CB-Mobilantennen: Welche sind die besten?

Bei den meisten CB-Funkantennen handelt es sich um Konstruktionen, bei denen eine Verlängerungsspule (Loading Coil) für eine gute Anpassung an Koaxialkabel und Funkgerät sorgt. Die kürzeste Möglichkeit, eine Antenne ohne solche Spule in Resonanz zu bringen und damit an ein niederohmiges Kabel anschließen zu können, besteht bei einer Länge von knapp einem Viertel der Wellenlänge. Da beim CB-Funk mit seinen Frequenzen um 27 MHz die Wellenlänge etwa 11 Meter beträgt, kommt man auf Längen von etwa 2,50 bis 2,75 m. Mit dem Modell DV-27-lang gibt es eine solche Antenne tatsächlich. Den meisten CB-Funk-Nutzern ist sie jedoch zu auffällig und auch aus praktischen Gründen zu lang. Sie eignet sich daher vor allem für den Betrieb im stehenden Auto.

Verkürzung der Antenne durch Verlängerungsspule

Um zu praktikableren Abmessungen zu gelangen, arbeiten die meisten CB-Fahrzeugantennen mit der bereits erwähnten Verlängerungsspule. Sie wird so genannt, weil sie die elektrische Länge vergrößert, denn mechanisch ermöglicht sie ja genau das Gegenteil, nämlich eine Verkürzung. Allgemein lässt sich zwar sagen, dass die Effizienz einer Antenne zunimmt, je länger sie ist. In der Praxis zeigt sich aber, dass die Unterschiede zu einer nicht verkürzten Antenne mit einer Länge von etwa 1,0 bis 1,5 Metern noch sehr klein bleiben. Selbst Antennenlängen von etwa 70 bis 80 Zentimetern sind für normale Ansprüche noch tragbar, darunter aber nehmen die Nachteile mechanisch verkürzter Antennen rapide zu. Man kann sich die Spule als aufgewickelten Teil der Antenne vorstellen, der aber kaum zur Abstrahlung beiträgt.

Die Base-, Center- und Top-Loaded Antenne

Außer der mechanischen Länge gibt es weitere Unterschiede, welche die Antenneneigenschaften beeinflussen. Vor allem betrifft das die Position der Spule, also ob sie sich weiter oben oder eher unten befindet. Bei vielen CB-Antennen ist die Spule ganz unten angeordnet, bei manchen in der Mitte. Bei der klassischen DV-27 befindet sich die Spule dagegen im oberen Bereich und ist schlanker und länger ausgeführt. Der Grund ist, dass ein größeres Gewicht und eine größere Windangriffsfläche im oberen Bereich ungünstig sind, da die Antenne sonst schnell ins Schwanken geraten würde.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass es verkürzte Antennen mit Fußpunktspule (Base Loaded), mit kopfseitig angeordneter Spule (Top Loaded) und mit Mittelspule gibt. Letztere werden auch als CLC-Antennen bezeichnet (CLC steht für Center Loading Coil). Die großen Fragen sind jetzt, ob die Anordnung der Spule einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Antenne hat, und, wenn ja, welche am besten ist. Die erste Frage lässt sich mit einem klaren Ja beantworten. Das Spannende an der zweiten Frage aber ist, dass sie sich überhaupt nicht allgemeingültig beantworten lässt.

Das Kaufverhalten ließ die Unterschiede erahnen

Das Thema beschäftigt mich schon sehr lange. In der Zeit des großen CB-Booms in der zweiten Hälfte der 1970er Jahre – man sah damals ganz viele Autos mit CB-Funkantennen – fiel mir auf, dass Antennen mit Fußpunktspule vor allem in ländlichen Gebieten und unter LKW-Fahrern verbreitet waren. Im städtischen Bereich waren dagegen die DV-27 und ähnliche Antennen mit Spule im oberen Bereich deutlich mehr vertreten. War das Zufall oder vielleicht nur ein Ergebnis meiner subjektiven Beobachtungen? Ich bin zur Erkenntnis gelangt, dass dem nicht so ist.

Neben intensiver theoretischer Auseinandersetzung haben dazu auch meine vielen praktischen Versuche mit unterschiedlichen CB-Funkantennen geführt. Diese habe ich zum Teil unter den Bedingungen des normalen CB-Funkbetriebs durchgeführt, zum Teil aber auch im frequenzmäßig nicht weit entfernten 10m-Amateurfunkband. Oft weniger belegt und mit der Möglichkeit des Relaisfunk-Betriebs konnte ich meine Versuche dort mit umgebauten CB-Funkantennen oft unter günstigeren Referenzbedingungen durchführen.

Die Strom- und Spannungsverteilung sowie das H- und das E-Feld

Eine unverkürzte Viertelwellenantenne hat eine Strom- und Spannungsverteilung, bei der unten im Speisepunkt der meiste Strom fließt. Auf dem Weg zum oberen Bereich des Strahlers nimmt er kontinuierlich ab und geht an der Antennenspitze gegen Null. Für die Spannung passiert genau das Gegenteil: Sie ist an der Antennenspitze am größten und am Speisepunkt am kleinsten. Da wir die Leistung des Funkgerätes ja abstrahlen wollen, benötigen wir beides, Strom und Spannung. Leistung berechnet sich als Produkt aus Strom und Spannung (I x U = P). Ohne Strom also keine Leistung und ohne Spannung ebenso wenig.

Das Magnetfeld um einen elektrischen Leiter wird mit zunehmendem Strom größer, das elektrische Feld hingegen mit Zunahme der Spannung. Das gilt nicht nur für Hochfrequenz, sondern generell für alle elektrischen Leitungen und selbst bei Gleichstrom. Bei unserem resonanten Viertelwellen-Strahler finden wir daher nach oben hin ein zunehmendes elektrisches Feld, während das Magnetfeld in Richtung Speisepunkt stärker wird. Die der Antenne zugeführte Leistung wird also sowohl in Form eines magnetischen als auch eines elektrischen Feldes abgestrahlt. Physikalisch exakt werden Funkwellen daher als elektromagnetische Wellen bezeichnet.

Antennen mit Spule am Speisepunkt (Base Loaded)

Bei einem verkürzten Strahler, bei dem sich die Spule unmittelbar am Speisepunkt befindet, verläuft der größte Strom im Bereich der Spule. Um Verluste zu vermeiden, muss der verwendete Draht eine hohe Leitfähigkeit haben. Die Fußpunktspule besteht bei guten Antennen daher aus recht dickem, ggf. auch versilbertem Draht. Dennoch trägt die Spule selbst kaum zur Strahlung bei und die im unteren Bereich einer nicht verkürzten Antenne kräftigere magnetische Feldkomponente bleibt hier somit insgesamt kleiner. In bebauten Gebieten führt dies zu einer verstärkten Absorption der Wellenenergie durch Mauerwerk und Vegetation. Außerdem hat man es in einem städtisch bzw. industriell geprägten Umfeld mehr mit Störquellen zu tun, bei denen die elektrische Komponente überwiegt. Auch reagiert die Antenne mit Fußpunktspule empfindlicher auf Zündfunkenstörungen, auch aus dem eigenen Fahrzeug, die bei einem Dieselantrieb (LKW) ja nicht in diesem Maße auftreten.

Vorteile ergeben sich dagegen im flachen, offenen Gelände wie z. B. Marschland oder an der Küste. Hier wirkt sich der Beitrag der elektrischen Komponente und die stärkere Abstrahlung der Antenne im oberen Bereich günstig aus. Der Winkel zwischen direktem und am Boden reflektiertem Wellenzug wird größer, sodass diese sich infolge des Phasensprungs bei der Bodenreflexion weniger stark aufheben. Dieser Effekt wirkt sich noch mehr aus, wenn erhöhte Standorte (Parkdecks, landschaftliche Erhebungen) aufgesucht werden. Aber auch der gewöhnlich höhere Montagepunkt bei einem LKW spielt hier bereits eine Rolle. Außerdem erfolgt die Abstrahlung mehr parallel entlang des Bodens. Auf Distanzen von bis zu ca. 50 km führt das zu stabileren S-Werten. Antennen mit Fußpunktspule sind im Allgemeinen etwas breitbandiger. Bei Strahlerlängen ab etwa 1,2 Metern ist daher eine Abgleichmöglichkeit für das Stehwellenverhältnis nicht unbedingt erforderlich.

Antennen mit „Top Loading Coil“

Hier befindet sich die Spule in der Nähe des Spannungsmaximums. Da hier nur wenig Strom fließt, reicht für die Spule ein dünnerer Draht. Wegen der höheren Spannung ist dafür eine bessere Isolation zwischen den Spulenwindungen von großer Bedeutung. Die Abstrahlung der Antenne ist wegen der obenliegenden Spule weiter nach unten verlagert, wo der Strom im Strahler am größten ist. Das führt zu einer besseren Durchdringung von Hindernissen – allerdings nicht, wenn diese massiv metallisch sind (z. B. Stahlbeton). Dennoch ist eine solche Antenne im städtischen Bereich schon deshalb etwas im Vorteil. Hinzu kommt die leicht nach oben geneigte Hauptstrahlrichtung, die helfen kann, Hindernisse besser zu überspringen, um für Verbindungen über Reflexionen an Gebäuden oder Industrieanlagen zu sorgen. Bei freier Sicht schneidet sie dagegen etwas schlechter ab.

Da bei der Antenne mit Kopfspule die magnetische Komponente etwas überwiegt, ist beim Empfang die Empfindlichkeit gegenüber elektrischen Störfeldern geringer, sodass das Signal oft als ruhiger wahrgenommen wird. Da diese Antennen schmalbandiger sind, benötigen sie eine Möglichkeit für die Feineinstellung des Stehwellenverhältnisses. Bei der DV-27 ist zu diesem Zweck die Strahlerspitze verschiebbar.

CLC-Antennen (Center Loading Coil)

Diese früher auch bei Modell-Fernsteuerungen weit verbreiteten Antennen wurden seinerzeit als das Nonplusultra propagiert. Mitunter sieht man sie heute noch als Bike-Accessoire ohne Funktion. Der CLC-Antenne wurde nachgesagt, sie würde die Vorteile der Kopfspule mit denen der Base Loading Coil verbinden. Das stimmt nur insoweit, als dass sie auch die Nachteile dieser beiden Ausführungen miteinander kombiniert. Tatsächlich haben die einzelnen Faktoren, die ich beschrieben habe, für sich genommen eher geringe Auswirkungen, aber zusammengenommen ist der Unterschied zwischen einer verkürzten Antenne mit untenliegender und obenliegender Spule dann doch mehr oder weniger deutlich spürbar. Eine gut gemachte CLC-Antenne kann daher durchaus gut funktionieren. Oft ist aber der Spulendraht zu dünn und es fehlt eine Möglichkeit, die Antenne abzustimmen. So sind meine Erfahrungen mit CLC-Antennen doch eher ernüchternd.

Ähnliches gilt übrigens für Wendelantennen. Hier besteht die gesamte Antenne aus einer Spule, die allerdings nicht Windung an Windung gewickelt ist, denn dann wäre sie ja kaum noch in der Lage, überhaupt zu strahlen. Die Hersteller machen sich zwar die Mühe einer nach oben kontinuierlich zunehmenden Windungssteigung – eigentlich müsste aber auch der Drahtquerschnitt in Richtung Speisepunkt zunehmen. Daher halten diese Antennen meistens nicht, was sie versprechen.

Ausblick

Wer viel in der Stadt unterwegs ist, trifft mit der Top Loaded Antenne die bessere Wahl. Mit der Base Loaded Antenne wird man im ländlichen Umfeld eher glücklich sein. Empfehlenswert ist es in jedem Fall, sich für eine Antenne zu entscheiden, die nicht kürzer als 1 Meter ist.