Vertical Dipole Array für 20-15-10m

von DL3NC · Veröffentlicht 11. Mai 2025 · Aktualisiert 19. Mai 2025

Ausgangspunkt zu diesem Artikel waren Überlegungen für eine DXpedition zum IOTA Contest 2024 auf die Insel Ustica (IE9 – EU-051). Maßgeblich war, dass im IOTA-Contest weitgehend Europa am Start ist und vom Rande Europas eine Richtantenne auch ohne Rotor für Gewinn sorgt. Im Vorjahr belegte im Contest 9A6AA den ersten Platz. Er benutzt eine drehbare Yagi deren Traps er 2024 mit einer PA leider vorzeitig abgefackelt hat. Auch viele andere Teilnehmer haben Richtantennen, meistens Spider-Beams oder andere Drahtkonstruktionen wie Moxxons oder Hexbeams. Als „little-pistol“ mit begrenztem Gepäck sind Kompromisse zu machen, sodass die Wahl auf eine VDA-Antenne, dem „Vertical Dipole Array“ fiel. Bisher war diese Antennenform vor allem von DXpeditionen aus der Südsee bekannt, weil dort mit dem Mast direkt am Wasser ein vernünftiger Gewinn mit niedrigem Abstrahlwinkel erzielt werden kann. Die beiden Elemente -aus Strahler und Reflektor gebildet- bestehen aus Drahtlitze. Der Aufbau ähnelt einem Spider-Beam nur um 90° gedreht: Während der Spider-Beam horizontal aufgebaut ist, sind die Elemente der VDA vertikal aufgebaut. Ein Vertikaler Mast mit kreuzförmig angebrachtem Querträger (Boom) trägt die Elemente.

Bild 1: Gesamtansicht der VDA

Gängig sind vor allem Monoband-Versionen wie z.B. bei F4BKV oder umschaltbare Hightech-Versionen wie die „Wilma“ von DL1MGB & DL8WPX.

Mehrband-VDA´s waren hingegen bisher die Ausnahme. Inspiriert wurde ich bei meiner Recherche von Gerben, PG5M der auf seiner Homepage eine 3-Band-Version für 20/17/15m vorgestellt hatte. Die Seite ist ein wertvoller Fundus für diesen Antennentyp, da dort auch zahlreiche Fotos und Konstruktionszeichnungen hinterlegt sind. Die genauen Längenangaben, Konstruktionsskizzen und Details dieser VDA für 20/15/10m sind am Artikelende aufgeführt.

Ich machte mich also ans Werk und es entstand über mehrere Wochenenden hinweg eine relativ leichte, in 30 Minuten schnell aufbaubare und leistungsfähige Richtantenne mit realen 4-6 dB Gewinn. Mit einem Gewicht von weniger als 6 kg inklusive Mast passt das Material mit allen Einzelteilen bequem und sicher in einen Kunststoff-Gewehrkoffer. Im Grunde passen sogar 2 solche Antennen mit 2 Masten in diesen etwas speziellen Koffer, wenn die Schaumstoff-Inlays entfernt werden. Mit 120cm Kofferlänge geht dieser bei Flugreisen als Sportgepäck durch und ist ziemlich stabil.

Ich habe mit mehreren Masten experimentiert und mich aus Gründen der Stabilität am Ende für den 12m-Mast von Spiderbeam entschieden, der ohne Abspannung auskommt, wenn dieser am untersten Segment mit 2 Paketbändern an einer geeigneten Stelle z.B. einem Zaunpfahl fixiert ist. Auch ist er trotz der Länge sehr verwindungssteif und die Spitze biegt sich, anders als bei anderen Modellen (z.B. DX-Wire 11,5m-Mast), nicht zu sehr, sodass die Antenne recht stabil senkrecht steht. Die Antenne ist zwar manuell drehbar, aber bei dem weiten Öffnungswinkel von nahezu 180° kann auf’s Drehen verzichtet werden.

Der Querträger, der den Boom der Antenne bildet, besteht aus den unteren drei Segmenten von zwei Angelruten. Diese habe ich mit Kunststoff-Schlauchbindern und einer Hülse aus Gartenschlauch als Bruchschutz auf dem Rest eines IKEA-Kunststoff-Schneidebrettchens am Mast fixiert.

Bild 2: Mast-Boom-Halterung „light“ aus Kunststoff.

Eine Heavy-Duty-Variante aus Aluminium mit Auspuffschellen hatte ich vorher auch probiert. Wegen des Gewichtes ist das jedoch eher für den Daueraufbau geeignet. Wer diese Variante aufbauen will, muss das Fiberglasrohr durch Gummimanschetten (oder passende Gartenschlauchstücke) vor dem Anpressdruck der Rohrbügel schützen.

Bild 3: Bei der Mast-Boom-Halterung in der „heavy duty“-Variante sind die Rohrbügel mit einer Gummimanschette zu unterlegen

Auf dem Boom werden kreisrunde Elementhalter wie in Bild 4 ersichtlich aufgeschoben.

Bild 4: Beispiel für einen der aufgeschobenen Elementhalter. Die Zugentlastung der Drähte erfolgt durch das Hindurchführen durch zwei Bohrungen im Elementhalter

Bild 5: Einspeisung der Antenne über eine SO-239-Buchse

Hieran werden später die Drahtelement befestigt. Als Drahtelemente (Litze) habe ich DX-WIRE-UL genommen. Auf diese Litze werden am Ende Rohrkabelschuhe mit Rundöse (4,5mm Durchmesser) für die Einspeisung angelötet und Simplex-Klemmen am anderen Elementende angebracht.

Die Reflektoren sind aus je einem einzigen durchgehenden Stück Litze pro Band gefertigt.

Die Einspeisung des 10m-Strahlers erfolgt über eine am Elementhalter verschraubte PL-Buchse.

Der 10m-Strahler und der zugehörige Reflektor bilden die „inneren“ dem senkrechten Tragmast nächstgelegenen Elemente.

Am Strahlerelement wird das Koaxkabel über eine Mantelwellensperre (z.B. von DX-Wire) eingespeist. Das Koaxialkabel wird über den Boom weiter zum senkrechten Tragmast und dann weiter nach unten zur Station geführt. Die runden Elementhalterungen wurden nach der Planskizze von PG5M (siehe Bilder 4 und 5) ebenfalls aus IKEA-Kunststoff-Schneidebrettchen hergestellt. Die Brettchen lassen sich prima mit einer in der Bohrmaschine eingespannten Lochsäge heraussägen. Ein Bohrständer ist dabei zweckmäßig. An den Elementhaltern werden Bohrungen angebracht, die einerseits für die Zugentlastung der Drahtelemente sorgen und andererseits der Aufnahme von M4-Schrauben (gern auch in Edelstahlausführung) dienen. Hieran werden später die Koaxialkabelstücke befestigt, die die Elemente untereinander verbinden (siehe Bilder 6 und 7).

Bild 6: Rückseite der Einspeisung mit weitergeführtem Koaxialkabel, einfache Befestigung mit Flügelmuttern

Bild 7: Rückseite der Einspeisung mit weitergeführtem Koaxialkabel, einfache Befestigung mit Flügelmuttern

Die Zugentlastung der Drahtelemente erfolgt einfach dadurch, dass die Drahtelemente einmal durch den Elementhalter durchgeschleift werden. Dank der Rundösen können die Drahtelemente bequem mit Flügelmuttern an den M4-Schrauben festgeschraubt werden. Die Schrauben werden durch die Elementhalterungen geführt und sorgen für beidseitigen Kontakt, um die weiteren Strahler mittels Koaxialkabelstücken anzuschließen. Als Kniff hat sich hierbei erwiesen, die Einspeisung der Strahler als Verbindung vom 10m-Strahler-Element ausgehend mit Aircell-7-Koaxstücken „über-Kreuz“ vorzunehmen ganz ähnlich wie bei einer Log-Periodic-Antenne.

Bild 8: Verlauf des gekreuzten Koaxialkabels am Boom

Erst hierdurch gelang es, für alle Bänder ein sehr gutes SWR zu erhalten. Vorher wollte 10m nicht gut in Resonanz kommen (vgl. EZNEC-Simulation).

Die Simplexklemmen an den Elementenden werden mit Gummi-Schnur aus dem outdoor-Bereich (shock-cord 3mm) und PVC-Karabinern an Metall- oder Kunststoff-Schlauchschellen am senkrechten Tragmast befestigt.

Die äußerst leichten Schlauchschellen aus Kunststoff oder die etwas Schwereren aus Metall mit Gummischutz eignen sich übrigens auch prima, um die Segmente des Mastes gegen Reinrutschen zu sichern. Wegen des leichten Gewichts ist das eine echte Entdeckung, die Bezugsquelle in der Slowakei ist günstig und liefert schnell.

Bild 9: Beispiel für Element-Befestigung am Tragmast

Die ersten Ergebnisse beim Hören im 10m-Bakenband im Vergleich mit der Referenz-Antenne (Selbstbau Monoband-Vertikal nach Art DX-Commander) waren vielversprechend und haben sich dann im Sendebetrieb weiter bestätigt.

Das Vorwärts-Rückwärts-Verhältnis ist vernünftig, man bekommt aber noch Signale von der Rückseite mit, ist also nicht ganz „taub“. Der Vorteil ist auch, dass faktisch 3 Mono-Band-Yagis entstanden sind, die keine Anpassung brauchen. Ich hatte zunächst vor, im Contest mit der JUMA-PA anzutreten, die über keinen Tuner verfügt. Das SWR lässt sich ohne PA mit dem eingebauten Tuner des IC-7300 auf allen Bändern durchgehend sehr gut bis zu 1,2 anpassen, jedoch lag das SWR auch ohne Tuner nie höher als 1,8.

Fein-Tunen lässt sich die Antenne übrigens ganz einfach ohne Umlegen, wenn nur die unteren Elementenden verkürzt oder verlängert werden oder der Elementabstand verändert wird.

Bereits im ersten Test lieferte der Prototyp überzeugende Ergebnisse. Dies galt später im Übrigen unabhängig davon, ob die Antenne im Garten oder direkt am Strand steht. Beides habe ich ausprobiert und wurde in keinem Fall enttäuscht. Es wird berichtet, dass die DX-Eigenschaften direkt am Wasser besser sein sollen und v.a. bei echtem Weitverkehr eine entscheidende Rolle spielen. Bei mir war die Verbesserung auch im Europa-Betrieb sehr gut spürbar. Mittels www.reversebeacon.net wurden die Signale verglichen und trotz normalem Untergrund (mittlere Bodenleitfähigkeit) brachte die Antenne eine Signalverbesserung zwischen 4 und 10dB, teilweise sogar weit mehr im Vergleich zur Referenzantenne. Dies ist aus der beispielhaften Tabelle gut zu ersehen, insbesondere auch dann, wenn die Signale auf der Rückseite schwächer waren als in Vorwärtsrichtung.

Ähnlich zeigte sich dies auch in der Simulation mit EZNEC, die Chris DL1MGB dankenswerterweise nochmals nachgestellt hat. Auf 10m bestätigt die Simulation das Problem mit dem SWR, welches in der Praxis ebenfalls festgestellt werden konnte. Erst durch die kreuzweise Einspeisung zwischen den Strahlerelementen (siehe Bild 8) konnte das Problem beseitigt werden.

Die Bilder 10 bis 12 zeigen die Elevationsdiagramme der Antenne auf allen drei Bändern. Während die Antenne auf 20 m ein sauberes Diagramm besitzt, ergeben sich auf 15 m und 10 m durch die Verschachtelung der Dipole nicht zu vermeidende Nebenzipfel.