WiMo 18011 Instructions manual

- 7 -

2m No. 18010

70cm No. 18011

X-Quad

Directional antennas for 2m or 70cm with

switchable polarisation

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]

Description

Assembly
Adjusting

- 8 -

Description

The X-Quad is a step forward basing on the well known boom quads. Its specially for amateur radio use designed
properties are:

• Polarisation is switchable (horizontal / vertical / zirkular right / zirkular left / diagonal)

• high gain in comparison with other antenna system through stacking effects

• short boom and simple construction

• Foremast mounting

The radiator is a stacked quad element. Compared to cross yagis all passive elements of a X-Quad (e.g. direc­tors, reflectors) are active elements which leads to high gain at compact size. Changing the antenna’s polarization
(H/V) is easily accomplished by choosing the proper feedpoint.

Polarizaion switching is done with a coax relay or with one our our remote-control polarisation switches mounted
near the antenna feed point, requiring a short feed line only.
With our special phasing harness the antenna can be configured for fixed circular polarisation, see the table
below.

All elements and the shield of the feedline are grounded, avoiding any problems with electrostatic discharge.
The connection of the both feeder lines is to be done with N-connectors, the case is waterproof sealed.

Boom and elements are fully made of aluminum. All screws, nuts, washers and the U-bolt of the mast clamp are
made of stainless steel and guarantee good contact and easy handling even after years on the roof.

The antenna design and make is protected under german patent law.

Technical Data

2m X-Quad

70cm X-Quad

elements per plane

12

18

gain

10,5

12,8

dBD

3-dB bandwidth horiz. (E)

47

36

degrees

vert. (H)

47

36

degrees

F/B ratio

19

21

dB

max. power

1500

1000

Watt

length

1460

1270

mm

height

730

220

mm

weight

2,3

1,6

Kg

wind load @ 160km/h (100mph)

74

48

N

connector

2xN-jack

2xN-jack

stacking distance

2,82

1,1

m

phasing harness for RHCP or LHCP

18047

18049

part no.

18010

18011

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]

- 9 -

Mounting

• Assemble the boom with 2 boomjoints, screw M6x35, lock washer, big washer M6 and lock nuts.

• Mount the radiator fully: loosen the 2 screws on the outside of the lower part of the radiator and re-screw them

after the upper part is set on the lower part of the radiator. The 70cm X-quad is delivered with a complete as­sembled radiator.

• Remove the 2 nuts M5 on the bolts of the connector case. Should you find any rubber seals, please remove
them too, they are not needed any more.

• put the radiator on the boom and fix it with the nuts removed in step before. the connectors have to point
backward (short side of the boom). the loose end of the radiator is to be fixed with a self tapping screw.

• Mount the reflector and director elements with the element clamps provided. 2 elements are mounted together
with one screw. Take care about the different element lengths: the 70cm X-Quad has only one director length,
the reflector element is longer. The 2m X-Quad has 3 different element lengths: the reflector is the longest,
the first director (nearest to the radiator) is shorter, the other 3 directors are the shortest with same lengths.

• Mount the mast clamp: the antennas are made for foremast mounting, the clamp will be mounted behind the
reflector element. Take care, the 2 N-jacks must be side by side, not above each other after the antenna is
mounted to the mast. When a glassfibre tube is used, the clamp may be set into the middle of the boom.

Each plane has its own feedline, when the antenna is mounted with both jacks facing downward to the rear
(connector case under the boom), the left N-jack is the horizontal plane and the right N-jack is the vertical plane.
See figure below.

Usually N-connectors are waterproof when they are mounted correctly. Anyway it’s helpful to seal the connectors
with self amalgating tape no. 23065.

Adjusting

Normally the antennas don’t require any adjustments. For fine tuning of SWR the ends of the first director must be

bended. Always bend both ends of the director like shown in the figure below. Bended to radiator: the resonant
frequency shifts downward, bend to second director the frequency shift upward.
Take care to use the right ends of the director, the adjustments of the 2 planes effect each other a bit.

As the bending is not easy to do, you may twist the flat material 90° like shown in
the picture. afterwards adjustments are much easier.

Seen from back of the antenna: right jack
is the vertical connector. For adjustment of
SWR in vertical plane, bend the left ends
of the first director to front or back of the
antenna.

parts list

2m-XQuad

70cm-XQuad

part No.

18010

18011

1

boom 1 1

2

radiator element complete

1

1

3

passive elements

10

16

4

mast clamp

1

1

5

fixed clamp

1

1

6

clamp for boom 20mm

1

1

7

U-bolts 1 1

8

element holder

10

16

9

DIN 84 screw M5x35

5

8

10

DIN 933 screw M6x12

2

2

11

DIN 7981 self tapping screw 3,5x9,5

1

1

12

DIN 127 lockwasher 5mm

7

10

13

DIN 127 lockwasher 6mm

4

4

14

DIN 9021 washer 6mm big

4

4

15

DIN 934 nut M5

7

8

16

DIN 315 wing nut M6

2

2

17

description 1 1

18

boomjoint (u-shape)

2

2

19

DIN 933 screw M6x12

2

2

20

DIN 985 lock nut M5

2

2

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]

H V

V

H

H

V

- 10 -

• When the X-Quads shall be used with fixed right hand circular polarisation both

planes are to be connected with a phasing harness. This harness is to be con­nected directly to both antenna feedpoints and is made of different cables with
different lengths. There is only one feedline required. This solution is cheap,
but fixes the antenna to either RHCP or LHCP. It is not possible to use the an­tenna with linear polarization. We provide plug-and-play phasing harnesses,
see the picture to the right.

• When the polarisation shall be switchable, our polarisation switchbox can

be used (only available for 2m). Two feedlines running down the mast are
required with exactly the same length. A short jumper is required between
switchbox and transceiver. The switching is done manually with the rotating
switch of the box.

• For remote-controlled switching we provide different switches for mast

mounting. Those switches come in waterproof boxes and are controlled
by a normal DC wire. The antenna connection is done with 2 short cables
and there is just a single feedline down to the shack.

switchable polarisations:

remote polarization switch

remote antenna switch

vertical

x

x

horizontal x x

RHCP

x

-

LHCP

x

-

Connecting our phasing harnesses.

The antenna must be assembled with the N-jacks facing down­ward and backward like shown on the picture on the right. For
RHCP the longer cable of the phasing line has to be connected to
the horizontal N-jack. If connectors are confused the antenna
has LHCP instead of RHCP, and thus a loss of more than 10dB if

the opposite station uses RHCP! take care....

Hint:

The black caps on the end of the connector box are only
needed in the moment the box is filled with seal. Should
they come out after years on the roof, the antenna's per­formance is not affected at all.

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]

horizontal connector

2m Nr. 18010

70cm Nr. 18011

X-Quad

Richtantennen für 2m oder 70cm mit

umschaltbarer Polarisation

xquad 05/13

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]

Beschreibung

Montageanleitung

Abstimmanleitung

- 2 -

Beschreibung

Die X-Quad stellt eine Weiterentwicklung der bekannten Mehrelement-Quads dar. Ihre speziell für den
Amateurfunk entwickelten, besonderen Eigenschaften sind:

• Umschaltmöglichkeit der Polarisationsebene (horizontal / vertikal/ zirkular rechts/zirkular
links/diagonal)

• Hoher Gewinn gegenüber anderen Antennenformen durch Stockungseffekt

• kurze Boomlänge und kompakter Aufbau

• Vormastmontage

Das Strahlerelement ist ein gestocktes Quadelement, das für lineare Polarisation mit einem Kreuz­schlitzstrahler zu vergleichen ist. Diesem gegenüber liegt der Vorteil der X-Quad jedoch in der Möglich­keit, sie durch einfache Änderung der Einspeisung für die jeweils gewünschte Polarisation optimal zu
nutzen: gegenüber einer Kreuzyagi sind bei der X-Quad alle Sekundärelemente (Direktoren, Reflekto­ren) aktiv, was den kompakten Aufbau ermöglicht.
Die Umschaltung erfolgt entweder durch ein Koaxrelais oder einem Fernumschalter direkt an der An­tenne, wobei dann nur ein Speisekabel erforderlich ist, oder an der Station unter Verwendung von zwei
Speisekabeln. Die Antenne kann durch eine Phasenleitung auch fest auf zirkularen Betrieb eingerichtet
werden (siehe unten).
Die Sekundär-Elemente sind bezogen auf das Strahlerelement diagonal angeordnet, was der Span­nungsverteilung auf diesem entspricht und die günstigsten Ergebnisse zeigt.
Bei Montage unter Dach ist die geringe Beeinflussung durch Fremdfelder - im Vergleich zu Yagianten­nen - hervorzuheben.

Sämtliche Elemente sind mit Boom und Kabelaußenmantel elektrisch leitend verbunden, wodurch
Störungen durch statische Aufladungen ausgeschlossen werden.
Der Anschluß der beiden Speisekabel erfolgt über N-Buchsen, das Gehäuse ist wasserdicht vergossen.
Boom und Elemente sind aus Aluminium.
Alle Schrauben, Muttern und Unterlagscheiben, sogar der U-Bügel und die Flügelmuttern an der Mast­schelle sind aus aus rostfreiem Edelstahl (V2A) und gewähren so selbst nach Jahren problemloses
Lösen.
Konstruktion und Ausführung der Antennen sind gesetzlich geschützt (DBGM).

Technische Daten

2m X-Quad

70cm X-Quad

Elemente je Polarisationsebene

12

18

Gewinn

10,5

12,8

dBD

Öffnungswinkel horiz. (E)

47

36

Grad

vert. (H)

47

36

Grad

Vor/Rückverhältnis

19

21

dB

Belastbarkeit

1500

1000

Watt

Länge

1460

1270

mm

Höhe

730

220

mm

Gewicht

2,3

1,6

Kg

Windlast bei 160km/h

74

48

N

Anschluß

2xN-Buchsen

2xN-Buchsen

Stockungsabstand

2,82

1,1

m

Best.Nr.

18010

18011

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]

- 3 -

Montage

• Boom mit 2 Boomverbindern, Schrauben M6x35, Scheibe M6, Sprengring M6 und Sicherungsmutter M6
zusammenbauen.

• Strahlerelement komplett montieren, dazu die zwei Blechschrauben außen am Strahlerunterteil lösen und
durch die bereits vorhandenen Löcher im Strahleroberteil wieder einschrauben. Bei der 70cm X-Quad ist der
Strahler bereits komplett montiert.

• 2 Muttern M5 auf den beiden Stehbolzen des Strahlergehäuses entfernen. Falls sich unter den Muttern
Gummidichtungen befinden, diese ebenfalls entfernen und wegwerfen.

• Strahler auf den Boom fädeln und so anschrauben, daß die N-Buchsen nach hinten (zum kürzeren Ende des
Booms) zeigen: zwei Schrauben mit Gewinde, eine Blechschraube für die noch lose Strebe des Strahlers.

• Reflektor und Direktoren zusammen mit den lose beiliegenden Verdrehsicherungen paarweise montieren.
Unterschiedliche Elementlängen beachten: bei der 70cm X-Quad sind alle Direktoren gleich lang, der Reflek­tor länger als die Direktoren. Bei der 2m X-Quad gibt es drei verschiedene Elementlängen: der Reflektor ist
das längste, der erste Direktor (direkt vor dem Strahler) ist etwas kürzer, die restlichen 3 Direktoren sind die
kürzesten Elemente und alle gleich lang.

• Mastschelle montieren. Die Antennen sind für Vormastmontage ausgelegt, die Mastschelle wird also hinter
den Reflektor auf den Boom montiert. Mastschelle so anschrauben, daß nach Montage der Antenne an den
Mast die beiden N-Buchsen nebeneinander, nicht übereinander, zu liegen kommen. Wenn ein Glasfibermast
verwendet wird, kann die Mastschelle auch im Schwerpunkt der Antenne montiert werden!

Die Einspeisung erfolgt über je ein Koaxkabel für jede Polarisationsebene. Wenn die Antenne so montiert wird,
daß der Anschlußkasten unter dem Boom sitzt und die beiden Anschlüsse nach hinten zeigen, dann ist der linke
Anschluß für horizontale, der rechte für vertikale Polarisation (siehe unten).
Obwohl N-Stecker, wenn sie richtig montiert sind, wasserdicht sind, empfehlen wir doch, die Anschlüsse der
Antenne mit etwas dauerplastischer Dichtungsmasse (z.B. TEROSTAT, KFZ-Zubehörhandel) oder selbstver­schweißendem Dichtungsband, Artikelnummer 23065 abzudichten.

Abgleich

Abgleich der Antennen ist normalerweise nicht erforderlich. Zur Feineinstellung des Stehwellenverhält­nisses können die Enden des ersten Direktors (direkt vor dem Strahler) paarweise verbogen werden.
Zum Strahler: Resonanzfrequenz sinkt, weg vom Strahler: Resonanzfrequenz steigt.
Für Horizontal- und Vertikalpolarisation sind unterschiedliche Enden des Direktors zuständig, siehe
Skizze. Die Einstellungen beeinflussen sich leicht gegenseitig.
Das Biegen geht etwas schwer, weil das Flachmaterial des Direktors über die breite Seite gebogen
werden muß. Falls doch größere Änderungen nötig sein sollten, kann man alle vier Enden des ersten
Direktors in der Nähe der Befestigung am Boom korkenzieherförmig um 90° verdrehen, der Abgleich ist

dann wesentlich einfacher. So:

Normalerweise werden jedoch nur
geringe Korrekturen erforderlich sein.

Von hinten auf die Antenne gesehen: rech­te Buchse ist der Vertikal-Anschluß. Zum
Einstellen des SWRs in der Vertikal-Ebene
die linken beiden Direktor-Enden nach
vorn oder hinten biegen.

Stückliste

2m-XQuad

70cm-XQuad

Art.Nr.

18010

18011

1

Boomrohr 1 1

2

Strahlerelement komplett

1

1

3

passive Elemente

10

16

4

Mastschelle .

1

1

5

Riegel 1 1

6

Boomrohrhalterung 20mm

1

1

7

U-Bügel 1 1

8

Boomverbinder (Stück)

2

2

9

DIN 933 Schraube M5x35

2

2

10

DIN 985 Sicherungsmutter M5

2

2

11

Verdrehsicherungen Alu

10

16

12

DIN 84 Schraube M5x35

5

8

13

DIN 933 Schraube M6x12

2

2

14

DIN 7981 Blechschraube 3,5x9,5

1

1

15

DIN 127 Federring 5mm

7

10

16

DIN 127 Federring 6mm

4

4

17

DIN 9021 Scheibe 6mm groß

4

4

18

DIN 934 Mutter M5

7

8

19

DIN 315 Flügelmutter M6

2

2

20

Beschreibung

1

1

H V

V

H

H

V

- 4 -

Stockung von gleichen Antennen

Der Antennengewinn kann erhöht werden, indem mehrere gleiche Antennen zusammengeschaltet
werden, die vertikal oder horizontal oder in beide Richtungen gestockt sind. Theoretisch ergibt jede
Verdoppelung einen Mehrgewinn von 3 dB, wenn der optimale Stockungsabstand eingehalten wird.
Beim Zusammenschalten von mehreren Antennen entstehen jedoch Nebenzipfel im Diagramm. Der in
der Tabelle angegebene Stockungsabstand stellt einen Kompromiß zwischen minimalen Nebenzipfeln
und optimalem Gewinn dar.

Zusammenschalten von gestockten Antennen

Was wird benötigt?
Zwei oder vier gleiche Antennen können über koaxiale
Anpaßtöpfe ebenenweise zusammengeschaltet werden; für
jede Ebene wird also ein Anpaßtopf benötigt. Die An­paßtöpfe übernehmen die nahezu verlustfreie Transforma­tion des Wellenwiderstandes von 12,5 oder 25  der paral­lelgeschalteten Antennen auf die erforderlichen 50 . Die Anschlußkabel vom Anpaßtopf zu den ein­zelnen Dipolen müssen exakt gleiche Länge haben, damit es nicht zu unerwünschten Phasendrehun­gen kommt!

Für H-förmige Antennenanordnungen sind unsere langen An­paßtöpfe besonders gut geeignet: der Anpaßtopf wird in der Mitte

des ‘H’ montiert, von den Enden führen die Zuleitungen symmet-

risch zu den einzelnen Antennen.

Es gibt auch einen Trick, zwei gestockte X-Quads mit EINEM 4-fach Anpaßtopf und OHNE zusätzliche

Phasenleitungen fest auf rechtsdrehende Zirkularposition zu verschalten; wer’s vorhat und nicht weiß
wie’s geht, bitte bei WiMo anrufen...

Überlegungen zur Zirkular-Polarisation

• Sollen X-Quads fest mit rechtsdrehender Zirkularpolarisation

betrieben werden, so ist zum Zusammenschalten der beiden
Ebenen eine Phasenleitung erforderlich. Diese wird direkt an der
Antenne montiert, besteht aus verschiedenen Koaxkabelabschnit­ten mit unterschiedlichen Längen und Wellenwiderständen und
sorgt zum Einen für den erforderlichen Phasenversatz der beiden
Ebenen, zum Anderen für die Anpassung an das 50 Ohm­Speisekabel (es ist nur ein Speisekabel erforderlich). Nachteil
dieser preiswerten Lösung: die Polarisation der Antennen ist fest
auf zirkular rechtsdrehend eingestellt und nicht mehr umschaltbar.
Für unsere X-Quads sind anschlußfertige Phasenleitungen mit
zwei N-Steckern für die Dipole und N-Buchse für die Speise­leitung erhältlich.

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]

- 5 -

• Wenn die Polarisation der Antennen umschaltbar bleiben soll, so

kann dazu unsere Polarisations-Umschaltbox (nur für 2m erhältlich)
verwendet werden; von der Antenne werden jetzt zwei gleichlange
Speisekabel bis zur Umschaltbox geführt. Von der Umschaltbox führt
ein kurzes Kabelstück zum Funkgerät. Duch den Drehschalter an der
Box kann nun die Polarisationsrichtung manuell geändert werden.

• Zum ferngesteuerten Umschalten der Polarisation werden unsere

Antennenumschalter oder unsere Polarisations-Fernumschalter
verwendet. Die wetterfeste Relaisbox wird am Mast oder unter
Dach befestigt. Zwei Eingänge für die beiden Antennenanschlüs­se, ein Ausgang für das Anschlußkabel zur Station.

Schaltbare Polarisationsrichtungen:

Polarisations-Fernumschalter

Antennen-Umschalter

vertikal

x

x

horizontal x x

zirkular rechts x -

zirkular links x -

Anschluß unserer Phasenleitungen

Die Antenne muß mit nach hinten zeigenden N-Buchsen montiert werden. Für rechtsdrehende
Zirkular-Polarisation ist dann das längere der beiden Kabel an den Horizontal-Anschluß der An­tenne anzuschließen.
Wenn die Anschlüsse vertauscht werden, erreicht man linksdrehende statt rechtsdrehende Polari­sation. Abhängig von der Polarisation der Gegenstation kann sich durch diesen Fehler eine Zu­satzdämpfung von weit über 10 dB ergeben!

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]

Horizontal-Anschluß

- 6 -

Dimensionierung von selbstgefertigten Phasenleitungen

Die Phasendrehung zwischen den Ebenen muß für
zirkulare Polarisation 90 Grad (/4) betragen.

Bei den 2m X-Quads entspricht dies einer Kabel­länge des 50 -Kabels von 341 mm (bei Koaxkabel
mit PE-Isolation, Verkürzungsfaktor 0,66).
Wer lieber in Längen rechnet: Die Wellenlänge bei
145 MHz ist 2070 mm. /4 für die Zirkularpolarisation: 517,5 mm. Mal Verkürzungsfaktor 0,66 ergibt Ka­bellänge 341 mm.
Für 70cm ist die erforderliche Kabellänge 113 mm.

Strahlungsdiagramme

Horizontaldiagramme. Bei Anbringung der Antenne höher als 5 Wellenlängen über Grund sind Horizontal- und Vertikal­diagramm praktisch deckungsgleich.

Hinweis

Je nach Justierung unserer Ausgießvorrichtung kann es vorkommen, daß die beiden schwarzen Plastik-Kappen an den Enden
des Anschlußkastens der Antenne nicht vollständig eingesteckt sind. Die Kappen dienen jedoch nur als Hilfe beim Ausgießen
des Anschlußkastens; dieser Schönheitsfehler ist deshalb mechanisch und elektrisch ohne Belang.

Zubehör

18088 Polarisations-Umschaltbox für 2m
18047 Phasenleitung anschlußfertig für 2m-XQuads
18049 Phasenleitung anschlußfertig für 70cm-XQuads
18075 Antennen-Fernumschalter 0-500 MHz
18077 Antennen-Fernumschalter 0-1300 MHz
18080 Polarisations-Fernumschalter 2m, 300 Watt PEP
18081 Polarisations-Fernumschalter 2m, 800 Watt PEP
18082 Polarisations-Fernumschalter 70cm, 200 Watt PEP
18083 Polarisations-Fernumschalter 70cm, 600 Watt PE

WiMo Antennen und Elektronik GmbH

Am Gäxwald 14 D-76863 Herxheim Tel.[phone] FAX: 966811

http://www.wimo.com e-mail: [e-mail]