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Sep 21, 2023

Alles, was Sie über Ihre UKW-Antenne wissen müssen

Die Reichweite und Wirksamkeit der Funkkommunikation Ihrer Yacht hängt von den Abmessungen, der Position und der Qualität Ihrer UKW-Antenne ab. Sam Fortescue erklärt, als Guglielmo Marconi begann, Radio zu senden

Die Reichweite und Wirksamkeit der Funkkommunikation Ihrer Yacht hängt von den Abmessungen, der Position und der Qualität Ihrer UKW-Antenne ab. Sam Fortescue erklärt

Als Guglielmo Marconi 1897 damit begann, Funknachrichten zwischen Küstenfunkstationen und Schiffen auf See zu senden, gab es viele, die vorhersagten, dass die Technologie nur sehr begrenzte Einsatzmöglichkeiten haben würde. Doch nur vier Jahre später gelang es Marconi, ein Funksignal über den Atlantik von Cornwall nach Neufundland zu übertragen, ein Experiment, das eine außergewöhnliche, 500 Fuß hohe Antenne erforderte, die von einem riesigen Drachen im Sturm gehalten wurde.

Heute führen ein besseres Verständnis der Physik hinter Radiowellen und große Fortschritte in der Technologie dazu, dass die Ausrüstung, die heute für die Kommunikation auf Yachten benötigt wird, erfolgreich miniaturisiert werden konnte, ohne allzu große Einbußen bei der Leistung hinnehmen zu müssen. Ein hochwertiges Funkgerät mit einer guten Antennenkonfiguration kann UKW-Signale über Sichtweiten von 50 Meilen senden und empfangen, bei günstigen Bedingungen sogar noch darüber hinaus.

Und die Antenne ist immer noch von entscheidender Bedeutung, wie Ian Lockyer vom Funkgerätehersteller Icom UK erklärt: „Selbst die besten Seefunkgeräte der Welt werden nicht ihre optimale Leistung erbringen, wenn sie an die falsche Antenne angeschlossen werden.“ So wie die Reifen eines Sportwagens der einzige Kontaktpunkt zum Boden sind und für den nötigen Grip und die nötige Traktion sorgen, ist der einzige Kontaktpunkt eines Radios mit der Außenwelt seine Antenne. „Es braucht eine gut abgestimmte Antenne, um die effiziente Umwandlung elektrischer Energie in Radiowellen zu ermöglichen.“

So wie abgenutzte Reifen die Leistung eines Autos beeinträchtigen, kann eine ungeeignete UKW-Antenne oder eine minderwertige Verkabelung die Leistung Ihres Radios beeinträchtigen. Auch eine schlechte Positionierung Ihrer Antenne oder Störungen durch andere Antennen in der Nähe können die Reichweite und Klarheit erheblich verringern.

Es ist auch ratsam, über eine redundante UKW-Antennenanordnung zu verfügen, wenn Sie planen, für Regatten oder Hochseekreuzfahrten ins Meer zu fahren. Tatsächlich ist dies bei vielen Veranstaltungen, wie beispielsweise dem ARC, erforderlich. Sie können beispielsweise ein Ersatzkabel den Niedergang hinauf verlegen, wenn die Masteinheit beschädigt ist, und eine Ersatzantenne am Heckkorb montieren.

Je länger Ihre Antenne ist, desto höher ist der „Gewinn“. Foto: Shutterstock

Die Aufgabe einer Antenne besteht darin, elektromagnetische Strahlung (Radiowellen) in elektrischen Strom und wieder zurück umzuwandeln, je nachdem, ob sie sendet oder empfängt. Die Physik stellt sicher, dass die Elektronen in der Antenne dies auf vorhersehbare Weise tun, was von Ihren Geräten verstärkt werden kann, um das Signal zu verstärken – das heißt, um die Lautstärke, die Sie über einen Lautsprecher hören, zu erhöhen oder eine größere Reichweite bei der Übertragung zu erreichen.

In einer perfekten Welt würde die Antenne aus Kupfer oder einem anderen ultraleitfähigen Metall bestehen. Aber am Masttop kommt es vor allem auf Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit an, daher ist hier in der Regel Edelstahl die Regel. Allerdings stellen führende Antennenhersteller wie Glomex, Shakespeare und Amphenol Procom alle Marineantennen mit einer Kupferantenne her, die mit schützendem Glasfaser ummantelt ist. Das Problem ist der zusätzliche Luftwiderstand.

Entscheidend sind die Abmessungen der Antenne. Die maritimen UKW-Bänder werden auf 156–162 MHz betrieben und haben eine Wellenlänge zwischen 1,72 m und 1,92 m (Abstand zwischen den Spitzen). Es besteht ein Zusammenhang zwischen dieser Wellenlänge und der Antennenlänge, was bedeutet, dass UKW-Antennen eine Reichweite von etwa 25 cm bis zu 5–6 m haben. Im Marinebereich sind sie als 50 cm verkürzte, 1 m lange Dipoleinheit (Halbwelle), 2,5 m kollineare Verstärkung oder 5 m und mehr kollineare Verstärkung erhältlich. Da Segler ihre Antenne am Masttop montieren, ist die 100-cm-Option die gebräuchlichste.

Je länger die Antenne, desto höher ist der sogenannte „Gain“ – ein Maß für die Steigerung der Signalstärke. Ohne Verstärkung würde das Signal einem Apfel ähneln und gleichmäßig in alle Richtungen ausgestrahlt werden. Je höher die Verstärkung, desto mehr wird er wie ein flacher Pfirsich gequetscht – bis er zu einer schmalen Scheibe wird. Ein höherer Gewinn bedeutet also eine bessere Reichweite, aber eine schmalere horizontale Strahlbreite. „Auf einem Segelboot hätten Sie wahrscheinlich eine 3-dBi-Antenne, weil das Signal, das herauskommt, einem großen, fetten Donut oder einer Glühbirne ähnelt“, sagt Dave Manasseh von Antenna- Schöpfer Shakespeare.

„Wenn das Boot rollt oder sich neigt, können Sie es also immer noch sehen.“ Bei einer 6-dBi-Antenne ähnelt das Signal eher einer Reihe von Fackeln, deren Strahl beim Rollen in den Himmel und ins Meer schießt. „Wenn Sie eine Antenne mit höherem Gewinn verwenden möchten, müssen Sie diese auf einer stabilen Plattform platzieren.“

Da Funksignale auf einen Sichtbereich beschränkt sind, ist die Höhe von entscheidender Bedeutung. Eine Antenne, die 2 m über den Wellen positioniert ist, hat einen Horizont von fünf Meilen, wohingegen eine Antenne in 15 m Höhe zehn Meilen erreichen könnte. Unter der Annahme, dass die Empfangsstation ihre Antenne auf einer ähnlichen Höhe hat, verdoppelt sich die Reichweite. Meereswellen können das Signal behindern, was in geringeren Höhen größere Auswirkungen hat.

Leistungsfähige moderne UKW-Funkgeräte sind nur so gut wie das Kabel, die Anschlüsse und die Antenne, an die sie angeschlossen sind. Foto: Ian Geraint Jones/Shutterstock

Sie können die beste Antenne der Welt haben, perfekt am Masttop installiert, aber wenn die Verkabelung, die sie mit Ihrem UKW-Funkgerät verbindet, von schlechter Qualität ist, werden Sie nie ein gutes Signal erhalten. In der Auto-Analogie wäre es so, als ob die Kraftstoffleitung zum Motor zu eng wäre und man seine maximale Leistung nicht nutzen könnte.

Koaxialkabel, die in VHF-Anlagen verwendet werden, haben einen leitenden Kern, der von einem Isolator umgeben ist, mit einer metallischen Abschirmung um ihn herum und einer äußeren Kunststoffummantelung, um ihn zu schützen. Der Isolator hält den Kern und die Abschirmung in einem konstanten Abstand zueinander, um die Signalqualität zu maximieren. Und die Abschirmung dient dazu, elektromagnetische Störungen abzufangen und vom empfindlichen Kern wegzuleiten.

Genau wie elektrische Leitungen gibt es Koaxialkabel in unterschiedlichen Stärken und unterschiedlichen Qualitäten. Die meisten von uns werden das Standard-RG58-Kabel an Bord haben. Es handelt sich um Einsteigergerät mit einem Kupferkern und einer geflochtenen Metallabschirmung. Es ist flexibel und relativ günstig und eignet sich für kürzere Kabelstrecken. Bei längeren Strecken würden Sie von der Verwendung eines leitfähigeren Kabels wie RG213/UR67 profitieren, das den doppelten Durchmesser hat.

Der Kernleiter eines Koaxialkabels ist durch einen Isolator und eine Metallabschirmung geschützt, die Störungen entlang seiner Länge verhindert. Foto: Flegere/Shutterstock

RG8X ist ein weiteres häufig verwendetes Kabel, das hinsichtlich der Leistung zwischen den beiden liegt. Aber es gibt keine Grenzen – Sie können Geld für Versilberung, Vierfachschilde und mehr ausgeben. „Koaxialkabel weisen Verluste auf, daher benötigen Sie für Ihre Antenne den Leiter mit der besten Qualität“, erklärt Manasseh. „Ein mit Silber beschichtetes massives Kupferelement weist noch weniger Verluste auf, macht aber nur an den Enden einen Unterschied und kostet das Doppelte.“

Ian Lockyer von Icom UK sagt, dass es auf die Länge der Kabelstrecke ankommt. „Als Faustregel gilt, dass RG58 für bis zu 10 m geeignet ist, und wenn Sie RG213 verwenden, ist das für bis zu 30 m geeignet.“ Wenn es länger dauert, müssen Sie sich für Heliax entscheiden.‘

Die meisten Yachten verfügen über eine standardmäßige RG58-Koaxialverkabelung

Auch qualitativ hochwertige Steckverbinder sind wichtig. Bedenken Sie, dass es umso mehr potenzielle Fehler- und Widerstandspunkte gibt, je mehr Steckverbinder im System vorhanden sind. Goldanschlüsse bieten die beste Leitfähigkeit, unterliegen jedoch häufig einer schlechten Installation.

Viele Segler verfügen über Shakespeares V-Tronix Hawk, der einen Windmesser und eine 1-m-Antenne kombiniert. Im Lieferumfang sind 20 m RG58-Kabel enthalten, und aufgrund des Basissteckers passt kein anderer Kabeltyp hierher.

„Unser Standard-Hawk-Whip-Flex wird mit 20 m Kabel geliefert“, sagt Manasseh. „Es ist ein akzeptabler Verlust, aber wir raten Ihnen, ihn auf ein Minimum zu reduzieren.“ Manche Leute behalten das Kabel und wickeln es hinter dem Radio auf – tun Sie das niemals. Andere lassen ein kurzes 50 cm langes Pigtail des RG58 übrig, um es mit dem Hawk zu verbinden, und verwenden dann einen Adapter, um ein Kabel von besserer Qualität den Mast hinunter und in das Funkgerät zu verlegen.'

Ein günstiger, einfacher Splitter unterstützt FM und AIS

Der Platz am Masttopp ist ziemlich begrenzt und es ist schwierig, neue Kabel am Mast entlang und durch das Deck zu verlegen. Daher bevorzugen die meisten Menschen die Verwendung einer einzigen Antenne für alle ihre UKW-Anforderungen, einschließlich UKW-Radio (88–108 MHz) und AIS (161,975 MHz und 162,025 MHz). Die gleiche Antenne und das gleiche Kabel können diese Aufgabe sicherlich erfüllen, Sie benötigen jedoch einen Signalsplitter, um die drei Elemente zu trennen und an die richtigen Geräte zu senden.

Der Artikel wird weiter unten fortgesetzt …

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Wenn Sie nur einen AIS-Empfänger haben, können Sie für etwa 50 £ einen einfachen Splitter einbauen. Es soll dem VHF Vorrang einräumen und verhindern, dass Ihre Sendung in die empfindliche Elektronik der FM- und AIS-Geräte geleitet wird.

Etwas komplizierter wird es, wenn Sie einen AIS-Transceiver haben, der selbst auch mit bis zu 12 W sendet. In diesem Fall benötigen Sie einen aktiven Splitter, der zwischen beiden umschaltet und beide isoliert. Einige AIS-Geräte verfügen bereits über integrierte Geräte, Sie können jedoch auch externe Geräte für 200 bis 600 £ kaufen. Seien Sie vorsichtig, wenn Sie etwas zu einem viel niedrigeren Preis suchen! Es funktioniert wahrscheinlich nur mit AIS-Empfängern.

Allerdings haben Splitter auch einen Nachteil. Die Elektronik reduziert die Empfangssignalstärke ein wenig, wodurch der Gewinn Ihrer Antenne beeinträchtigt wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn Sie ein günstiges Modell kaufen. Andererseits behauptet Vesper Marine, sein SP-160-Splitter habe den gegenteiligen Effekt, da er einen rauscharmen Verstärker enthält, der das eingehende AIS-Signal tatsächlich verstärkt (sein Wert von 12 dB liefert jedoch keinen Kontext). Dies könnte sich angesichts der zunehmenden Verbreitung von MOB- und SART-Beacons mit geringem Stromverbrauch, die AIS verwenden, als wertvoll erweisen.

Die stark befahrenen Seewege sind zunehmend mit digitalen Schiffsdaten gesättigt

Das UKW-Spektrum ist endlich und es besteht ein enormer Druck auf seine Nutzung. Einige stark befahrene Meeresgebiete an der Küste sind so stark mit AIS-Daten überlastet, dass die Übertragung und der Empfang nicht mehr möglich sind. Derzeit wird jedoch daran gearbeitet, die Nutzung des maritimen UKW-Spektrums zu erweitern und es mit satelliten- und terrestrischen Transceivern zu harmonisieren. Man hofft, dass dieses sogenannte VHF Data Exchange System (VDES) eine 32-mal bessere Bandbreite erreichen wird.

VDES befindet sich noch in der frühen Testphase, daher gibt es keine Produkte für Freizeitsegler, die es nutzen können. Doch viele in der Branche glauben, dass sich das im nächsten Jahrzehnt ändern wird. Mit VDES sind Echtzeit-Wetterbeobachtungen, bidirektionale Kommunikation und Eisvorhersagen möglich. Und alles wird in einer Einheit integriert. Es ist ein Prozess, der bei Produkten wie dem Cortex von Vesper Marine bereits im Gange ist. Glücklicherweise funktioniert die VHF-Komponente problemlos mit einer vorhandenen Antenne.

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