Kapazitive Dosenantenne KAP20 für das 20m-Band

Mein QTH befindet sich in einer Wohngegend. Meine Hausverwaltung hat mir lediglich eine Antenne vor dem Balkon genehmigt, die ich für 2m/70cm nutze.

Ich wolle aber weiterhin auch in Kurzwelle QRV sein und so suchte ich nach einer für mich verträglichen Lösung. Bei Artur, DL7AHW bin ich dann mit seiner kapazitiven Dosenantenne fündig geworden.

Auf seiner Webseite (Link unten) beschreibt er mit einer Rechenhilfe den Aufbau seiner kapazitiven Dosenantennen. Nach seinen Vorschlägen können Dosenantennen für viele Amateurfunkbänder von 160m - 10m realisiert werden. Ich entschied mich bei meinem ersten Antennenmodell für das 20m-Band. Arthur, DL7AHW verwendet für seine Antennen vorwiegend Material aus dem Baumarkt, mit dem sehr günstige Antennen hergestellt werden können. Für meinen Einsatz wollte ich aber das Gehäuse für die KAP20 ( so mein Projektname für die Antenne) auf meinem 3D-Drucker RF-100 von Renkforce erstellen.

Zunächst suchte ich nach einer passenden Spraydose und fand eine alte Dose von der Kontaktchemie mit den Abmessungen D = 53 mm und L = 132 mm. Die Dose ist aus Blech und kann somit gelötet werden. Ich sah das als Vorteil gegenüber Spraydosen aus Aluminium, bei denen z.B. mit Blindnieten erst Lötösen angebracht werden müssten.

Im nächste Schritt konstruierte ich passend für die Dose und die Spule ein Gehäuse in FreeCAD als 3d-Modell. Zusätzlich entwickelte ich noch ein Modell für den Antennenfuß. Ich wollte die Antenne auf meinem Balkon in einen Sonnenschirmständer stecken, der derzeit nicht verwendet wird. Zu den 3D-Modellen in FreeCAD fertigte ich dann noch die 2D-Zeichnungsableitungen mit Bemaßung zur Dokumentation an. Mit dem Export der Daten per STL an die CURA-Software von Ultimaker konnte ich die beiden Teile dann drucken. In Cura verwende ich vorzugsweise die Standardeinstellungen. Einzig die Wandstärken erhöhte ich dabei auf 1,2 mm beim Gehäuse und auf 2 mm beim Antennenfuß.

Im Dosenboden (ist jetzt oben!) soll eine kleine Teleskopantenne montiert werden für die Feinabstimmung. Bei Amazon fand ich eine passende Antenne mit einer Länge von 30 cm. In meinem Protptyp lötete ich eine große Beilagscheibe in den Boden und befestigte die Antenne dort. Ich werde das aber abändern und eine Gewindebuchse aus Messing in den Boden einlöten.

Auf der Webseite von Artur, DL7AHW findet sich ein Berechnungsprogramm, mit dem die Spulendaten für die Dosenantenne berechnet werden können.

Nachdem ich die Daten für meine KAP20-Antenne in die weißen Felder eingetragen hatte, erhielt nach dem Klick auf den blauen Button die notwendigen Anweisungen.

- Die Dose habe ich so vermessen: Länge des Dosenkörpers ohne Berücksichtigung der Überlänge beim Sprühkopf.

- Nach Hinweis von Arthur, DL7AHW trug ich als Frequenz über dem oberen Bandende 14.5 MHz ein. Später sollte sich zeigen, dass ich in der Abstimmung mit der 30 cm langen Teleskopantenne den Frequenzbereich von 14 - 15 MHz abstimmen konnte.

- Beim Spulendurchmesser habe ich die Drahtstärke berücksichtigt. Es wird ja von Drahtmitte zu Drahtmitte im Durchmesser gemessen. Bei mir sind das dann 51 mm mit dem 1 mm Kupferlackdraht auf dem 50 mm Gehäuse gewesen.

Im nächsten Schritt erfolgte die Montage der Antenne. Anhand der nachfolgenden Bild möchte ich die verschiedenen Phasen zeigen.

Zum Anlöten des Kupferlackdrahtes schabte ich vorsichtig den Lack auf ca. 1cm Länge mit der Schnittkante eines Cuttermessers ab, bis das blanke Kupfer sichtbar glänzte. Die Dose habe ich etwas mit Schmirgelleinen an der Lötstelle gereinigt. Danach trug ich etwas Lötzinn auf den mit einem kleinen(!) Gasbrenner erhitzten Sprühkopf auf.

Achtung! Die Dose muss leer sein und in das Blech am Sprühkopf sind zur Druckentlastung zwei Löcher zu bohren. Ich bohrte mit 3 mm Bohrer.

In das Gehäuse bohrte ich mit einer Proxxon-Bohrmaschine ein Loch (D = 1,2 mm) für den Anfang der Spule. Dazu bohrte ich nicht gerade durch, sondern schräg nach vorne, damit ich später den Kupferlackdraht gerade ohne Knick durch die Bohrung herausziehen konnte. Beim ersten Versuch verzog sich der Draht so stark, dass eine schöne Anfangswicklung mit eng anliegenden Drähten nicht mehr möglich war.

Jetzt wickelte ich 16 ganze Windungen eng anliegend auf das Gehäuse. Am Ende der Wicklung direkt gegenüber dem "Startloch" bohrte ich ein zweites Loch, diesmal gerade durch. Der Draht wurde durchgesteckt und fest angezogen und abgewinkelt. Später nach den Tests fixierte ich die Windungen noch flüssigem Sekundenkleber.

In der Berechnung wird ein 3,41m langes Koaxkabel RG58 als Zuleitung / Verzögerungsleitung zur Antenne beschrieben. Ich habe es so vermessen, dass das eine Ende an der Stirnseite des UHF-Steckers liegt und das andere Ende der 3,41m am Ende der Schirmung (unter dem gelb Schrumpfschlauch) liegt. Die Litze habe ich etwas länger abisoliert und nach dem Verzinnen eine Schlaufe gebogen. Die Schutzlackschicht am Kupferlackdraht wurde wieder mit dem Cuttermesser vorsichtig auf einer Länge von ca. 1cm entfernt. Koaxkabel und Kupferlackdraht wurden dann möglichst kurz verlötet.

Am Ende der Koaxleitung befestigte ich noch einen Kabelbinder als Zugentlastung. Danach wurde alles zusammengebaut. Ich fixierte den Antennenfuß mit zwei kurzen Flachkopfblechschrauben, für die ich mit der Proxxon Bohrmaschine vor mit 1,2mm aufgebohrt hatte.

Wird die Antenne funktionieren? Im Bericht zur KAP20-Antenne geht es weiter....