Massefläche einer GSM/UMTS-Stabantenne

[Thomas W. (tomiondrums)]

Hallo,
Ich brauche für eine mobile Anwendung eine möglichst zuverlässige 
Internetverbindung und dazu wiederum unter Anderem ein UMTS/GSM-Modem 
mit einer guten und vor allem mechanisch robusten Fahrzeugantenne.
Nachdem ich jetzt ca. ein Jahr voller Experimente mit mehreren 
Stabantennen (89cm) hinter mir habe, die zwar vom Empfang her wirklich 
gut waren, aber nach einiger Zeit immer am Antennenfuß abgebrochen sind 
(durch herabhängende Äste etc.), wollte ich mir so einen Antennenfuß auf 
Basis eines Gummipuffers selbst bauen.
Bis jetzt bin ich davon ausgegangen, eine solche Antenne wäre so 
aufgebaut, daß der Mittelleiter der Anschlussleitung am Antennenstab und 
die Abschirmung am (Magnet-)Antennenfuß (Ground Plane) angeschlossen 
wäre. Als ich jedoch jetzt spaßeshalber mal mein Messgerät bemüht habe, 
um dergleichen zu überprüfen, musste ich feststellen, daß erstere 
Aussage (Mittelleiter) wohl zutreffend ist, die Abschirmung jedoch 
mitnichten leitend mit dem Fuß verbunden ist.

Kann mir jemand näherbringen, warum dies so ist?
Geht man bei Fahrzeugantennen wohl davon aus daß das gesamte Fahrzeug 
als Massefläche dient?
Was würde passieren, wenn ich bei meinem Eigenbau-Antennenfuß die 
Abschirmung auf die Massefläche legen würde (bringt das Nachteile und 
wenn ja, welche)?

Vielen Dank schonmal vorab!
MfG
 Thomas

[Hp M. (nachtmix)]

Thomas W. schrieb:
> musste ich feststellen, daß erstere
> Aussage (Mittelleiter) wohl zutreffend ist, die Abschirmung jedoch
> mitnichten leitend mit dem Fuß verbunden ist.
>
> Kann mir jemand näherbringen, warum dies so ist?

Wie du schon selbst gemerkt hast, besteht das Problem darin eine 
einwandfreie Masseverbindung zu bekommen.
Man kann das aber umgehen, indem man nicht einen lambda/4 Strahler 
verwendet, sondern einen Dipol, den man in der Mitte speist.
Der Trick ist das Kabel durch unteren hohlen Dipolarm bis zur Mitte zu 
führen.
Wenn man dann noch die Längen und Durchmesser richtig wählt, so entsteht 
aus dem Rohr des Dipols und der Abschirmung des Koaxkabels dabei 
gleichzeitig der benötigte Balun sowie ein Sperrtopf, welcher 
Mantelströme auf dem Koaxkabel verhindert.

Hier z.B. steht, wie man das machen kann: 
http://www.dl2bcm.de/down/Koaxant.pdf
Auch dieses Dokument verrät einiges über Antennenkonstruktionen: 
http://www.kathrein.de/fileadmin/media/content/08-Mobilfunkantennensysteme/mobilfunk-antennentechnik.pdf

[Thomas W. (tomiondrums)]

Hallo Hp M.
Zunächst vielen herzlichen Dank für deine Antwort.

Daß es sich um einen Dipol mit Mittelspeißung handelt kann ich mit 
absoluter Sicherheit ausschließen. Der Antennenstab ist auf einem ganz 
normalen M6 Gewindezapfen am Antennefuß angeschraubt und es gibt keinen 
zweiten Leiter zur Antennenmitte. Zur Verdeutlichung hab ich mal zwei 
Fotos von dem Ding angehängt.

(Auf der Unterseite des Antennenfußes, wo jetzt nur eine Mutter 
draufgeschraubt ist, ist normalerweise eine runde Magnetplatte 
angebracht. Zu der Seite hin besteht wie gesagt keine Verbindung zur 
Abschirmung, Oberseite und Mittelleiter sind verbunden.)

[Kurt B. (kurt-b)]

Thomas W. schrieb:

>
> (Auf der Unterseite des Antennenfußes, wo jetzt nur eine Mutter
> draufgeschraubt ist, ist normalerweise eine runde Magnetplatte
> angebracht. Zu der Seite hin besteht wie gesagt keine Verbindung zur
> Abschirmung, Oberseite und Mittelleiter sind verbunden.)

Wenn die Metallplatte die passende Abmessung hat, und gut am Schirm 
liegt, dann ersetzt sie das Autodach.

 Kurt

[Thomas W. (tomiondrums)]

Ich freue mich ja sehr daß jemand auf meine Posts antwortet, noch 
schöner wäre es allerdings, wenn er oder sie vorher besagte Posts auch 
mal lesen und auf die sich darin befindlichen Fragen eingehen würde.

Also hier nochmal:
Kern meiner initialen Frage war die Feststellung, daß bei gezeigter 
Antenne die Massefläche/Metallplatte/Autodach eben NICHT mit dem Schirm 
des Kabels verbunden ist.

Ich fragte mich daher ob das so gehört und warum das so sei.

[Kurt B. (kurt-b)]

Thomas W. schrieb:

>
> Also hier nochmal:
> Kern meiner initialen Frage war die Feststellung, daß bei gezeigter
> Antenne die Massefläche/Metallplatte/Autodach eben NICHT mit dem Schirm
> des Kabels verbunden ist.
>
> Ich fragte mich daher ob das so gehört und warum das so sei.


Du hast doch unten eine sechser Mutter, diese wird wohl im Fuss mit dem 
Schirm verbunden sein (miss nach).
Ist das der Fall dann gehört diese Mutter mit dem Blech des Autodaches 
verschraubt oder mit dem Blech der Magnetfussantenne.
Ist der Schirm da nicht dran dann stimmt was nicht.


 Kurt

Nachwurf:
Es gibt noch die Möglichkeit dass im Fuss ein Trafo drin ist und die 
Antenne Lambda/2 hat.
Dann endet der Schirm beim Trafo.

.

[Kurt B. (kurt-b)]

Thomas W. schrieb:

>
> Ich fragte mich daher ob das so gehört und warum das so sei.


Miss mal den ohmschen Widerstand der sich am Zuleitungskabel zeigt.
Ist der niederohmig dann ist ein Trafo da.

 Kurt

[Thomas W. (tomiondrums)]

Hallo Kurt,

die von dir angesprochene sechser Mutter habe ich in meinem ersten und 
dann nochmal indirekt im vorletzten Post thematisiert.
Sie ist (mehrfach gemessen) NICHT mit dem Schirm verbunden. Das gilt 
nicht nur für den fotografierten Antennenfuß, sondern auch noch für zwei 
andere ähnlicher Bauart. Ich tue mir sehr schwer vorzustellen, daß alle 
drei, noch dazu von unterschiedlichen Händlern und Herstellern kaputt 
sein sollen. Entsprechend gehe ich davon aus daß sich der Erfinder beim 
Nichtverbinden des Schirms was gedacht hat.

[Thomas W. (tomiondrums)]

Der Widerstand für den Innenleiter (zu Fußoberseite) liegt nach meiner 
gerade nochmal durchgeführten Messung bei 0.2 Ohm. Einen Trafo kann ich 
an der Konstruktion keinen finden.

Ach ja, Innenleiter zu Schirm ergibt soviele Megaohm, daß ihn mein 
Meßgerät nicht mehr mißt (-> keine Spule).


Deinen Ausführungen entnehme ich aber, daß eine Stabantenne (auch wenn's 
dabei um GSM Hokuspokus und ein speziell für den Einsatz am KFZ 
gedachtes Stück geht) immer eine – wie auch immer geartete – Massefläche 
am Schirm mitbringen sollte und meine Exemplare hier eigentlich nicht 
funktionieren sollten oder zumindest weit weg vom Ideal sind. (Richtig?)

[Codix (Gast)]

Thomas W. schrieb:
> meine Exemplare hier eigentlich nicht
> funktionieren sollten

Die funktionieren ganz gut. Denn, der Schirm des Kabels, der mit 
Sicherheit bis zum Antennenfuß oder kurz davor führt, bildet den 
HF-Ground für den Strahler.
Die Länge des Kabels ist dabei (fast) unerheblich.
Diese Antenne ist so ähnlich aufgebaut wie die "Gummi"-Antennen von
Handfunkgeräten. Dies haben auch nur eine Verbindung zur Antenne und das 
Gehäuse des Funkgerätes ist das Gegengewicht.

Das wäre ein Möglichkeit eine so eine Antenne zu bauen.

Auf der anderen Seite kann man die Masse auch mittels eines C koppeln.
Das könnte die weitere Möglichkeit bei Deiner Antenne sein. Da die 
beiden
Schrauben (Ober- und Unterseite) gegeneinander isoliert sind, könnte 
dies das Koppel-C sein. Dieses koppelt den Fuß der Antenne als 
Gegengewicht.

Zu Deiner eigentlichen Frage:
Wenn Dein Eigenbau-Antennenfuß Kontakt zur gesamten Fahrzeugfläche 
(Blech) hat, könnte die Antenne verstimmt werden, falls der derzeitige 
Fuß wirklich über ein Koppel-C betrieben wird. Jedoch kannst Du davon 
ausgehen, dass hierbei keine gravierende Nachteile entstehen.
Sprich, mach das. Es wird gut funktionieren.

[Kurt B. (kurt-b)]

Thomas W. schrieb:
> Hallo Kurt,
>
> die von dir angesprochene sechser Mutter habe ich in meinem ersten und
> dann nochmal indirekt im vorletzten Post thematisiert.
> Sie ist (mehrfach gemessen) NICHT mit dem Schirm verbunden.

Wenn sich kein Trafo findet und keine Masseverbindung dann bleibt nur 
mehr die kapazitive Kopplung so wie von Codix beschrieben.

 Kurt

[HF-Werkler (Gast)]

Den "Massekontakt" wird gerne mal ohne DC-Kopplung mit einem Kondensator 
hergestellt, damit keine DC-Ausgleichströme über das Koaxkabel fliessen 
(statt über die Karosserie). Für hohe DC-Ströme ist so ein Koaxkabel im 
KFZ einfach nicht gedacht.

Trafos bei 2 GHz? Das geht wohl eher garnicht, zumindest nicht ohne hohe 
Verluste.

[Thomas W. (tomiondrums)]

Mit der kapazitiven Ankopplung der Massefläche kann ich mich anfreunden. 
Allerdings wäre für mein Nachbauprojekt von Interesse, wie groß die 
Kapazität für einen solchen Kondensator sein muß. Mein Messgerät liefert 
mir 0.02nF, was mir schon etwas sehr wenig erscheint.

[Kurt B. (kurt-b)]

HF-Werkler schrieb:
> Den "Massekontakt" wird gerne mal ohne DC-Kopplung mit einem Kondensator
> hergestellt, damit keine DC-Ausgleichströme über das Koaxkabel fliessen
> (statt über die Karosserie). Für hohe DC-Ströme ist so ein Koaxkabel im
> KFZ einfach nicht gedacht.

Bei Autoradios war das oft ein Problem das sich erst nach Zeit zeigte.
Da wurde dann der Antennestecker "grün" weil er die Masse zum Radio 
brachte.

>
> Trafos bei 2 GHz? Das geht wohl eher garnicht, zumindest nicht ohne hohe
> Verluste.

Geht schon, eine kurze Streifenleitung mit Anzapfung würde da wohl schon 
reichen.

 Kurt

[Kurt B. (kurt-b)]

Thomas W. schrieb:
> Mit der kapazitiven Ankopplung der Massefläche kann ich mich anfreunden.
> Allerdings wäre für mein Nachbauprojekt von Interesse, wie groß die
> Kapazität für einen solchen Kondensator sein muß. Mein Messgerät liefert
> mir 0.02nF, was mir schon etwas sehr wenig erscheint.

Nicht unbedingt, einige wenige 10 pF dürften reichen.

 Kurt

[Günter Lenz (Gast)]

Bei Magnetfußantennen ist es normalerweise so,
daß die Abschirmung des Koaxkabel mit dem Metallteller
im Fuß verbunden ist, wo die Magnetscheibe draufgeklebt ist.
Diese Fläche bildet mit dem Autodach einen Kondensator.
So hat man eine kapazitive Kopplung mit Automasse.
Wenn das nicht so ist, hat der Hersteller gefuscht.
Wenn die Antenne älter ist, ist diese Verbindung auch manchmal
durchgegammelt, durch Eindringen von Feuchtigkeit.