Hallo,
ich habe mit einer abgestimmten Loopantenne (magnetische Antenne mit
einer Windung) an einem SDR experimentiert. Das ist interessant, aber
man muss viel von Hand abstimmen.
Irgendwo habe ich gelesen, dass es auch unabgestimmte magnetische
Antennen gibt.
Nun interessiert mich, wie so eine Antenne innen verschaltet ist.
Hier einige Vermutungen von mir:
-Die unabgestimmte magnetische Antenne besitzt keinen zusätzlichen
Parallel-Kondensator
-Sie wird deutlich unterhalb ihrer Eigenresonanzfrequenz betrieben
-Sie wird günstigerweise über einen Transformator (HF-Übertrager, der
hier "elektrische Restimpulse abfiltert") an eine aktiv verstärkende
Elektronik angeschlossen
-irgendwo innerhalb der Elektronik sitzt ein Tiefpassfilter, das dafür
sorgt, dass keine Signale mehr aus dem Bereich der Eigenresonanz der
Magnetantenne übertragen werden können (um Übersteuerungen vorzubeugen)
Treffen diese Vermutungen in etwa zu?
Robert M. schrieb:> Till schrieb:>> Warum benutzen manche Schaltungen einen symmetrischen Eingang?>> Um Intermodulationsprodukte 2. Ordnung zu minimieren.
Quatsch!
Eine "magnetic" Loop ist eine gegen Erde symmetrische Antenne. Man will,
dass nur die magnetische Feldkomponente einen Strom in der Schliefe
induziert. Die Auswirkungen der elektrischen Feldkomponente soll
minimiert sein. Die geht nur in dem man erdymmetrsich nur den
Gegentaktstrom an den Anschlussklemmen auswertet. Die Gleichtaktspannung
zwischen beiden Anschlussklemmen und Erde soll weitgehend unterdrückt
werden. Dies erreicht man mit einem gegen Erde symmetrischen
Differneneingang oder einem symmetrierenden Trafo.
Die Funktion einer aperiodischen Breitbandloop ist hier erläutert:
http://www.vlf.it/octoloop/rlt-n4ywk.htm
Marc Oni schrieb:> Dies erreicht man mit einem gegen Erde symmetrischen> Differneneingang oder einem symmetrierenden Trafo.
Stichwort "Symmetrierender Trafo":
Wie wird wohl die HFRAE 5162 von Schwarzbeck innerlich aufgebaut sein?
Die geschlossene Loop selber hat ja eine sehr geringe Impedanz
(milliOhm-Bereich).
Kann man davon ausgehen, dass bei dieser Antenne mit einem
Breitbandübertrager-Balun von wenigen milliOhm auf 50 Ohm
hochtransformiert wird (also von symm nach unsymm)?
50kHz - 30MHz ist auf jeden Fall ein großer Frequenzbereich für so eine
kleine Antenne mit 25cm Durchmesser. Gibt es hier irgendwelche "Haken",
z.B. sehr kleine Ausgangsspannung oder dass die Ausgangsspannung stark
von der Frequenz abhängt?
Hier noch ein paar Daten des Herstellers:
VLF-HF RX Loop
diam. 250 mm
0.05 - 30 MHz
1 turn
Transformer
http://schwarzbeck.de/Datenblatt/k5162.pdf
Till schrieb:> Marc Oni schrieb:>> Dies erreicht man mit einem gegen Erde symmetrischen>> Differneneingang oder einem symmetrierenden Trafo.>> Stichwort "Symmetrierender Trafo":>> Wie wird wohl die HFRAE 5162 von Schwarzbeck innerlich aufgebaut sein?> Die geschlossene Loop selber hat ja eine sehr geringe Impedanz> (milliOhm-Bereich).> Kann man davon ausgehen, dass bei dieser Antenne mit einem> Breitbandübertrager-Balun von wenigen milliOhm auf 50 Ohm> hochtransformiert wird
Eine aperiodische Loop wird im Quasikurzschluss betrieben. Der Strom aus
der Schleife ist über einen weiten Frequenzbereich unabhängig von der
Frequenz. Man geift also nicht die Spannung an den Klemmen ab (die ist
frequenzabhängig), sondern den Strom. Darum muss die Last einen
möglichst niederige Impedanz aufweisen.
Will man eine Loop im quasi-Kurzschluss an 50 Ohm betreiben, muss man
breitbandig aufwärts transformieren.
Till schrieb:
>Wie wird wohl die HFRAE 5162 von Schwarzbeck innerlich aufgebaut sein?
Das ist einfach ein Metallrohr, oben aufgetrennt, damit
man keine Kurzschlußwindung hat. Das Rohr dient als
Abschirmung, damit die Antenne nur auf Magnetische Felder
reagiert. Dann sind einige Windungen, vielleicht so
10 - 20 Windungen Draht durch das Rohr gefädelt.
Das ist schon alles. Die breitbandigkeit entsteht einfach
dadurch, daß sie Quasi im Kurzschluß betrieben wird,
wie "Marc Oni" schon schrieb. Also praktisch eine
absichtliche fehlanpassung.
>Kann man davon ausgehen, dass bei dieser Antenne mit einem>Breitbandübertrager-Balun von wenigen milliOhm auf 50 Ohm>hochtransformiert wird
Da werden so viel Windungen drinn sein, daß die 50 Ohm
des Empfängers quasi schon ein Kurzschluß bedeutet,
brauchst also kein Übertrager zwischen schalten.
Steht doch auch in der Beschreibung.
>Durch die passive Ausführung ist der Einsatz besonders>einfach: H-Felder ab 20 dBμA/m werden mit Mess-empfängern>(50 Ω Eingang, dBμV- Kalibrierung) zur Anzeige gebracht.
Wenn du wissen willst wieviel Windungen da drinn sind,
lege an die Antenne eine HF-Spannung und lege eine
Drahtschleife, also praktisch eine Windung mit gleichen
Durchmesser auf die Antenne und messe die Spannungen.
Dann kannst du es ausrechnen (Trafoprinzip).
Und noch was.
Till schrieb:
>Die geschlossene Loop selber hat ja eine sehr geringe Impedanz>(milliOhm-Bereich).
Da hast du einen Denkfehler, niederohmig ist nur der
Gleichstromwiderstand (milliOhm-Bereich). Die HF-Impedanz
ist sehr hoch, und wird um so höher je kleiner der
Gleichstromwiderstand ist.
Günter Lenz schrieb:> Die HF-Impedanz> ist sehr hoch, und wird um so höher je kleiner der> Gleichstromwiderstand ist.
Was ist "sehr hoch"?
Es gilt doch XL = omega x L = 2 x PI x f x L
Es sollte also heißen: "Je höher die Frequenz, desto höher ist die
Impedanz."
DH1AKF W. schrieb:
>Was ist "sehr hoch"?
Damit meine ich viel höher als der Gleichstromwiderstand.
>Es gilt doch XL = omega x L = 2 x PI x f x L>Es sollte also heißen: "Je höher die Frequenz, desto höher ist die>Impedanz."
Ja, ist richtig. Und wenn die Loop dann noch einen
Kondensator parallel hat, haben wir einen Schwingkreis,
der bei Resonanz einen Resonanzwiderstand hat. Und
der wird dann höher wenn der Gleichstromwiderstand
der Loop kleiner und damit die Güte besser wird.
Eine Loop ohne Kondensator hat auch noch eine
Eigenresonanz, weil es ja parasitäre Kapazitäten
zwischen den Windungen und zwischen den
Windungen und dem Abschirmrohr gibt. Aber die
wird hier durch die niderohmige belastung stark gedämpft.
Günter Lenz schrieb:> Dann sind einige Windungen, vielleicht so> 10 - 20 Windungen Draht durch das Rohr gefädelt.
Sicher, dass es mehrere Windungen sind?
> Hier noch ein paar Daten des Herstellers:>> VLF-HF RX Loop>> diam. 250 mm>> 0.05 - 30 MHz>> 1 turn>> Transformer>> http://schwarzbeck.de/Datenblatt/k5162.pdf
Weil in der Beschreibung des Herstellers ja "1 turn" steht - da wäre ich
von einer einzigen, geschlossenen Windung ausgegangen. Und dass im
Gehäuse ein Breitbandübertrager schon integriert ist. Aber das sind
reine Spekulationen.
Jedenfall sagt der Magnetlooprechner, dass eine 25cm-Loop mit 20
Windungen als oberste mögliche Frequenz irgendwas von 1MHz haben kann.
Günter Lenz schrieb:> Das ist einfach ein Metallrohr, oben aufgetrennt, damit> man keine Kurzschlußwindung hat.
Das soll wohl auch so gebaut sein, dass es relativ kapazitätsarm zum
Innenleiter ist.
So ein passives Teil mit Übertrager für 50-Ohm-Ausgang mal selber zu
bauen, würde mich schon reizen. Bräuchte aber noch ein paar Infos/Ideen,
wie der Transformator zu wickeln wäre. Unterste Grenzfrequenz sollte ca.
70kHz betragen und die oberste etwa 30MHz.
Primär einfach eine geschlossene Loop D = 0,25m durch einen geeigneten
Ringkernübertrager (also rechnerisch nur eine Windung) hätte
wahrscheinlich eine deutlich höhere untere Grenzfrequenz als 70kHz zur
Folge...?!
Moin Günter,
> Damit meine ich viel höher als der Gleichstromwiderstand.
Die HE 010 war / ist die Rahmenantenne zum Rohde&Schwarz-Peiler PA010.
Frequenzbereich von Längstwelle bis 30 MHz.
Die Besonderheiten:
1. Der Rahmen hat nur eine Windung zwecks Minimierung der Kapazität
zwecks Breitbandigkeit.
2. Der Ferrit, der auf der Primärseits nur ein Loch für den einen
Antennendraht hat - und auf der Sekundärseite viele Windungen. Damals
hatte ich anderes zu tun, als in die Konstruktionsunterlagen zu schauen.
Ciao
Wolfgang Horn
Marc Oni schrieb:> Quatsch!
Soll ich das als "alternativen Fakt" auffassen?
Marc Oni schrieb:> Dies erreicht man mit einem gegen Erde symmetrischen> Differneneingang oder einem symmetrierenden Trafo.
Im 2. Beitrag wird auf einer Schaltung verlinkt die sowohl einen
symmetrierenden Eingangsübertrager als auch einen Gegentaktverstärker
verwendet. Ein Eintaktverstärker würde es auch tun und trotzdem wurde,
aus gutem Grund, eine symmetrische Variante gewählt.
Günter Lenz schrieb:> Till schrieb:>>Die geschlossene Loop selber hat ja eine sehr geringe Impedanz>>(milliOhm-Bereich).>> Da hast du einen Denkfehler, niederohmig ist nur der> Gleichstromwiderstand (milliOhm-Bereich). Die HF-Impedanz> ist sehr hoch, und wird um so höher je kleiner der> Gleichstromwiderstand ist.
Till hat Recht. Wenn man sich das Ersatzschaltbild einer Loop betrachtet
ist das die Schleifeninduktivität (wenige µH) in Serie zu dem
Strahlungswiderstand (wenige Milliohm) und dem ohmschen
Verlustwiderstand.
Der bestimmende Faktor für den Kurzschluss-Strom ist also der induktive
Widerstand der Schleifeninduktivität. Die Breitbandigkeit einer Loop im
Quasikurzschlussbetrieb rührt daher, dass die in der Schleife vom
Magnetfeld induzierte Spannung mit der Frequnze zwar ansteigt, der Strom
durch die Schleife aber durch den ebenfalls mit der Frequenz steigenden
induktiven Widerstand der Schleife in gleichem Maße verringert wird. Der
Einfluss der Frequenz auf den Kurzschlusstrom kürzt sich raus - die
Antenne ist breitbandig.
Eine Loop ist am effektivsten, wenn sie nur eine Schleife aufweist, dann
hat sie das beste Verhältnis zwischen Loopfläche und Indduktivität (A/L)
Eine Mehrwindungsloop kommt was die Bandbreite betrifft immer schlechter
weg, als eine Loop mit einer Windung. Die Breitband-Messloops von
Schwarzbeck oder anderen haben nur ein Rohr als Loopschleife und nicht
etwa "mehrere Windungen, um auf 50 Ohm zu kommen" wie es vorstehend
kolportiert wurde.
Zurück uur passiven Breitband-50-Ohm-Loop:
Danke Marc Oni für die Erklärungen!
Wolfgang, das klingt, als hättest du mit solchen Antennen beruflich zu
tun gehabt!
Ich fasse zusammen:
Die Loop selber ist geschlossen und besteht aus einem Rohr (bessere
HF-Leitfähigkeit durch größere Oberfläche).
Die Loop geht durch einen Ringkern (also primär: einfach nur durch).
Der Ringkern hat dann sekundär mehrere Windungen aufgebracht. Das eine
Wicklungsende liegt auf Masse und am anderen Wicklungsende wird mit 50
Ohm ausgekoppelt.
Ich vermute, dass so ein Aufbau nicht im ganzen Frequenzbereich konstant
50 Ohm besitzt.
Würde für so einen Aufbau ein FT50-43-Ringkern in Frage kommen
(440nH/N^2 => 1 Wdg. = 400nH)?
Till schrieb:> Ich vermute, dass so ein Aufbau nicht im ganzen Frequenzbereich konstant> 50 Ohm besitzt.
Wenn man verstanden hast, dass die Antenne Strom liefern soll (keine
Spannung) und im Quasi-Kurzschluss betrieben werden soll, dann kann man
ermessen, dass der Eingangswiderstand des nachfolgenden Verstärkers
möglichst klein sein soll. Nicht unbedingt 50 Ohm, am besten nur wenige
Ohm
In der Regel bildet man so eine Loop als Aktivloop aus. Wobei der
Verstärker als Strom-Spannungswandler (Transimpedanz-Verstärker) wirkt.
Ohne Verstärker macht das für den Betrieb als Empfangsantenne keinen
Sinn, denn die abgegebenen Signalströme sind sehr sehr klein. Sie mögen
für EMV Feldstärkemessungen reichen, nicht jedoch für Fernempfang.
Hier zum Beispiel eine Anleitung:
https://dk4sx.darc.de/aktant1.htm
Danke für den Link!
https://dk4sx.darc.de/aktant1.htm
Ich hätte eher vermutet, dass man nicht direkt auf 50 Ohm
hochtransformiert, weil die Sekundärwicklung dann so groß wird, dass
sich schon Resonanzen im Empfangsbereich bilden.
Weil, ob man auf wenige Ohm hochtransformiert und dann verstärkt oder
auf 50 Ohm hochtransformiert und dann verstärkt, macht ja nicht so einen
großen Unterschied (wobei, erst hoch auf 50 Ohm und dann verstärken wäre
vermutlich rauschärmer).
https://dk4sx.darc.de/grafiken/bilder/aktantverst2.jpg
Warum hier die Mantelwellensperren?
Auf jeden Fall entnimmt man der Seite, dass der Aufbau eines geeigneten
Verstärkers nicht ganz trivial ist.
Wenn man sich dagegen noch mal diese Schaltung hier anschaut, ist die
Loop ja nicht geschlossen, also nicht im Quasikurzschlussbetrieb:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/334874/HF_Active_Loop_Antenna.pdf
Hier wird dann wohl nicht der frequenzunabhängige Strom verstärkt,
sondern die frequenzabhängige Spannung?!?
(Vermutung: niedrige f = kleinere Verstärkung)
Till schrieb:> https://dk4sx.darc.de/grafiken/bilder/aktantverst2.jpg> Warum hier die Mantelwellensperren?
Weil es eine Antenne ist, die gegen Erdptenzial symmetrisch sein muss,
um ihre charakteristischen Eigenschaften zu behalten. Also muss man
jeglichen Erdbezug für HF abtrennen. Genau das macht eine
Mantelwellensperre (= Gleichtaktdrossel/Strombalun)
Till schrieb:> Wenn man sich dagegen noch mal diese Schaltung hier anschaut, ist die> Loop ja nicht geschlossen, also nicht im Quasikurzschlussbetrieb:> https://www.mikrocontroller.net/attachment/334874/HF_Active_Loop_Antenna.pdf> Hier wird dann wohl nicht der frequenzunabhängige Strom verstärkt,> sondern die frequenzabhängige Spannung?!?> (Vermutung: niedrige f = kleinere Verstärkung)
Nicht alles was als Schaltung veröffentlicht wir, ist optimal geeignet.
Aber auch in dieser Schaltung wird nicht wie du meinst eine Spannung,
sondern der Strom verstärkt. Ein Transistor ist ein stromgesteuertea
Verstärkerelement, er verstärkt den Basisstrom.
Denke an das Ersatzschaltbild einer Loop: Sie stellt eine Quelle dar,
mit einem Innenwiderstand von wenigen Milliohm Strahlungswiderstand in
Serie zu einer Induktivität. Der gezeigte symmetrische
Differenzverstärker ist als auch in diesem Falle stromangepasst.
Nur der Strom aus eine Loop ist im Quasikurzschlussbetrieb
frequenzunabhängig. Die induzierte Spannung ist frequenzabhängig.
Hi, Till,
> Wolfgang, das klingt, als hättest du mit solchen Antennen beruflich zu> tun gehabt!
Als Elemente in Empfangssystemen, ja. Was man den Kunden vermitteln
will, das muss man auch selbst drauf haben.
> Die Loop selber ist geschlossen und besteht aus einem Rohr (bessere> HF-Leitfähigkeit durch größere Oberfläche).
Geschlossen: Ja. Rohr: Muss nicht, Draht und Koax-Kabel gehen auch,
wobei der Außenleiter schirmt und den Kapazitätsbelag erhöht.
>> Die Loop geht durch einen Ringkern (also primär: einfach nur durch).
Ja.
>> Der Ringkern hat dann sekundär mehrere Windungen aufgebracht. Das eine> Wicklungsende liegt auf Masse und am anderen Wicklungsende wird mit 50> Ohm ausgekoppelt.
mehrere Windungen: Ja. 50 Ohm: Eher nicht, sondern, wenn ich mich recht
erinnere, kam dann ein BFT66 in Basisschaltung. Der war gewählt wegen
Rauschen und wegen niedriger Eingangsimpedanz
Nach der Endstufe des Antennenverstärkers war dann wieder 50 Ohm.
>> Würde für so einen Aufbau ein FT50-43-Ringkern in Frage kommen> (440nH/N^2 => 1 Wdg. = 400nH)?
Ferrit klingt gut, weil kein Filter, sondern Trafo.
Allerdings habe ich mich gefragt, wie sich ein Balun mit einer Impedanz
weit unter 50 Ohm bauen ließe. Ich habe dazu aber noch keine Vorschläge
gelesen.
Ciao
Wolfgang Horn
Vielen Dank an euch für die Ausführungen!
Könnte man dann sagen, dass diese passive 50-Ohm-Ringantenne hier eher
für einen HF-Sniffer als für den Rundfunk/Afu-Empfang geeignet ist?
Schwarzbeck HFRAE 5162
http://schwarzbeck.de/Datenblatt/k5162.pdf
Dort steht, dass H-Felder ab 20dBμA/m aufgenommen werden können. Was
würde denn eine baugleiche Antenne mit einem Übertrager auf wenige Ohm
und anschließender Transistorverstärkung schätzungsweise schaffen?
Wolfgang H. schrieb:> kam dann ein BFT66 in Basisschaltung. Der war gewählt wegen> Rauschen und wegen niedriger Eingangsimpedanz
Der ist wirklich sehr rauscharm. Und nicht grade billig... ;)
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/44622/SIEMENS/BFT66.html
Ach, Till,
>> kam dann ein BFT66 in Basisschaltung.>> Der ist wirklich sehr rauscharm. Und nicht grade billig... ;)
Ach, das war doch noch die Zeit der Dampfradios. Es müßte doch längst
viel bessere Transistoren geben.
Ciao
Wolfgang Horn
Marc Oni schrieb:> Till schrieb:>> https://dk4sx.darc.de/grafiken/bilder/aktantverst2.jpg>> Warum hier die Mantelwellensperren?>> Weil es eine Antenne ist, die gegen Erdptenzial symmetrisch sein muss,> um ihre charakteristischen Eigenschaften zu behalten. Also muss man> jeglichen Erdbezug für HF abtrennen. Genau das macht eine> Mantelwellensperre (= Gleichtaktdrossel/Strombalun)
Dann müsste bei dieser Schaltung ja streng genommen auch noch eine
Mantelwellensperre am Ausgang vorhanden sein:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/334874/HF_Active_Loop_Antenna.pdf
Und am Eingang eigentlich auch...
Till schrieb:> Dann müsste bei dieser Schaltung ja streng genommen auch noch eine> Mantelwellensperre am Ausgang vorhanden sein:> https://www.mikrocontroller.net/attachment/334874/HF_Active_Loop_Antenna.pdf>> Und am Eingang eigentlich auch...
Am Eingang bestehen mehrere Möglichkeiten umd das Gegentaktsignal
zwischen den Loopklemmen abzunehmen und das Gleichtaktsignal gegen Erde
zu unterdrücken:
- ein symmetrischer Differenzverstärker
- ein Eingangstrafo
- Eine Gleichtaktdrossel (nenne es Mantelwellensperre oder BalUn)
Und richtig. An den Ausgang muss in jedem Falle eine Gleichtaktdrossel,
damit Ground des Versgtärkers vom Erdpotential des Kabelmantels
entkoppelt ist.
Marc Oni schrieb:> Und richtig. An den Ausgang muss in jedem Falle eine Gleichtaktdrossel,> damit Ground des Versgtärkers vom Erdpotential des Kabelmantels> entkoppelt ist.
Bei einer breitbandigen magnetischen Antenne von 50kHz bis 30MHz würde
das bedeuten, dass auch die untere Frequenz von 50kHz sicher zu
entkoppelt ist.
Kann man eine Gleichtaktdrossel/Mantelwellensperre als eine Art
Induktivität für Gleichtaktsignale auffassen?
Wie müsste eine Gleichtaktdrossel bemessen sein, um Gleichtaktsignale
von 50kHz noch ausreichend entkoppeln zu können?
Bei U-Tube gibt es Videos, bei denen Gleichtaktdrosseln für AFU mit
jeweils fünf Windungen plus fünf Windungen "von Gegenüber" bewickelt
sind (der Wicklungssinn bleibt erhalten, aber die Einspeisung für beide
Wicklungen besitzt umgekehrte Polarität, wenn ich das richtig sehe). Das
würde dafür sprechen, dass sich auf einem solchen Gebilde die
Gleichtaktstörungen gegenseitig auslöschen.
Ob hier auch noch eine induktive Komponente dazukommt? Oder löschen die
beiden Wicklungen in umgekehrter Polarität die Induktivität des
Gesamtgebildes aus?
Also wie hier:
http://2.bp.blogspot.com/_Yu1CtHcSjUs/TPHPVpP9GFI/AAAAAAAAAHo/RMjG8Wj7Ffk/s1600/ip%25C3%25B6huih.png
