Hexbeam



Der erste Hexbeam bei EA5/DJ4UF (Eigenbau)

Auf der Suche nach einer leichten und kleinen, dennoch gut wirksamen Antenne habe ich mich eine Zeitlang mit dem Hexbeam beschäftigt. Viel Information findet man dazu im Internet.
Hexbeam DJ4UF
Mein erster Hexbeam aus Standard-Angelruten (In Betrieb 2011 bis Jan. 2013)

Mit der Hilfe von David, DL1DN habe ich aus sechs Angelruten den ersten Hexbeam gebaut. Er funktioniert in der Höhe von 300 m über dem Meer und direkt am Meer (siehe nebenstehendes Foto) ausgezeichnet und hat gegenüber meinem Dipol und der Vertikal für das 20-m-Band bei europäischen Stationen einen Gewinn von einer guten S-Stufe und bei DX-Stationen (Fernost, Australien, Neuseeland) von guten zwei S-Stufen gehabt.

Hexbeam 2011
Leider waren die verwendeten Angelruten zu schwach und haben die gelegentlichen Fallwinde aus den Bergen mit Windstärken von bis 10 Beaufort mehrmals nicht überstanden.


Hexbeam nach dem Sturm
Beim letzten Mal im Januar 2013 gab es Sturmböen bis zu (gemessenen) 11 Beaufort und danach sah die Antenne so aus.








Wochenendprojekt Zusammenbau Falt-Hexbeam

Zufälligerweise fand ich auf der Amateurfunkmesse HAM Radio Friedrichshafen Ende Juni 2013 eine ganz neue Konstruktion eines faltbaren Hexbeams, der von foldingantennas.com, einer kleinen Firma (Christian DL1ELU) aus der Gegend von Lüdenscheid, angeboten wird. Ich bekam den letzten kompletten Bausatz direkt auf der Messe. Hier beschreibe ich nun, wie ich den Hexbeam Schritt für Schritt nach der ausgezeichneten Bauanleitung zusammengebaut habe.

Falthexbeam Zusammenbau
F01: Beim Falthexbeam liegen die tragenden Elemente in einer Ebene

Der wesentlichen Unterschiede gegenüber meinem ersten selbst gebauten Hexbeam (siehe oben!) sind, dass erstens die tragenden Elemente nicht mehr aus gebogenen zusammenschiebbaren Glasfaserrohren (Angelruten) bestehen, sondern aus festen Kunststoffstäben, wie man sie bei modernen Zelten verwendet und zweitens, diese Stäbe in einer Ebene liegen, wie obiges Foto zeigt. Diese haben viel weniger Windangriffsfläche und sind natürlich auch viel stabiler.

Nun folgen meine Erfahrungen mit dem Zusammenbau des Bausatzes Falthexbeam. Von der Messe hatte ich mir den Bausatz als einen "Sack voll" (-:) Antennenstäbe, Antennendraht, Rohrteile, Kunststoffteile, Schnur und anderes mitgenommen (Bild F02).

Die Tragetasche mit den Teilen
F02: Die Tragetasche mit den Antennenteilen vor dem Zusammenbau

Eckart Hexbeam WochenendprojektDaraus soll ein faltbarer Hexbeam werden?

Ich machte daraus ein "Wochenend-Projekt".

Zunächst staunte ich über die ausführliche Bauanleitung mit sehr präziser Formulierung all dessen, was man genau der Reihe nach tun muss. Es beginnt mit einer Liste der vorhandenen Einzelteile und dann einer Liste mit dem benötigten Werkzeug (siehe die kleinen Fotos rechts!). Es machte mir richtig Spaß, mal wieder zu "basteln".

F03: Eckart beim Trennen und Zusammensetzen der Kunststoffteile

Interessant ist die Konstruktion für die Einspeisung der Strahlerelemente. Ich hatte ja schon Erfahrung mit dem Selbstbau eines Hexbeams. Die Speisung war ein echtes Problem, denn es mussten in entsprechenden Abständen "Anzapfungen" für die enzelnen Strahlerelemente gelötet und diese Drähte dann irgendwie durch die Löcher eines Kunststoffrohres geführt werden. Mechanisch war dies nicht enfach. Genial die Lösung beim Falthexbeam von foldingantennas.com: Das Tragrohr dient einerseits als Abspannturm für die Halteseile und gleichzeitig als "koaxialer Feeder" für die Strahler.

Der Innenleiter ist ein Vierkant mit Gewindelöchern. An den Stellen, wo die Speiseleitungen angeschlossen werden sollen, wird jeweils eine Zentrierscheibe mit Vierkantloch angebracht, die den Mittelleiter des Koaxrohres isoliert in der Mitte hält. Damit diese Zentrierscheiben beim Einführen in das Rohr nicht verrutschen, ist das Loch so eng, dass man die Scheiben regelrecht mit Hilfe eines Gummihammers aufpressen muss. Hier hilft dünn einfetten (z.B. mit Silikonfett, siehe Foto rechts!). Die Montage des aus zwei Halbschalen bestehenden Mittelstücks ist nicht ganz einfach, aber wenn man sich genau an die Aufbauanleitung hält, ist auch dies bald geschafft.

Spreizer des FalthexbeamsDanach werden die (gelben) Spreizer montiert. Jeder Spreizer besteht aus drei Segmenten, die über Rastgelenke verbunden sind. Die Verbindung erfolgt durch mitgelieferte Schrauben und Flügelmuttern (für die Portabelversion). Achtung: Befolgen Sie den Hinweis, die Löcher vorher auf 6,5 mm aufzubohren. Ich hatte keinen solchen Bohrer und habe einen 6,3 mm Bohrer verwendet. Doch beim ersten Ausprobieren des Auseinandernehmens eines Gelenkes, klemmt die Schraube, dass ich große Mühe hatte, dies zu tun. Danach habe ich einen 7 mm Bohrer genommen und nun lassen sich die Gelenke sehr leicht lösen. Nach der Montage aller Spreizer und Einsetzen in das Mittelstück, kann man die Tragekonstruktion schon mal auf dem Rasen ausbreiten. Das sieht dann aus wie im Bild F01.

Für die Arbeiten bis hierher hatte ich einen "gemütlichen" Samstag gebraucht. Die Halteseile hatte ich am Abend noch zugeschnitten. Für den Sonntag hatte ich mir das Einhängen dieser Seile und natürlich die Anfertigung der Strahler und der Reflektoren vorgenommen.

Allein für den Zuschnitt der Strahlerhälften mit Anlöten der Lötösen sowie der Anfertigung der Reflektoren und der Verbindung dieser Teile genau nach Tabelle habe ich den halben Sonntag gebraucht. Genial ist der Tipp mit der Hilfe zum Abmessen der langen Drähte, indem man das Bandmaß in einen (mitgelieferten) Stab einhängt und dann an der Stelle "0 cm" des Bandmaßes einen dicken Draht in den Boden steckt (Siehe Foto rechts). Dann kann man die Lötösen auf den  dünnen Stab stecken und den Antennendraht zusammen mit dem Bandmaß glatt ziehen und an der richtigen Stelle abschneiden.

Die zweite Hälfte des Sonntags habe ich damit zugebracht, die Halteseile einzuhängen und die Elemente (also die Drähte für Strahler und Reflektoren) zusammenzusetzen und auf den sechs Spreizern genau nach den Vorgaben zu verteilen. Ich konnte die Antenne am Abend noch aufstellen (folgendes Foto).

folding antennas hexbeam
F05: Der mechanisch fertige Falt-Hexbeam im Garten bei DJ4UF

Für die "elektrische Fertigstellung", also für den Abgleich, habe ich dann noch einen ganzen Tag gebraucht. Bei der ersten Messung stellte ich fest, dass außer auf 18 und 28 MHz die Resonanz auf allen anderen Bändern viel zu hoch war, nämlich entweder am oberen Bandende oder sogar darüber und teilweise war auch das SWR im Resonanzpunkt zu hoch. Zur SWR-Messung hängte ich den Antennen-Analyzer direkt an den Einspeisepunkt. Wenn man nämlich ein längeres Speisekabel verwendet, finden bei schlechten SWR-Werten (also anderen Impedanzen als 50 Ohm) ungewollte Transformationen statt und die Anzeige ist falsch. Übrigens hat der Einstieg in die Antenne zum Ablesen der SWR-Werte keinen Einfluss gehabt.

Ich erinnerte mich, dass mir Christian DL1ELU (der Kontrukteur dieser Antenne) noch den Tipp gegeben hatte, die Elemente für das 17- und das 20-m-Band nicht nur 10 sondern 20 cm länger zu machen, als vorgegeben. Der Grund sei der, dass bei der Isolation der neue Antennendraht geringfügig dünner ausgefallen ist als bei den Vorgängermodellen. Dadurch sei die Kapazität geringer und die Elemente müssten dafür länger gemacht werden. Ich hatte zwar die empfohlenen "Schwänzchen" berücksichtigt, aber noch nicht in den eigentlichen Bereich der Strahler mit einbezogen. Sie hingen noch senkrecht abgeknickt nach unten, hatten aber dort doch schon eine verlängernde Wirkung, die aber nicht ausreichend war.

Ich zog dann noch einen Teil des Drahtes in die Universalklemmen ein und korrigierte die Lage der Elementhalter, bis ich auf allen Bändern Resonanz am Bandanfang und ein SWR von besser 1,5 erzielt hatte. Dies alles habe ich in Kopfhöhe über dem Erdboden gemacht, damit ich überall gut drankam. Vom Aufbau meines ersten Hexbeams weiß ich, dass die Resonanzfrequenzen (für bestes SWR) nur geringfügig ansteigen, wenn man die Antenne später auf das Garagendach setzt. Nach dem ersten Abgleich der Antenne in 1,7 m über dem Erdboden folgte ein erster Funktest. Ich rief mit meinem KX3 und nur 5 Watt CQ auf 18 MHz. Schon beim zweiten CQ-Ruf antwortete OH6MM. Am Abend konnte ich mit dieser Antenne eine VK-Station auf 20 m in SSB noch sehr gut (S7!) hören.

Das Zusammenfalten genau nach Bauanleitung und wieder Entfalten dieses Hexbeams habe ich etwas geübt. Danach dauerte das Falten und auch das Entfalten mit etwas Hilfe durch die XYL etwa 20 Minuten.
 (Diese Bilder in großem Format: Klicken!)
Hexbeam falten 01Falten Hexbeam 02Hexbeam falten 03
Falten Hexbeam 14Falten Hexbeam 17
Hexbeam entfalten 1Hexbeam entfalten 2
Danach habe ich das Entfalten ganz allein probiert. Es hat 30 Minuten gedauert, weil sich die Drähte und Schnüre beim Auseinanderziehen immer wieder an den Schrauben, Flügelmuttern oder auch an den Elementhaltern festhakten. Wenn dann kein Helfer da ist, muss man sich allein dort an diese Stellen begeben, was natürlich Zeit kostet.

Ich habe dann die Antenne auf dem Dach der Schulstation DL0BAC aufgebaut (siehe folgende Fotos!) und mit dem dort vorhandenen 3-Element-Beam verglichen. Ergebnis: Obwohl sich der Hexbeam nicht so hoch über dem Flachdach befand (nur ganze 2 m), waren die Empfangssignale auf dem 20-m-Band von einer Station aus Norden (LA...) ziemlich identisch bei beiden Antennen, vielleicht manchmal beim Hexbeam ein Hauch (halbe S-Stufe?) geringer. Allerdings hatte nicht nur ich den Eindruck, dass das Signal- Rausch- Verhältnis beim Hexbeam besser war. Eine Erklärung dafür konnte nicht gefunden werden.
 Die folgenden Fotos gibt es auch im Großformat. Dazu auf das jeweilige Foto klicken!
Falthexbeam bei DL0BACVergleich Hexbeam - 3-Element-Bem
Falten des HexbeamsHexbeam fertig gefaltet
Der Aufbau (Entfalten) und wieder Falten ging mit vielen Helfern ziemlich schnell, weniger als 10 Minuten.

folding hexbeam EA
Inzwischen (Oktober 2013) wurde die Antenne in EA aufgebaut. Hier zeigt sie die gleich guten Strahlungseigenschaften, die mein alter Hexbeam hatte (eine S-Stufe besser als meine Delta-Loop und mindestens eine S-Stufe geringeres Rauschen, also gut zwei S-Stufen besseres Signal-Rausch-Verhältnis.

Messungen

Da mir einige "Resonanzkurven" (rote Linien in folgenden Diagrammen) noch nicht so recht gefielen, ich aber mit Kürzen hier, verlängern dort, nicht recht weiter kam, nahm ich das Angebot von Hermann DJ8TL an, der mir eine "HF-Stromzange" gebaut hat. Mit solch einem Stromwandler kann man den HF-Strom sichtbar machen und das Frequenzmaximum herausfinden. Damit hat man dann eine gute Aussage, auf welcher Frequenz der Reflektor arbeitet. Er sollte "geringfüging" unterhalb der Resonanzfrequenz des Strahlers resonant sein. Die Frequenz kann man an einem Portabel-Transceiver ablesen. Ich habe den KX3 verwendet und seine Leistung auf 1 Watt gestellt und dann in AM einen Träger von weniger als einem halben Watt ausgesendet.

Messung der Resonanz mit der HF-Stromzange
Messung der Resonanzfrequenz des Reflektors mit der HF-Stromzange

Zur Bauanleitung der HF-Stromzange

Hier folgen meine derzeitigen SWR-Messwerte, gemessen mit dem HF/VHF SWR Analyzer MFJ-259 direkt an der Antenne. Die roten Kurven stellen die SWR-Diagramme nach dem ersten Aufbau in 2 m Höhe auf dem Rasen dar. Die grünen Kurven stellen Werte dar, die ich nach Veränderungen von Strahler oder Reflektor erreicht habe, um die besten Werte in den Bereich zu verschieben, in denen ich am meisten arbeiten werde. Die schwarzen Diagramme sind die nun endgültigen Werte nach dem Aufbau und dem neuem Abgleich der Antenne im Winter-QTH in Spanien in 2 m Höhe auf dem Carport.

SWR-20m SWR-17m
SWR-15m SWR-12m
SWR-10m SWR-6m

Fazit: Es macht Spaß, diese Antenne zu bauen. Man hat das Gefühl wie damals mit dem Bausatz Kurzwellen-Transceiver Elecraft K2: Selbst gebaut!
Allerdings: Der Abgleich dieser Antenne ist Geduldsarbeit. Dazu sollte sie noch nicht so hoch aufgebaut werden, so dass man noch gut dran kommt. Aber sicher werden bei der nächsten Version mit dem neuen Draht die notwendigen Korrekturen (Verlängern der Draht-Elemente) schon berücksichtigt sein.


Hier der Link zum Hersteller: www.foldingantennas.com