Schmetterlingsantenne

Der Begriff Schmetterlingsantenne wird im deutschen Sprachraum für mehrere unterschiedliche Antennenbauformen verwendet, die alle den geöffneten Flügeln eines Schmetterlings ähneln.

Spreizdipol bzw. Schmetterlingsdipol (oben) und Batwing-Antenne (unten)

Schmetterlingsdipol

Diese Dipolantenne ist ein Flächendipol und wird auch Spreizdipol genannt. Man kann sich diese Antenne wie eine Drahtantenne mit Endkapazitäten vorstellen oder als doppelten Drahtfächer. Durch die Ausbildung als Fläche verringern sich die Verluste bzw. vereinfacht sich die Konstruktion. Die elektrische Länge beträgt bei der unteren Frequenzgrenze λ/2 (Halbwellendipol) und bei der oberen mindestens λ (Ganzwellendipol). Durch den Spreizwinkel verstetigt sich die Speisepunkt-Impedanz bei dieser und auch bei weiter steigender Frequenz (Winkelprinzip). Die Bandbreite dieser besonders beim UHF-Empfang üblichen Antennen beträgt praktisch etwa 2:1 und überstreicht so das gesamte Frequenzband IV/V.

Den Namen Schmetterlingsdipol erhielt diese Antenne durch die Übersetzung des englischen Namens Butterfly-Antenna. Es ist eine lineare Antenne für Breitbandanwendungen und trotz der Flächenausbildung des Dipols keine Flächenantenne.

Batwing-Dipol

Eine weitere flügelförmige Antenne ist die Batwing-Antenne. Merkmal ist der Schlitz zwischen den beiden an den Enden miteinander verbundenen Flächen. Somit zählt diese Antenne bereits zu den Flächenantennen.

Die Funktion des Batwing-Dipols kann man sich erklären, indem man sich an den Speisepunkten eines Spreizdipols zwei an den Enden kurzgeschlossene λ/4-Leitungen vorstellt. Die Flächen des Spreizdipols werden dann bis zu den Leitungsenden vergrößert. Der sich bildende Schlitz ist wie auch die λ/4-Leitungen in Resonanz (siehe auch Schlitzantenne). Die weiteren Schlitze in der Fläche verbessern die Stromverteilung und das Frequenzverhalten. Die kompakte Fläche kann durch eine Gitterkonstruktion ersetzt werden, die Ecken können abgerundet werden – so entsteht das typische Aussehen von Fledermausschwingen, das der Antenne den Namen gab.

Turnstile- und Superturnstile-Antenne

Superturnstile-Antenne auf dem MW-Hauptsendemast des Rundfunksenders Mühlacker, Deutschland

Um eine annähernde Rundstrahlcharakteristik in der Horizontalebene zu erhalten, werden zwei Batwing-Dipole wie ein Kreuzdipol zusammengesetzt und beide Dipole mit einem Phasenunterschied von 90° gespeist. Da deswegen eine zirkulare Polarisation entsteht, werden zwei solcher gekreuzten Batwings übereinander montiert. Ein Antennenpaar wird mit linksdrehender zirkularer Polarisation und das zweite Paar mit rechtsdrehender zirkularer Polarisation ausgestattet. Die Summe beider Antennenpaare bewirkt im Fernfeld ein vertikal linear polarisiertes magnetisches Feld und ein horizontal linear polarisiertes elektrisches Feld. Diese Konstruktion erhielt den Namen Turnstile-Antenne.

Für den kommerziellen Einsatz als Rundfunksendeantenne werden mehrere solcher Ebenen übereinander gestockt. Diese Konstruktion erhielt den Namen Superturnstile-Antenne und ist an vielen Sendetürmen, wie zum Beispiel dem Berliner Funkturm und dem Sendemast in Mühlacker, zu sehen.

Schmetterlingsdipol als Behelfsantenne für DVB-T

Literatur

• Alois Krischke: Rothammels Antennenbuch. 11. Auflage, Franckh-Kosmos-Verlags-GmbH, Stuttgart 1995, ISBN 3-440-07018-2
• Jürgen Tech: Antennen zum Selbstbauen. 2. Auflage, frech-Verlag GmbH + Co Druck KG, Stuttgart, 1980, ISBN 3-7724-0301-8