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.

Funktionsprinzip SteppIR

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 SteppIR 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

¹ Für das 30m Band kann laut Aussage des Herstellers ein Antennentuner nötig sein.

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 λ erreicht. Das beste Vor/Rückverhältnis liegt bei einer Boomlänge von etwa 0,25 λ, allerdings nur bei eingeschränkter Bandbreite. So ergibt sich eine Boomlänge von 0,3 λ 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. Für das 30m Band kann laut Aussage des Herstellers ein Antennentuner erforderlich sein.

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

• G: Gewinn [dBi]
• VRV: Vor/Rück Verhältnis [dB]

• Gewinn in dBi (Freiraum)
• Vor/Rückverhältnis in dB. Der Hersteller bezeichnet diesen Wert als "Front/Rear" und bezieht sich damit auf den maximal erreichbaren Wert der Rückdämpfung, dessen Maximum aber nicht unbedingt genau bei -180° liegen muss.

SteppIR Dream Beam DB-11

SteppIR DB-11

Der DB-11 Beam von SteppIR ist die kleinste Yagi Antenne, welche die Loop-Technologie verwendet. Dadurch kann die volle Performance trotz einer um 40% kleineren Fläche erreicht werden.

Der DB-11 besitzt einen integrierten Koax-Schalter, der wählt welches der 3 Elemente der Strahler wird um die gleiche Performance in beide Richtungen zu gewährleisten. Die Steuerung des Schalters ist in das Steuergerät SDA-100 integriert und geschieht automatisch. Für den DB-11 ist keine 6m-Option erhältlich. Es wird keine benötigt, denn der Elementabstand der Antenne ist bereits ohne Zusatzelemente ideal für 6m-Betrieb.

SteppIR DB-11

Mit 2 aktiven Elementen auf 20m und 3 aktiven Elementen überhalb von 20m ist der durchschnittliche Gewinn 7 dB und das Vor/Rückverhältnis 20 dB auf jedem Band.

SteppIR Dream Beam DB-18, DB-18E

SteppIR DB-18

Die DB-18 Beams von SteppIR erweitern das bekannte Konzept der Beams mit längenveränderlichen Elementen. Bei den bisherigen Yagis ist das einzelne 30/40m Element das einzige aktive Element für diese Bänder, die Antenne hat damit keinen Gewinn über einem Dipol. Beim Dream Beam 18 werden zwei (DB-18) bzw. drei (DB-18E) solcher gefalteten Elemente verwendet, um auch auf 30 und 40m entsprechenden Gewinn und ein gutes Vor/Rückverhältnis zu erzielen.

Beide Antennen, DB-18 und DB-18E bieten eine automatische Umschaltung des Erregers, je nach Band und Antennenrichtung (180° Umschaltung). Da bei Antennen mit verkürzten Elementen der Direktor nicht sehr effektiv ist, wird der Erreger vom mittleren Element zu einem der beiden äusseren Elemente umgeschaltet. Die beiden verbleibenden Elemente diesen als Reflektoren. So bleibt die sehr nützliche und blitzschnelle 180° Richtungsumkehr erhalten, und die Antenne bietet auch auf 30 und 40m einen Gewinn gegenüber dem Dipol.

SteppIR DB-18E

Die Umschaltung des erregten Elements erfolgt über ein 5KW Relais mit drei Ausgängen. Das Relais und die benötigten Kabel sind im Lieferumfang enthalten. Gesteuert wird die Umschaltung automatisch über den SDA-100 Controller, der bei diesen Antennen (DB-18, DB18E) im Lieferumfang enthalten ist. Beide Dream Beam Antennen benötigen eine 16-adrige Steuerleitung (3x4 Adern für die Schrittmotoren der drei Elemente, 4 Adern für das Umschaltrelais).

SteppIR Dream Beam DB-36, DB-42

SteppIR DB-42

SteppIR DB-36
In der Serie der großen Antennen bieten wir von SteppIR 2 neue Modelle an. Der DB-36 hat die Abmessungen einer herkömmlichen Multi-bandyagi und ist trotzdem immer ein Monoband Beam. Zusätzlich zu den bereits enthaltenen Bändern vom 6m bis 40m kann diese Antenne mit einer 80m Option aufgestockt werden.

SteppIR DB-42 (MonstIR PRO)
Die weltweit größte Yagi mit einem dynamischen Antennensystem. Die DB42 verfügt über 5 Elemente auf 20m-6m und 3 Elemente auf 40/30. Für diejenigen, die an die Spitze der Performance streben, bietet die DB42 einen Frequenzbereich von 80m bis 6m (mit optionalem 80m Dipol-Kit). Die 6m Option fügt 3 passive Elemente ohne Vergrößerung der Windfläche hinzu. Somit hat die DB42 auf 6m insgesamt 8 Elemente mit einem Gewinn von 14,0 dBi und 25 dB Vor/Rück Dämpfung.

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 λ vertikalantenne mit der optimalen Länge, ganz ohne verlustbehaftete Traps, Verlängerungsspulen usw.

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 λ/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 λ/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 unten in der Tabelle. Im Lieferumfang der SteppIR Vertikalantennen ist der SDA-100 Controller enthalten.

80m Spule für BigIR Antenne

80m Zusatzspule für BigIR

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

SteppIR Steuergerät

Standardmässig wird mit jeder SteppIR Antenne der SDA-100 mitgeliefert. Als Ersatzteil führen wir auch noch das Standard Steuergerät

SDA-100: Luxus-Controller für alle SteppIR-Antennen

SDA-100

Der SDA-100 hat einen verbesserten Blitzschutz an den Ausgängen der Treiberbausteine. Die Treiberchips sind jetzt gesockelt, so dass ein Austausch einfach vorgenommen werden kann.
Zusätzlich gibt es die Option 'ALP' (advanced lightning protection), bei der durch weitere Schutzmaßnahmen die Unempfindlichkeit gegenüber statische Aufladungen und Blitzschlag weiter erhöht wird.
Die Steuerung über das optionale CAT-Interface kann über einen Taster zu- oder abgeschaltet werden. Eine blinkende LED zeigt an ob die Antenne gerade abstimmt.

SDA-100

Weitere Einzelheiten:

• Zusätzlicher Taster zum Einfahren der Antenne
• Taster mit LED zum Anzeigen der Beamrichtung (normal oder 180°)
• Firmware-Updates des SDA-100 sind über eine USB-Schnittstelle möglich; die Firmware wird im web zum Download bereitgestellt.
• Verbesserte und damit schnellere Frequenzeingabe bei Handbetrieb
• Zweizeiliges, beleuchtes LC-Display

Tuning-Relay für SDA-100

Tuning Relay Board

Verhindert das Tasten einer PA während die Antenne abstimmt, um Beschädigungen an der Antenne zu vermeiden.

CAT-Schnittstelle für Steuergeräte

CAT Option für SDA-100

Optional stehen für beide Steuergeräte 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.

• Kabel 12145.I passt für alle Icom-Geräte mit CI-V Schnittstelle.
• Kabel 12145.FT1000 passt für Yaesu FT-1000MP, MP MkV, MP MkV Field
• Kabel 12145.FT897 passt für K2, Yaesu FT-920, FT-897, FT-897D (benötigt CT-62)
• Kabel 40060.FF serielles Kabel Bu/Bu, passt für Kenwood TS570, TS870 (benötigt Kenwood Adapter), TS2000
• Kabel 40060.MF passt für Yaesu FT-857 (benötigt CT-62), FT-897 (benötigt CT-62)
• Kabel 40060.FF passt für Yaesu FT-920
• Kabel 40060.MF passt für Yaesu FT-990 (benötigt ROM Vers -04 oder später, benötigt ser. Interface)
• Kabel 40060.MF passt für Yaesu FT-1000D (benötigt FIF-232)
• Kabel 40060.MF passt für Elecraft K2 (benötigt K2 Serial Kit)

Connector Box

Ersetzt die mitgelieferte "Lüsterklemmenleiste" die zum Verdrahten der Steuerleitung an der Antenne verwendet wird. Jetzt lötfreies, komfortables Verbinden der einzelnen Kabel von den Antrieben mit der Steuerleitung über steckbare Klemmleisten. Zusätzliche SUb-D Buchse zum Testen. Wasserdichtes Gehäuse, wird direkt an die Mastschelle montiert.

D-Sub 25 Adapter

Adapter für Steuerleitungen auf D-Sub-Stecker 25 polig. Praktischer Adapter für alle Leute die die relativ engen D-Sub-Stecker nicht löten möchten. Oder für alle Bastler, die öfters mal verschiedene Kabel an einen 25-poligen D-Sub Anschluss bringen möchten. Für jeden Pin des D-Sub-Steckers steht ein Schraubklemmanschluss zur Verfügung, auf den der einzelne Draht der Steuerleitung einfach aufgelegt wird. Als Werkzeug wird nur ein einfacher Schraubendreher benötigt.

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 Adern mit 0,14mm² und 12 Adern mit 0,34mm² 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. Zur Seite mit den Steuerleitungen.

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

Für den 'alten' Antennencontroller bietet SteppIR ein Software Upgrade Kit 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).

Unter anderem wurden folgende Funktionen eingebaut bzw. verbessert:

• Frequenzvorgaben auf üblichere Frequenzen umgestellt (Ham mode)
• Mittenfrequenzen für bestes SWR korrigiert
• Anzeige aufgeräumt, besser verständliche Hinweise
• Frequenz ist gleich zw. "Ham" und "General" mode
• Bandsegmente verändert, ein Bandsegment pro Amateurband
• Veränderung in "Create Modify" wirken sich auf das gesamte Band aus
• Neues Options Menu zugefügt
• Neue Auswahlmöglichkeit fürpassive 6m Elemente
• Möglichkeit das Transceiver Tracking abzustellen
• Frequenzversatz programmierbar
• SWR-Korrektur programmierbar
• "Home" Positionstaster programmierbar
• Neue Sektion für den 40/30 Dipol hinzugefügt
• u.v.m.

Häufige Fragen und weitere Informationen zu SteppIR Antennen

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.

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

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

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.

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.

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.

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

A6: So:

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).

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.

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).

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.

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