Simulation der DLP 18 mit 4NEC2

Die DLP 18 von Titanex setzt sich aus einer logarithmisch-periodischen Zelle, einem 20 m-Reflektor, einem 30 m-Element und einem 40 m-Element zusammen. Die folgenden Amateurfunkbänder werden von der Antenne abgedeckt: 10 m, 12 m, 15 m, 17 m, 20 m, 30 m und 40 m.

Ziel der Simulation ist, den gesamten Frequenzbereich von 7 MHz bis 30 MHz mit nur einem einzigen Modell nachbilden zu können. Wer sich bereits das Programm 4NEC2 heruntergeladen hat, kann mit dem Modell DLP18.NEC auch selbst simulieren und das Dargestellte nachvollziehen. Die folgenden Grafiken zeigen die geometrische Form der einzelnen Elemente der DLP 18.

LPDA-Zelle mit 20 m-Reflektor (links), 30 m-Element (mitte), 40 m-Element (rechts)

Das entscheidende Merkmal, um die Anpassung der Antenne an eine bestimmte Frequenz beurteilen zu können, ist das Stehwellenverhältnis SWR.

Stehwellenverhältnis bei einer Frequenz um 7 MHz

Stehwellenverhältnis bei einer Frequenz um 10.2 MHz

Stehwellenverhältnis bei einer Frequenz um 14 MHz

Auf den Amateurfunkbändern ist die Anpassung der realen Antenne typisch besser als 2. In der Simulation ergibt sich im 40 m-Band ein relativ hohes Stehwellenverhältnis von 3.172. Das kann darauf zurückgeführt werden, dass der 20 m-Reflektor noch Strom trägt. Auf den anderen Bändern ist auch in der Simulation das Stehwellenverhälntnis geringer als 2 und damit sehr nahe an der Realität.

Richtdiagramm der DLP 18

Der Gewinn der DLP 18 liegt in der Simulation zwischen 7.6 dBi und 12.9 dBi im betrachteten Frequenzbereich (7 MHz - 30 MHz). Der Dipolcharakter der Antenne im 30 m-Band und im 40 m-Band ist an Hand des Richtdiagramms deutlich zu erkennen. Bei Frequenzen oberhalb von 14 MHz weist die DLP 18 das Verhalten einer logarithmisch-periodischen Dipolantenne auf. Das Vor-Rück-Verhätnis wird mit zunehmender Frequenz immer besser. Auch nimmt die Anzahl der Nebenkeulen mit ansteigender Frequenz zu. Dies ist durch Bodenreflexionen zu erklären: bei einer höheren Frequenz und damit kleineren Wellenlänge ergeben sich mehrere konstruktive Überlagerungen.

Stromverteilung auf der Antenne und Abstrahlverhalten der DLP 18

Im obigen Bild ist nochmals, analog zum zweidimensionalen Richtdiagramm, das Abstrahlverhalten der Antenne im dreidimensionalen Raum dargestellt. Darüber hinaus lässt sich auch die Stromverteilung auf der Antenne für die verschiedenen Frequenzen beobachten. Bei 10.2 MHz führt nur das 30 m-Element Strom, bei 7.05 MHz ist (hauptsächlich) das 40 m-Element das stromtragende Element. Der 20 m-Reflektor dient dazu, das Vor-Rück-Verhältnis um etwa 14 MHz herum zu verbessern. Oberhalb von 14 MHz spielt im Wesentlichen nur noch die LPDA-Zelle eine Rolle. Je höher die Frequenzen werden, desto mehr verlagert sich die Stromverteilung auf die kürzeren Dipole der Zelle.

Das Azimutdiagramm im Modell bei einer Frequenz von 28.15 MHz kann behelfsweise z.B. über eine Nahfeldanalyse gewonnen werden (Bild unten links). Dazu wird die Antenne um 360° rotiert und die elektrische Feldstärke an einem festen Punkt im Nahfeld gemessen. Vergleicht man damit das Azimutdiagramm der DLP 18, das sich durch die unter Keule ergibt (Bild unten rechts), so stellt man fest, dass beide Diagramme nahezu identisch sind.

Simulation_DLP18