WiMo: SteppIR Antennen

SteppIR fertigt frei abstimmbare Mehrbandbeams mit 2, 3, oder 4 Elementen für 40m bis 6m oder 20m bis 6m. Durch die kontinuierliche mechanische Abstimmung der Elementlängen erreichen SteppIR Yagis Leistungswerte wie sie sonst nur von Monobandbeams erreicht werden. Die nach dem gleichen Prinzip aufgebauten λ/4 Verticals bieten immer perfekte Anpassung einer Groundplane-Antenne. Das kleine Packmaß und die leichte Konstruktion mit Glasfaserrohren macht SteppIR zu idealen Begleitern für Expeditionen, Fielddays usw.

Das Problem tradioneller Beams

Traditionelle Mehrbandbeams sind üblicherweise mit Traps, Umwegleitungen oder ähnlichen Konstruktionen aufgebaut. Durch diese konstruktiven Elemente stellen diese Bauformen in der Regel einen Kompromiss hinsichtlich der Effizienz der Antennen dar. Eine Alternative wären klassiche Monoband-Beams wie die ZX-Yagis, aber wer hat schon den Platz für 3 oder mehr solcher Antennen?

Die Idee: Veränderliche Länge der Elemente

FluidMotion, der Hersteller der SteppIR, hat dieses Problem auf eine elegante Weise gelöst. SteppIR Antennen verändern mechanisch die Elementlänge durch ein ein- und ausfahrbares Kupfer-Beryllium-Band. So kann die Antenne praktisch auf jede gewünschte Frequenz optimal angepasst werden und verhält sich ähnlich wie ein idealer Monobandbeam.

Konstruktion der Antenne

Jedes Element der StepIR Antennen besteht aus leichten Glasfiber-Rohren, in diesen Rohren läuft das veränderliche Metallband. D.h. die absoluten Maße der Antenne ändern sich nicht, nur die elektrische Länge der Elemente. Das Metallband besteht aus einer speziell gefertigten Kupfer-Beryllium Legierung die für sehr viele Bewegungen ausgelegt ist. Diese Legierung ist ausserdem sehr gut leitend, die Kontaktgabe erfolgt in der Elementmitte durch vier selbstreinigende Schleifkontakte. Das Metallband ist gelocht und wird über ein Stachelrad aufgewickelt. Der Antrieb erfolgt mit einem Schrittmotor der sehr genau positioniert werden kann.

Ansteuerung

Jedes einzelne Element wird über eine 4-adrige Leitung angesteuert, d.h. bei der 4-Element SteppIR Yagi braucht man 16 Steueradern. Im Shack steht das mitgelieferte Steuergerät um die Antenne einzustellen. Für die Amateurbänder stehen verschiedene Voreinstellungen zur Verfügung, die direkt per Tastendruck angewählt werden können. Darüberhinaus kann man natürlich die Antenne auf beliebige Frequenzen einstellen und abspeichern, auch ausserhalb der Amateurbänder. Weitere Funktionen sind die schnelle Richtungsumkehr um 180°, hier werden einfach die Direktor- und Reflektorlängen miteinander vertauscht; sowie die Möglichkeit die Antenne in beide Richtungen gleichermassen strahlen zu lassen. Eine Option des Steuergerätes erlaubt den direkten Anschluß der gängigsten Transceiver mit CAT-Schnittstelle. So wird die Elementlänge automatisch an die jeweils eingestellte Betriebsfrequenz angepasst.

Technische Daten und Vergleichstabelle

SteppIR Dipol und Yagis

Die SteppIR Dipole und Yagis gibt in fünf Versionen, mit verschiedenen Frequenzbereichen und unterschiedlicher Anzahl Elemente (siehe Tabelle). Jedes Element ist durch ein motorgetriebenes Metallband in der Länge veränderlich und dadurch immer optimal anpassbar. Dieses Metallband läuft in einem Glasfiberrohr, dieses Rohr wird in der Länge natürlich nicht verändert.

Wie bei allen SteppIR Antennen muss man beim Aufbau die Glasfiberrohre und den Boom erst zusammenbauen und die Stoßstellen isolieren. Dadurch sind SteppIR Antennen sehr kompakt transportierbar, das ist sehr nützlich für die Versandkosten und bei Expeditionen.

Variable Elementlänge und fester Elementabstand?

Die häufigste Frage bezieht sich auf das Design der Yagis: "Müsste man nicht auch den Abstand der Elemente verändern um eine optimale Antenne zu erhalten?" Hierzu muss man verstehen das man Yagis nach verschiedenen Kriterien optimieren kann, nämlich auf maximalen Gewinn, bestes Vor/Rückverhältnis, Bandbreite usw. Nur - diese Optimierungen sind nicht alle gleichzeitig zu erzielen, entweder hat man besten Gewinn bei guter Bandbreite und bei nicht so tollem Vor/Rückverhältnis oder ein prima Vor/Rückverhältnis bei kleiner Bandbreite und mässigem Gewinn usw. usf.

Bei einem 3-Element Beam wäre der beste Gewinn bei einer Boomlänge von 0,4 Lambda erreicht. Das beste Vor/Rückverhältnis liegt bei einer Boomlänge von etwa 0,25 Lambda, allerdings nur bei eingeschränkter Bandbreite. So ergibt sich eine Boomlänge von 0,3 Lambda als guter Kompromiss, denn es kann gezeigt werden das eine variable Elementlänge weitaus mehr bringt als ein variabler Elementabstand. Bandbreite spielt bei SteppIR keine Rolle, denn die Antenne kann immer auf die jeweilige Betriebsfrequenz angepasst werden. So kann man ein schmalbandiges Design wählen, das für die jeweilige Frequenz bei gegebenem Elementabstand den besten Kompromiss darstellt - das ist weitaus mehr als man von einem traditionellen Monobandbeam erwarten kann.

30m/40m Strahlerelement

Zum Nachrüsten von bereits vorhandenen SteppIR-Antennen, ersetzt den Standard-Strahler und ermöglicht so den Betrieb bis 40m. Wird mit neuer Firmware für den Controller geliefert, jedoch ohne Controller.

	Dipol	2 Element Yagi	3 Element Yagi	4 Element Yagi	MonstIR 4 Element Yagi	SmallIR Vertical	BigIR Mk3 Vertical
Frequenzbereich (durchgehend)	13,8 - 54	13,8 - 54	13,8 - 54	13,8 - 54	6,9 - 54	13,8 - 54	6,9 - 54	MHz
Max. Leistung	3	3	3	3	3	3	3	kW
Abstimmgeschwindigkeit						1,17	1,17	MHz/s
Gewicht	4,5	13,6	19,0	34	98	5,44	6,8	kg
Antennenoberfläche	0,17	0,37	0,57	0,90	2,22	0,09	0,17	m²
Max. Windgeschwindigkeit	~ 160	~ 160	~ 160	~ 160	~ 160	~ 160	~ 130	km/h
Längstes Element (bzw. Höhe)	10,97	10,97	10,97	10,97	21,50	5,49	9,75	m
Drehradius	5,48	5,53	6,00	7,35	12,20	-	-	m
Boomlänge	-	1,44	4,87	9,75	10,46	-	-	m
Boomdurchmesser	-	4,5	4,5	4,5 & 5,7	6,3 & 7	-	-	cm
Max. Mastdurchmesser	53	53	53	53	53	-	-	mm
Benötigtes Steuerkabel	4	8	12	16	16	4	4 8 mit 80m Spule	Adern
Balun dabei	Nein (optional)	Ja	Ja	Ja	Ja	Nein	Nein
Best. Nr.	12100.1	12100.2	12100.3	12100.4	12100.4M	12120.V20	12120.V40
Preis	946.57 (919.00)	1368.87 (1329.00)	1914.77 (1859.00)	2882.97 (2799.00)	5407.50 (5250.00)	822.97 (799.00)	956.87 (929.00)	Euro

Best. Nr. 6m Zusatz			12100.63	12100.64
Preis			101.97 (99.00)	164.80 (160.00)				Euro

Best. Nr. inkl. 30/40m Dipol Frequenzbereich: 6.9-54MHz			12105.3	12105.4
Preis			2394.75 (2325.00)	3367.07 (3269.00)				Euro

Best. Nr.30/40m Dipol zum Nachrüsten			12110.3	12110.4
Preis			668.47 (649.00)	668.47 (649.00)				Euro

6m Option
Ein zusätzliches Element für 3-Element und 4-Element Yagi. Mehr Gewinn und besseres Vor/Rückverhältnis! Nur zusammen für die 3- und 4-Element Antennen lieferbar, siehe Tabelle.

CAT-Interface Option
Wenn der Transceiver angeschlossen wird, stellt sich die Antenne auf die aktuelle Frequenz ein! Je nach Funkgerät sind verschiedene CAT-Kabel lieferbar, siehe Liste unten.

Gewinn und Vor/Rückverhältnis

SteppIR Vertikalantennen

Neben den Yagis sind auch zwei Vertikalantennen verfügbar, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten. In einem vertikal montierten Glasfaserrohr läuft ein Metallband aus Kupfer-Beryllium, das über einen Schrittmotor aufgewickelt und so in der Länge (Höhe) veränderlich ist. So hat man immer eine 1/4 Lambda vertikalantenne mit der optimalen Länge, ganz ohne verlustbehaftete Traps, Verlängerungsspulen usw.

	Dipol	2 Elem. Yagi	3 Elem. Yagi	4 Elem. Yagi	4 Elem. Yagi MonstIR
	Gewinn	Vor/Rück- verhältnis	Gewinn	Vor/Rück- verhältnis	Gewinn	Vor/Rück- verhältnis	Gewinn	Vor/Rück- verhältnis	Gewinn	Vor/Rück- verhältnis
40m	-	-	-	-	-	-	-	-	7,8	25
30m	-	-	-	-	-	-	-	-	8,2	20
20m	2,1	0	4,2	18	5	42	9,5	21	9,5	21
17m	2,1	0	4,2	19	5,5	44	10	20	10	20
15m	2,1	0	4,1	14	5,7	44	10,2	27	10,2	27
12m	2,1	0	4,0	13	6,2	17	10,4	21	10,4	21
10m	2,1	0	3,8	10	6,3	15	10,6	11	10,6	11
6m	2,1	0	2,6	1,5	3,0	4	7	7	7	10

Diese Bauform der Antenne setzt natürlich ein gutes Radialnetz voraus (nicht im Lieferumfang). Mit den Radials wird die Leistung der Antenne und wichtige Werte wie Abstrahlwinkel entscheidend beeinflusst. Und gerade der niedrige Abstrahlwinkel einer Vertikalantenne ist wichtig für DX. Als Radials kann man entweder abgestimmte Lambda/4 "elevated" Radials aufbauen, also Radials die nicht auf dem Boden aufliegen, mindestens zwei pro Band.
Oder man verwendet unbestimmte Radials die auf dem Boden aufliegen (oder sogar vergraben werden können), hier sollten die Radials wenigstens Lambda/10 der längsten verwendeten Wellenlänge lang sein, mehr wäre besser. Das Handbuch der SteppIR Verticals gibt zum Aufbau des Radialnetzes noch gute Tips (Englisch).

Es stehen zwei Verticals zur Verfügung: die SmallIR deckt 20m bis 6m ab, die BigIR Mk3 vertical 6m bis 40m (mit Option bis 80m). Technische Daten siehe oben in der Tabelle.

80m Spule für BigIR Antenne

Zusatzspule für die BigIR Vertikalantenne, ermöglicht Betrieb auch auf dem 80m Band. Belastbarkeit 500W (1500W mit der neuen BigIR Mk). Benötigt 4 zusätzliche Adern im Steuerkabel.

SteppIR Steuergerät

Das Steuergerät wird mit jeder SteppIR Antenne mitgeliefert. Es bietet verschiedene Betriebsarten für den Betrieb auf Amateurbändern (Ham) und auf beliebigen Frequenzen (General). Für jedes Amateurband ist eine eigene Auswahltaste vorgesehen, jeder Druck auf die jeweilige Taste wählt eine von drei voreingestellten Frequenzen aus, z.B. 14050, 14200 und 14300 kHz. Mit den Up/Down Tasten kann dann in 25kHz Schritten die Antenne genau angepasst werden. Weitere Funktionen dienen dem Kalibrieren, den kompletten Einfahren der Elemente (gut bei Gewitter!), dem Abspeichern eigener Antennenmodelle usw.

Optional steht für das Steuergerät eine serielle CAT-Schnittstelle zur Verfügung. Damit lässt sich das Steuergerät an die meisten Transceiver anschliessen, die Antenne wird so automatisch auf die jeweilige Betriebsfrequenz eingestellt. Passend für die gängigsten Transceiver bietet SteppIR entsprechende Kabel an. Der gleichzeitige Betrieb der CAT-Schnittstelle mit einem Loggingprogramm ist ebenfalls möglich, dazu wird ein "Y"-Adapter benötigt (Artikel 12146) um die CAT-Informationen des Transceivers gleichzeitig zum SteppIR-Steuergerät und zum PC zu führen.

33V Netzteil

Ersetzt das im Lieferumfang enthaltene 24V Netzteil. Wird für Leitungslängen ab 60m empfohlen.

Steuerkabel für SteppIr Antennen

Je Element werden vier Adern einer Steuerleitung benötigt. Wir bieten Kabel mit 6, 12 und 16 Adern mit 0,22mm² Querschnitt, das ist für Längen bis ca. 20m völlig ausreichend. Bei größeren Längen sollte entweder ein größerer Querschnitt gewählt oder mit höherer Spannung gearbeitet werden. Entsprechende 33V Netzteile stehen dafür vom Hersteller zur Verfügung.

Ein 8-adriges Steuerkabel führen wir leider nicht (das Rotorsteuerkabel ist zu dick). Am besten verwenden Sie unser 12-adriges Kabel und lassen 4 Adern frei. Steuerleitungen hier.

Hilfestellung bei Fehlfunktionen

Aufgrund des völlig neuen Prinzips der SteppIR Antennen kommt es gelegentlich zu Missverständnissen und fehlerhaften Installationen. SteppIR stellt hier ein Dokument (PDF, englisch, 120KB) zur Verfügung das Ihnen bei der Fehlersuche hilft. Die Anleitung ist eigentlich nur für die 3-ele/4-ele Yagi gedacht, gibt auch auch allgemeine Tips für alle SteppIR Antennen.

Software Upgrade Kit

SteppIR bietet ein Software Upgrade Kit für alle Antennencontroller an. Dieses Software Upgrade richtet sich vor allem an Benutzer mit dem passiven 6m Element und solche die den Einsatz des neuen 30/40m Dipols planen. Um die neue Software zu installieren muss die CPU des Controllers getauscht werden (engl. Beschreibung siehe unten).

Häufige Fragen und weitere Informationen zu SteppIR Antennen

1: Wenn bei einer 3-Elem. (4-Elem.) SteppIR Yagi das 6m Element hinzugefügt wird, was ändert sich dann an der Software?
2: Wie sieht das Steuergerät der MonstIR Yagi aus (40-6m)?
3: Wenn eine vorhandene 3-Elem. (4-Elem.) SteppIR Yagi mit dem neuen 30/40m Element nachgerüstet wird, was ändert sich dann am Steuergerät?
4: Wie verändert sich die Windlast wenn das neue 30/40m Element montiert wird? Welches Gewicht kommt hinzu?
5: Wie werden die neuen Bänder (30/40m) bedient, wenn das neue 30/40m Element auf eine vorhandene SteppIR Yagi montiert wird?
6: Wie sieht das neue 30/40m Element aus? Gibt es Bilder?
7: Gibt es eine neuere Software für das StepIR Steuergerät?
8: Was sind die Langzeit-Erfahrungen mit SteppIR Antennen, insbesondere bei Einsatz in Schlechtwettergebieten?
9: Andere Anwender berichten von leichten "Raschelgeräuschen" der Antenne, verursacht durch das Kupferband in den GFK-Rohren. Kann man das abstellen?
10: Wie weit hängen die Elemente bei einer normalen SteppIR-Yagi ungefähr durch? Und bei der MonstIR?
11: Gibt es die Möglichkeit das neue 30/40m Element auch auf einem beliebigen anderen Beam (nicht von SteppIR) zu verwenden?

F1: Wenn bei einer 3-Elem. (4-Elem.) SteppIR Yagi das 6m Element hinzugefügt wird, was ändert sich dann an der Software?

A1: Im Setup-Menu wird die 6m Option eingeschaltet. Unter Umständen ist ein Software-Upgrade nötig.

Zurück nach oben

F2: Wie sieht das Steuergerät der MonstIR Yagi aus (40-6m)?

A2: Genauso. Die Bänder 30 und 40m werden über das Menü angesteuert.

Zurück nach oben

F3: Wenn eine vorhandene 3-Elem. (4-Elem.) SteppIR Yagi mit dem neuen 30/40m Element nachgerüstet wird, was ändert sich dann am Steuergerät?

A3: Es muss ein Chip mit neuer Software im Steuergerät getauscht werden.

Zurück nach oben

F4: Wie verändert sich die Windlast wenn das neue 30/40m Element montiert wird? Welches Gewicht kommt hinzu?

A4: Die Windlast steigt mit dem neuen Element um ca. 0,2m², das Gewicht der Antenne erhöht sich um ca. 4kg.

Zurück nach oben

F5: Wie werden die neuen Bänder (30/40m) bedient, wenn das neue 30/40m Element auf eine vorhandene SteppIR Yagi montiert wird?

A5: Zusammen mit dem Firmware-Chip (Frage 3) wird ein Aufkleber für die Frontplatte des Steuergerätes mitgeliefert.

Zurück nach oben

F6: Wie sieht das neue 30/40m Element aus? Gibt es Bilder?

A6: So:

Zurück nach oben

F7: Gibt es eine neuere Software für das SteppIR Steuergerät?

A7: Ja. Wir klären gerade die Modalitäten des Upgrades.

Zurück nach oben

F8: Was sind die Langzeit-Erfahrungen mit SteppIR Antennen, insbesondere bei Einsatz in Schlechtwettergebieten?

A8: SteppIR Antennen sind seit über sechs Jahren (Stand Sommer 2006) auf dem Markt. Anfangs gab es leichte Probleme hinsichtlich der Dichtigkeit der GFK-Elemente, die aber behoben werden konnten.
SteppIR Antennen werden weltweit von Funkamateuren und kommerziellen Funkdiensten eingesetzt, auch unter schwierigen Verhältnissen. Die Bilder sprechen hoffentlich für sich... (Anklicken für größere Ansicht).

Zurück nach oben

F9: Andere Anwender berichten von leichten "Raschelgeräuschen" der Antenne, verursacht bei Wind durch das Kupferband in den GFK-Rohren. Kann man das abstellen?

A9: Das Geräusch ist bekannt, leider können wir dagegen keine Abhilfe bieten. Das Kupferband läuft frei in den GFK-Rohren. Bei längerer Abwesenheit empfiehlt es sich, die Elemente ganz einzuziehen, damit ist auch das Geräusch weg.

Zurück nach oben

F10: Wie weit hängen die Elemente bei einer normalen SteppIR-Yagi ungefähr durch? Und bei der MonstIR?

A10: Die Elemente einer normalen SteppIR-Yagi (20-6m) hängen bis zu 8" (20cm) durch, die Elemente einer MonstIR (40-6m) Yagi bis zu 20" (50cm).

Zurück nach oben

F11: Gibt es die Möglichkeit das neue SteppIR 30/40m Element auch auf einem beliebigen anderen Beam (Nicht von SteppIR) zu verwenden?

A11: Nein, der Hersteller rät davon ab. Es ist nicht bekannt ob das jemand schon mal mit Erfolg durchgeführt hat. SteppIR und die SteppIR-Händler können dafür auch keine Unterstützung gewähren.

Zurück nach oben

Bilder von Kunden

From: Karl, DK2ZZ
Sent: Thursday, July 13, 2006 5:45 PM
To: wimo
Subject: Fürs Fotoalbum

Hallo Wimo-Team!

bedingt durch die HAM-Radio musste ich zwar etwas auf
die SteppIR warten, aber die Abwicklung war tadellos.
Die Antenne kam ohne Schaden bei mir in Schleswig-Holstein
an und lies sich ohne Probleme an einem Wochenende zusammen
bauen. Paula, unsere HAM-CAT passte die ganze Zeit
auf die teure Hardware auf :)
Mittlerweile ist die SteppIR auf dem Mast und ersetzt einen
sehr alten Fritzel FB-33. Die Leistung dieser 3el SteppIR
ist beindruckend und ich bereue keinen einzigen Cent den
ich investieren musste.

73 aus Bistensee in Schleswig-Holstein!

Kalle, DK2ZZ

3-Elem. SteppIR bei DK2ZZ

Die Katze überwacht den Aufbau der SteppIR

MonstIR + 6m Option