Forum: HF, Funk und Felder Auswirkungen von Größe des Ferritkerns in Ferritkernantenne


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von A. D. (egsler)


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Ich würd gerne meinen ersten Funkempfänger bauen, und zwar für das DCF77 
Signal.
Bei der Suche nach Informationen zur Auswirkung der Größe des 
Ferritstabes komme ich aber recht schnell an meine Grenzen, irgendwie 
finde ich da nicht viel Hilfreiches.
Ich hab diesen Blogeintrag gefunden, der ein paar Antennenwerte 
vergleicht:
https://blog.blinkenlight.net/experiments/dcf77/dcf77-receiver-modules/

Aber ich find nichts, wo wirklich mal quantitativ beschrieben wird, wie 
sich ein längerer oder ein dickerer Stab auswirkt. Von dem Blogpost oben 
geht aus den Marketingwerten der verwendeten Antennen von HKW hervor, 
dass die 40mm, 60mm und 100mm langen Antennen jeweils 43mV, 64mV und 
97mV Ausgangsspannung erzeugen, bei jeweils konstantem Durchmesser von 
10mm.
Daher scheint die Länge des Stabs eindeutig proportional zum 
eingefangenen Signal zu sein.
Andererseits halten die drei Antennen die Induktivität alle fix bei 
897µH. Wenn ich die Datenblätter der Ferrite richtig verstehe, scheint 
das Verhältnis der Länge zum Durchmesser den µr-Wert signifikant zu 
beeinflussen, d.h. die längeren Stäbe brauchen vermutlich weniger 
Windungen. Hat dies auch einen Einfluss auf das Signal?

Also kann man generell grob annähern, dass die empfangene Spannung in 
etwa linear mit der Länge des Ferritstabs ansteigt, wenn die 
Induktivität konstant gehalten wird?
Und hat ein größerer Durchmesser die gleiche Auswirkung? Größerer 
Durchmesser = mehr eingefangene Feldlinien?

Ich würde einfach gerne grob abschätzen können welche Abmaße der Antenne 
sinnvoll sind und welche Verstärkung ich im Anschluss benötige.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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A. D. schrieb:

> Ich würde einfach gerne grob abschätzen können welche Abmaße der Antenne
> sinnvoll sind und welche Verstärkung ich im Anschluss benötige.

Nimm Fertigmodul mit Antenne, dann bekommste gleich das demodulierte 
Signal: https://www.pollin.de/p/dcf-empfangsmodul-dcf1-810054?etcc_med

Und wichtiger als die Länge ist die korrekte Aussrichtung zur Quelle.

Falls dir der Sinn auf brachiale Lösungen sthet, kannst die Stäbe auch 
bündeln:

* https://swling.com/blog/wp-content/uploads/2021/12/pict4.jpeg
* 
https://www.robotrontechnik.de/html/forum/thwb/showtopic.php?threadid=19645&highlight=ferrit&s=f8b9d1fbdaec4251630a7d57ce5da90b

von G. O. (aminox86)


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Hallo,


in den UKW-Berichten wurde 1984 die Berechnung und der Aufbau sowohl 
einer Ferritantenne als auch einer Rahmenantenne speziell fuer den 
Empfang von DCF77 beschrieben. Ebenso wurden beide Antennen miteinander 
verglichen und die entsprechenden Messergebnisse veroeffentlicht. 
Einfach mal gezielt suchen.

mfg

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Und hat ein größerer Durchmesser die gleiche Auswirkung? Größerer
> Durchmesser = mehr eingefangene Feldlinien?

Feldlinien sind doch eher ein Erklärungsmodel als real, man könnte das 
Induktionsgesetz heranziehen um den magnetischen Fluß in Bezug auf die 
Antenne zu optimieren.
Daneben betrachtet man das Ganze auch gerne als Schwingkreis der auf die 
Empfangsfrequenz resonant betrieben wird. Dann hat man gleich das 
Abstimmfilter inklusive.

DCF77 wird hier immer wieder diskutiert:
* Beitrag "DCF77 Antenne Feldstärke"
* http://www.gunthard-kraus.de/DHBW/Projekt%209_DCF77-Empfang_2016.pdf

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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von Rainer W. (rawi)


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Bradward B. schrieb:
> Feldlinien sind doch eher ein Erklärungsmodel als real ...

Feldlinien sind eine Darstellung des Feldes und das ist höchst real, 
auch wenn du es selber mit deinen Sinnen nicht wahrnehmen kannst.

von Uwe (neuexxer)


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Feldlinien sind natürlich ein Modell für das "Feld".
Aber ein sehr praktisches.
---
Die Spannung, die die Ferritantenne liefert, ist natürlich grösser,
wenn der Stab länger ist.
Dann werden nämlich mehr "Feldlinien" aus der Luft "umgebogen"
und durch den Stab geleitet.
(Weil dessen magnetischer Widerstand viel kleiner ist.)

Oberes Bild in:
https://ardf.darc.de/technik/junior80/grafik/svf7hf7j.gif

von Arno R. (arnor)


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A. D. schrieb:
> Daher scheint die Länge des Stabs eindeutig proportional zum
> eingefangenen Signal zu sein.

Häh?
Der Ferritkern ändert seine Länge in Abhängigkeit vom empfangenen 
Signalpegel? Das meinst du sicher andersrum, oder?

Ich kann dir einen Anhaltspunkt geben:

Beitrag "Re: SAQ Minimalempfänger"

Der Ferritstab war 160mm mit 200Wdg 0,5mm Cul, dazu die 3n3 und den 
Q-Multiplier. 400mVss in über 400km Entfernung kann man wohl gelten 
lassen.

: Bearbeitet durch User
von A. D. (egsler)


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Ah sehr cool, die verlinkten Artikel der UKW-Berichte sehen schon mal 
sehr spannend aus, vielen Dank dafür.
Das pdf vom Gunthard Kraus werd ich mir ebenfalls mal anschauen.

von Arno R. (arnor)


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Arno R. schrieb:
> Der Ferritstab war 160mm mit 200Wdg 0,5mm Cul, dazu die 3n3 und den
> Q-Multiplier.

Hier noch ein Bild vom konkreten Aufbau:

Beitrag "Re: Längstwellenempfänger bauen? (z.B. SAQ 17,2kHz)"

von A. D. (egsler)


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Arno R. schrieb:
> 400mVss in über 400km Entfernung kann man wohl gelten
> lassen.

Uh 400mVss sind schön, sieht auch auf dem Oszi-Bild 1A aus. Sowas würd 
ich mir mal als Ziel setzen für das Projekt. Mal schauen wo ich lande ;)
Wie empfindlich war der Empfänger auf falsche Ausrichtung? Also hast du 
noch irgendetwas gesehen, wenn der Stab direkt nach Frankfurt gezeigt 
hat?

PS: Ja, die Abhängigkeit oben im Post war etwas verquer beschrieben, 
natürlich meinte ich dass die Signalstärke bei größerer Antenne besser 
wird, nicht andersrum ;) Wobei, so eine Pinocchio-Antenne hätte doch 
auch was :D

von Arno R. (arnor)


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A. D. schrieb:
> Wie empfindlich war der Empfänger auf falsche Ausrichtung? Also hast du
> noch irgendetwas gesehen, wenn der Stab direkt nach Frankfurt gezeigt
> hat?

Naja, bei komplett falscher Ausrichtung empfängt man natürlich praktisch 
nichts mehr, das hat mit dem Empfänger wohl eher weniger zu tun, sondern 
mit dem in der Antenne induzierten Signal. Aber soweit ich mich erinnere 
war da immer noch ein (ganz) klein wenig zu sehen.

von Lu (oszi45)


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Die Spule meiner DCF77 Armbanduhr ist nur ca. 1cm und empfängt trotzdem. 
Interessant ist nicht nur die Spannung des empfangenen Signals, sondern 
auch seine Brauchbarkeit bei der digitalen Auswertung. Viele 
Impulstelegramme werden durch andere Störer in der Nähe (wie 
z.B.Schaltnetzteile) stark beeinflusst!

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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> Also kann man generell grob annähern, dass die empfangene Spannung in
> etwa linear mit der Länge des Ferritstabs ansteigt, wenn die
> Induktivität konstant gehalten wird?
> Und hat ein größerer Durchmesser die gleiche Auswirkung? Größerer
> Durchmesser = mehr eingefangene Feldlinien?

Im Rothammels Antennenbuch steht zu Ferritstabantennen:

" meist einen Durchmesser von 8 mm oder 10 mm, ihre Länge beträgt 
65...200 mm. Das optimale Längen/Durchmesser Verhältniss wird mit 
16...20 angegeben"

Das ist jetzt nicht speziell für DCF77 geschrieben, das findet sich im 
Abschnitt zu Fuchsjagdpeilantennen. Weiter hinten im Wälzer steht, das 
das  dort Geschriebene auch für die Ferritantennen im Rundfunkempfänger 
(LW, MW) gilt.

IMHO sollte man sich mehr auf die Spulenberechnung (L) konzentrieren. 
Die Resonanzfrequenz kann man auch gut mit Oszii und Sinusgenerator 
ausmessen. Damm pappt man eben Kermik-Kondensatoren dran bis es passt. 
Oder bedient sich eines Trimm-Kondensators.

Zur Wickeltechnik finden sich dort ein paar Erfahrungswerte:
Beitrag "Ferritstab bewickeln"

Da ein Bauvorschlag für aktive und passive Antenne aus dem Funkamateur:
https://www.box73.de/file_dl/bausaetze/BX-176_ANT.pdf

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)



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Bradward B. schrieb:
> Nimm Fertigmodul mit Antenne, dann bekommste gleich das demodulierte
> Signal:

Das war nicht seine Frage! Das Ausgangssignal dieser Module ist nicht 
sonderlich gut, sowohl btgl. Signallänge als auch Jitter.

Lu schrieb:
> Die Spule meiner DCF77 Armbanduhr ist nur ca. 1cm und empfängt trotzdem.

Und das sogar noch in einem Metallgehäuse, mir ein Rätsel.

A. D. schrieb:
> natürlich meinte ich dass die Signalstärke bei größerer Antenne besser
> wird, nicht andersrum

War klar, aber ...

Der Anhang basiert auf einem Entwurf der PTB. Die Empfänger sind 
ziemlich schmalbandig. Ich hatte die Antenne auf einem nicht-isolierten 
Dachboden hängen und Ärger mit der Temperaturdrift des abgestimmten 
Schwingkreises gefangen!

von Al (almond)


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Manfred P. schrieb:
> Und das sogar noch in einem Metallgehäuse, mir ein Rätsel.

Kommt auf das Metall an.

von Bradward B. (Firma: Starfleet) (ltjg_boimler)


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>> Die Spule meiner DCF77 Armbanduhr ist nur ca. 1cm und empfängt trotzdem.
>
> Und das sogar noch in einem Metallgehäuse, mir ein Rätsel.

Auch deshalb ist die Antenne bei der ursprünglichen Funkarmbanduhr im 
Armband untergebracht. Da muss man nicht rätseln, nur nachdenken oder 
nachschauen:

https://uhrforum.de/threads/junghans-mega-1-mit-defekter-antenne.344756/
https://de.wikipedia.org/wiki/Junghans_Mega

: Bearbeitet durch User
von Uwe (neuexxer)


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> Die Spannung, die die Ferritantenne liefert, ist natürlich grösser,
> wenn der Stab länger ist.

Es geht natürlich um die Leistung, die die Antenne liefert.
Und die hängt davon ab, wieviele "Feldlinien" durch den Stab gehen.

von Monk (roehrmond)


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Manfred P. schrieb:
> Das Ausgangssignal dieser Module ist nicht sonderlich gut, sowohl btgl.
> Signallänge als auch Jitter.

Dann verbessere deren Stromversorgung, denn davon hängen diese Module 
erheblich ab. Zum Test kann man zwei AA Zellen verwenden.

: Bearbeitet durch User
von Arno R. (arnor)


Angehängte Dateien:

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A. D. schrieb:
> Also kann man generell grob annähern, dass die empfangene Spannung in
> etwa linear mit der Länge des Ferritstabs ansteigt, wenn die
> Induktivität konstant gehalten wird?
> Und hat ein größerer Durchmesser die gleiche Auswirkung? Größerer
> Durchmesser = mehr eingefangene Feldlinien?

Diese Fragen hatte ich mit vor längerer Zeit auch mal gestellt und 
daraufhin meine Ferritstäbe vermessen. Alle Stäbe wurden mit 51Wdg 
betrieben, die auf ein PVC-Röhrchen gewickelt waren, welches jeweils 
mittig auf den Stab geschoben wurde. Sender war ein 160mm-Stab in 1m 
Entfernung, parallele Ausrichtung, gleiche Wicklung.

Obwohl deutlich verschiedene Längen und Materialien vorlagen, variieren 
die AL-Werte nur wenig. Die empfangene Signalspannung wächst etwa linear 
mit der Stablänge.

Um den Durchmesser zu verändern, habe ich auf die Stabenden jeweils 
einen Ringkern 10x22x15mm (di, da, L) aufgesteckt und den Signalpegel 
ebenfalls gemessen. Bei kurzen Stäben brachte das ~20%, bei langen nur 
~10% Zuwachs. Siehe Anhang.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Monk schrieb:
>> Das Ausgangssignal dieser Module ist nicht sonderlich gut, sowohl btgl.
>> Signallänge als auch Jitter.
> Dann verbessere deren Stromversorgung, denn davon hängen diese Module
> erheblich ab. Zum Test kann man zwei AA Zellen verwenden.

Du musst nicht wiederholt darstellen, dass Hardware nicht zu Deiner 
Kompetenz gehört.

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