Dachkapazität

Schema einer elektrisch verlängerten Antenne mit Dachkapazität.

Als Dachkapazität bezeichnet man eine kreuz- oder speichenförmige Struktur aus Metall, die auf der Spitze eines selbststrahlenden Sendemastes montiert ist. Aufgabe der Dachkapazität ist die elektrische Verlängerung des Sendemastes. Auf diese Weise kann der Sendemast niedriger gebaut werden, als es elektrisch nötig wäre.

oben: Leitungsmodell einer kurzen Vertikalantenne
unten: Leitungsmodell einer mit einer Dachkapazität elektrisch verlängerten Vertikalantenne

An der Spitze einer Vertikalantenne, welche durch die Größe der abzustrahlenden Wellenlänge nicht die notwendige Länge einer λ/4- Dipolantenne erreichen kann, werden horizontale Drähte oder Drahtnetze gespannt. Diese querliegenden Leiter bewirken eine Kapazität gegen Erde. Zur Verringerung der Erdverluste wird in die Erde um den Antennenfußpunkt herum ein strahlenförmiges Netz aus Drähten eingegraben.

Durch die geeignete Wahl der Dachkapazität C_D wird die Höhe der Antenne um einen Wert l_c elektrisch verlängert

$h + l_c = \frac {\lambda}{4}$,

so dass sich Resonanz einstellen kann. Der Antennenstrom I₀ ist entlang der Antennenhöhe nahezu gleichförmig verteilt und gegenüber einer Antenne ohne Dachkapazität um den Anteil des Kondensatorstromes I_c vergrößert. Deshalb ergibt sich ein Strahlungswiderstand, der bis zu vier mal so groß ist, wie bei einer kurzen Vertikalantenne ohne Dachkapazität.

Die Dachkapazität trägt aber nichts zur Abstrahlung der elektromagnetischen Welle bei. Dies geschieht nur durch den in der Grafik als Antenne angedeuteten vertikalen Draht, dessen elektrischer Querschnitt üblicherweise durch beispielsweise acht parallel geschaltete Drähte vergrößert wird. Trotz dieser Maßnahme ist der verkürzte Dipol gegenüber einer Antenne mit einer realen Antennenhöhe von etwa λ/4 im Wirkungsgrad benachteiligt.

Eine Dachkapazität besonderer Bauart wurde beim Sendemast des Deutschlandsenders in Herzberg (Elster) verwendet. Sie bestand aus einer innen begehbaren Linse mit einem Durchmesser von 25 m und einer Höhe von 4 m. Als Antenne diente ein 325 Meter hoher, gegen Erde isolierter abgespannter selbststrahlender Sendemast. Zur Verringerung der Erdverluste wurden um den Antennenfußpunkt strahlenförmig insgesamt 35 km verzinkte Bandeisen verlegt. Die Anlage wurde im Zweiten Weltkrieg zerstört und später demontiert.

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  Antenne des AFN in Hirschlanden (Ditzingen)

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  Spinnennetzartige Dachkapazität an der Spitze des Senders Hirschlanden (Ditzingen)

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  Spitze des Blosenbergturms mit Dachkapazität

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  Die linsenförmige Dachkapazität des Sendemast des Deutschlandsender III

Literatur

• Jürgen Detlefsen, Uwe Siart: Grundlagen der Hochfrequenztechnik. 2. Auflage, Oldenbourg Verlag, München Wien, 2006, ISBN 3-486-57866-9