpfung vermessen (Vierpol-Messung). Das war auch gut so, denn es stellte sich heraus, das die Dämpfungswerte dieses Guanella-Übertragers nur auf 160 m, 80 m und 40 m akzeptabel klein sind. Auf den höheren Bändern steigt die Dämpfung stark an bis hin zu 13 dB auf dem 10 m-Band!

Insgesamt haben wir hier 96 E- und H-Feldmessungen durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigten, daß auf einigen Bändern die Sendeleistung zukünftig leider deutlich unter 100 Watt bleiben muß. „Schuld“ daran ist die merklich bessere Performance der neuen, symmetrisch gespeisten Antenne gegenüber der früheren End-Fed, bei der ein Großteil der Sendeleistung in einem 1 : 9-Baluntrafo „verbraten“ wurde. Ich erinnere mich noch an die vor vier Jahren hier durchgeführten E- und H-Feldmessungen – der Einspeisebalun war bei 100 Watt Prüfleistung schnell handwarm geworden und die gemessenen, geringen Strahlungswerte erlaubten nach der Auswertung großzügig Sendeleistungen bis 750 Watt. 🙂

Ein etwas gewagter Ansatz zur Abschätzung des Gewinns der neuen Stromsummen-Antenne gegenüber der alten End-Fed:

Die zuvor bereits subjektviv wahrgenommene Verbesserung wurde abschließend aus den ermittelten Messwerten versuchsweise nachgerechnet. Hierzu wurde für die Bänder 160 m, 80 m, 15 m und 10 m für jeden Messpunkt die Strahlungsflussdichte (Produkt aus E- und H-Feld-Messwert) bestimmt und diese Werte jeweils von neuer und alter Antenne ins Verhältnis gesetzt. Die Ergebnisse sind beeindruckend. Nachfolgende Tabelle zeigt auf den Bändern 160 m, 80 m und 15 m Anstiege der Strahlung um 6 bis 8 dB. Die Ursache für das indifferente Ergebnis auf 10 m ist vermutlich der Guanella-Balun am Koax-Ausgangs des, der in diesem Frequenzbereich mehr als 10 dB Durchgangsdämpfung aufweist.

Allerdings – bei dieser Rechnung wurde lediglich mit den skalaren Größen von E- und H-Feld gerechnet, Phasenwinkel blieben unberücksichtigt. Insofern bleibt das Ergebnis fragwürdig. TNX an Michael, DK6AC, für den Hinweis.

Zur Einhaltung des Personenschutzes darf Thomas zukünftig nicht mehr auf allen Bändern volle 100 Watt machen, freut sich aber, das seine neue Selbsterklärung bereits seine zukünftige Amateurfunkzulassung für die Klasse A mit abdeckt.

Fazit

Der OV-Wolfsburg befindet sich keineswegs im Corona-Schlaf. Bei den durchführten Arbeiten wurden selbstverständlich alle jeweils geltenden Schutzvorgaben beachtet. Die gemeinsamen Vorab-Berechnungen mit Watt32, Durchsprachen und Messplanungen haben wir immer per „Teamviewer-Session“ abgehalten. Die Feldstärkemessungen ließen sich bequem mit nur zwei Personen durchführen. Auch hierbei wurden strikt die erforderlichen Maßnahmen zur Vermeidung einer möglichen Corona-Übertragung eingehalten.

Bleibt gesund und 73 de

Christian, DL1OD