Die Gammamatch-Einspeisung der Loopantenne muss regelmäßig gewartet werden!
Zwischen Edelstahlkontakten und Kupferrohr bildet sich mit der Zeit eine isolierende Schicht durch Korrosion
Messung von Schleifenwiderständen mit einer einfachen DIY-Wechselstrom-Widerstandsmessbrücke
Aktuell: Messung von verschiedenen Litzenleitern die zum Bau von Drahtantennen verwendet werden, von neuen Hightech-Produkten, "normalen Drähten", etwa 30 Jahre alten Litzen, bis hin zu Feldkabeln (Militaria) und exotischen Drähten. Messung des HF-Widerstands von Weichkupferrohren mit welchen Loopantennen gebaut werden können. Siehe weiter unten.
Diese Internetseite ist auch noch eine kleine Datenbaustelle, häufige Änderungen möglich.
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Die Widerstandsmessung entlang der roten Linie offenbart mögliche Kontaktprobleme durch Übergangswiderstände.
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R1 besteht aus 10 Stück Metallfilmwiderstand 10 Ohm 0,25W / 1% parallel geschaltet
Wer ein NF/HF-Millivoltmeter mit hochohmigem Eingang hat, das bis zu etwa 100µV kleine Pegel messen kann und das bis zu einer Grenzfrequenz von etwa >=5MHz, kann damit auch MilliOhm-Werte messen. Siehe Schaltbild.
Typisches Messbeispiel: ein KFZ-Relais mit Hochstrom-Kontakten
an einem neuen Relais messe ich am Ruhekontakt die 2,8mOhm,
abzuziehen R* mit 1,1mOhm, ergibt 1,7mOhm für den Kontaktwiderstand..
Kaum sichtbare Oxyd- und Sulfid-Schichten lagern sich auf dem blanken Metall ab und führen zu unerwünschten Verlustwiderständen.
Bei magnetischen Loops mit Direkteinspeisung (Gamma-Match-Variante) kann durch Messung des Schleifenwiderstands von hinter dem Ankoppelkondensator C2, über
die Einspeiseleitung und den Ankopplungs-Schieber gegen Masse (rote Linie) geprüft werden auf mögliche Übergangswiderstände.
Bei sauberen Kontaktfedern und mit Spiritus gereinigten und polierten Schleiferbahnen, ergibt sich ein Wert von knapp 0,020 Ohm. Die Brücke arbeitet im
Grundausbau mit 50Hz-Wechselstrom.
Durch ein Glühlämpchen 15V/3W wird ein etwas stabilisierter Wechselstrom über die Kelvin-Klemmen in die zu messende Stelle eingespeist und
unmittelbar dort der am Verlustwiderstand anstehende Spannungsabfall Ux abgegriffen. Das NF/HF-Millivoltmeter wird über ein BNC-Kabel angeschlossen,
die BNC-Buchse ist auf einem Stück Plexiglas isoliert montiert, dabei sieht man auch die Glühlampe leuchten wenn der Meßstrom fließt.
Die Spannung am 1 Ohm-Widerstand R1 ergibt den Strom Ix in Ampere. Die Berechnung des Quotienten Ux/Ix ergibt den zu messenden Verlustwiderstand.
Die Widerstände der Messleitungen kompensieren sich dabei raus.
Der zulässige Messbereich reicht von R* (etwa 1mOhm) bis gut 30 Ohm, vom errechneten Quotienten ist stets noch R* zu subtrahieren. Das fertige Paar
Kelvin-Klemmen und Kabel kann von amazon (SODIAL 1) für gut 10Euro versandkostenfrei erworben werden.
Die Unterschiede bei den Messergebnissen, ob nun mit DC, oder eben mit 50Hz AC gemessen, sind gering. Messen von kleinen Widerstandswerten bedeutet Messen
kleiner Spannungen. Bei unterschiedlichen Metallen stellt die materialabhängige Kontaktspannung eine große Fehlerquelle dar. Viel einfacher, weniger
aufwändig und vielleicht sogar genauer, geht es jedoch mit 50Hz AC. Bei einer DC-Messung existieren mehr Fehlerquellen und man müßte richtig
Strom, also >ca.10 Ampere durch das Messobjekt fließen lassen, welches sich davon erwärmt und der Widerstand steigt. Keine gute Lösung!
Dieses DIY-Messmittel kann auch zum Bestimmen des "tatsächlichen" ohmschen Leiterwiderstands eines 1m langen Probestücks Antennenlitze oder eines Antennen-Loops verwendet werden. (Skin-Effekt bei 50Hz bei wikipedia.org nachlesen, wesentlich geringere Eindringtiefe bei HF ab 1,8MHz: <<100µm !)
Verschiedene Metalle in Kontakten sollte man immer vermeiden ! (Kontaktkorrosion)
In die Edelstahl-Klammer des Anpass-Schiebers wird daher ein Streifen Cu-Folie eingelegt, somit besteht der Schleifkontakt nur aus reinem Kupfer,
die Edelstahl-Klammer sorgt für den nötigen mechanischen Kontaktdruck.
Mit der Zeit entsteht auf dem blanken Kupfer eine zuerst noch unsichtbare Sulfidschicht, welche jedoch bereits erhebliche Auswirkungen auf die Resonanzstelle
hat und man denken kann, etwas ist kaputt an der Loopantenne, die Resonanz ist weg, die Anpassung fehlt, die Antenne versagt ihren Dienst. Pflege der Metall-
Oberfläche im Kontaktbereich des Anpass-Schleifers ist regelmäßig nötig.
Alternative Kontaktpflegemittel vom Mikrofasertuch zum Polieren bis zu verschiedenen Kontaktsprays zum Lösen von Oxyd- und Sulfid-Schichten befinden sich
in der Erprobung. Wichtig ist ein Mittel zu verwenden, welches Sulfidschichten vom Kupfer entfernt. Etwas Küchenkrepp, das Mittel auftragen/kräftig reiben
und man sieht die typische türkiese Färbung (im Volksmund Grünspan genannt) dieser abgeriebenen Kupferverbindungen auf dem Krepppapier.
Gut zu wissen ...
Auch das weiter oben gezeigte, eingangsseitig eingesetzte Umschaltrelais S2, (schaltet in Ruhelage das Funkgerät auf die Loopantenne, der Arbeitskontakt
legt das NanoVNA an den Loop) zeigt nunmehr im 5.Betriebsjahr zunehmende und instabile Kontaktwiderstände. Man kann den Arbeitskontakt, der nie Leistungen
schaltet, jedoch durch Frittung sanieren, dazu wird ein Gleichstrom (12V mit 100 Ohm Vorwiderstand) über den Arbeitskontakt geschickt und man läßt
es gut ein Dutzend mal klappern. Dann ist der Kontakt elektrisch gereinigt. Hier hilft auf Dauer dann eines Tages doch nur ein Austausch. Das verwendete KFZ-Relais
mit 40A-Kontakten ist preiswert (ca.3Euro/St.) bei Pollin, amazon oder ebay zu finden.
Dieses relativ einfache "Messgerät" mißt mit 50Hz und liefert daher auch nur Anhaltspunkte für Übergangswiderstände und hilft so,
unerwünschte Fehlerstellen zu finden.
Aufgrund der relativ hohen Eindringtiefe bei 50Hz und der dazu vergleichbar geringen und frequenzabhängigen Eindringtiefe auf den HF-Frequenzen,
darf man die Messergebnisse demnach nicht falsch interpretieren. Sowohl der Gleichstrom- also auch der AC-Widerstand Z(50Hz) sagen noch recht wenig über
den HF-Widerstand eines Leiters, Relaiskontakts, oder einer Antennenlitze aus. Verantwortlich dafür ist der Skin-Effekt.
Hat man schon mal eine Messeinrichtung zum Messen von kleinen Widerständen im Milliohm-Bereich, so liegt es nahe, auch mal die verschiedenen marktgängigen
Antennenlitzen und dazu noch einige "Exoten" zu untersuchen. Die heute erhältlichen Antennenlitzen sind zum Teil echte high-tech-Produkte in verschiedenen
Varianten und optimiert für unterschiedliche Einsätze von der stabilen Ausführung für hohe Leistung und hohe Zugkräfte bis hin zur
leichten, portablen Anwendung und sogar eine kaum sichtbare Litze gibt es angeboten.
Messungen an Antennenlitzen
Einige Autoren schreiben im Internet über Antennenlitzen, gefertigt aus unterschiedlichen Metallen, Legierungen, Beschichtungen-, Kupfer-, Bronze- und
Stahldrähte, zum Teil speziell beschichtete. Ferner über Stahllitzen unterschiedlicher Permeabilitäten, mehr oder weniger starke magnetische
Eigenschaften. Aber was nützt das ?
Für die Praxis bringt diese Information allerdings wenig, als OM der Praxis will man doch nur wissen, ob die jeweilige Litze auch gut "funkt". Daher
wähle ich den Ansatz, mittels geeigneter Messungen, die fraglichen Antennenlitzen zu beurteilen. Dazu erscheint ein Beitrag im CQDL Heft 11/2022 und
eine Fortsetzung Teil 2 in CQDL 01/2023.
Zuerst messe ich die verschiedenen Litzen mit 50Hz Wechselstrom unter Einsatz der oben beschriebenen MilliOhm-Messbrücke, an gängigen Musterexemplaren
von 1m Länge, die zum Bau von Dipolen, Langdraht-Antennen usw. verwendet werden können....
A(50Hz): eine weiche und feindrähtige Edelstahllitze, unisoliert mit D=3mm, gebildet aus 7 mal 19 feinen verseilten Drähten: Gewicht 37,5g/m ;
180mOhm/m
B(50Hz): eine klassische isolierte Schaltlitze H07V-K mit Querschnitt 1,5qmm aus feindrähtigem Kupfer, Gewicht 19g/m ; 12,25mOhm/m
C(50Hz): eine klassische isolierte Schaltlitze H07V-K mit Querschnitt 2,5qmm aus feindrähtigem Kupfer, Gewicht 31,5g/m ; 6,33mOhm/m.
Beschreibung und Auszüge aus der VDE-Norm 0285ff findet man auch unter https://www.hesselmann.de/data-download/produktinfo/he-h07v-k.pdf
Beim Vergleich mit Antennenlitzen gleichen Leiterquerschnitts (WIMO-Muster) erkennt man bereits, dass Kupfer nicht gleich Kupfer zu sein scheint, denn sie
erbrachten als Z(50Hz) die Werte 13,2 und 6,58 mOhm/m, also etwa +5 bis +10% Unterschied.
D(50Hz): eine bei WIMO erhältliche premium Antennenlitze HFW-2Mk mit D=3mm, aussen Geflecht aus versilberten Kupferdrähten, innen ein D=1,5mm
Edelstahlseil, Gewicht 25,2g/m ; 22,30mOhm/m (diese und 5 weitere Messobjekte sind vermessen)
E(50Hz): eine isolierte Antennenlitze aus meinem Bestand (>30 Jahre gelagert, aber nie benutzt), aussen D=3mm, innen mit D=1mm ein Stahlseil umgeben von feinen
Kupferdrähten, Gewicht 24,5g/m ; 5,87mOhm/m
F(50Hz): isolierte Antennenlitzen von hofi (ehemals Fritzel), 2 aktuelle Muster, eines mit Tragelement 19 x 0,4mm Stahl/verzinkt und eine Cu-Ader 0,5mm,
Gewicht 24,5 g/m, 42,27mOhm/m, sowie eine Litze ohne Tragelement mit CuAl-Drähten 7 x 7 x 0,2mm, Gewicht 19,5 g/m, 12,12 mOhm/m sind vermessen.
G(50Hz): Antennenlitzen von DX-Wire, 6 verschiedene Muster sind komplett vermessen, die "HDL" z.B. mit 21,5 g/m, 27,04 mOhm/m
Nach diesen ersten Orientierungsmessungen an aktuell 18 verschiedenen Antennenlitzen, sollen nun echte HF-Widerstands-Messungen folgen. es werden Messungen an
1m langen Musterstücken bei 1,85MHz, 3,65MHz und 7,1MHz durchgeführt. Dazu wird das Vektorvoltmeter R&S ZPV mit Tuner ZPV-E2 und ein speziell dafür
gebauter Messadapter eingesetzt, so sind Messungen bis deutlich <<100mOhm möglich. Zum Vergleich wurde auch versucht mit dem NanoVNA zu messen, das allerdings
mangels ausreichender Messdynamik und ohne Selektivität schnell an die Grenzen seiner Möglichkeiten kommt.
Alle realen ohmschen Widerstände
sind durch den Skin-Effekt frequenzabhängig.
Neben dem realen ohmschen Widerstand wird auch der induktive Blindwiderstands von 1,85MHz bis 7,1MHz im Smithdiagramm betrachtet. Daraus kann man die
Induktivität pro Meter ermitteln. Sie liegt meistens bei ~1,16µH/m. Die ermittelten Werte liegen zwischen 1,134µH/m für die eine dicke und
1,356µH/m bei der dünnsten gemessenen.
Bei hier vorliegenden so kleinen realen Widerständen (<= ~3 Ohm) kann das NanoVNA
allerdings nicht mehr mithalten und zeigt nur noch Messfehler mit deutlicher Tendenz in Richtung von zu niedrigeren Werten an.
Die Messung des Gleichstromwiderstands oder auch besser des Z(50Hz)-Wertes von Antennenlitzen und deren Interpretation hat leider auch seine Tücken, denn
fügt ein Hersteller in seine Stahlseil-Litze einen Kupferdraht im Kernbereich (mitten drin) ein, so senkt dieser zwar den Z(50Hz)-Wert deutlich. hat jedoch
für den HF-Widerstand überhaupt keinen Effekt, da der HF-Strom ihn nicht durchfließt !
Diese Tage bekam ich eine Litze aus Bronze zum Vermessen zugesandt, sie wiegt 31g/m und hat einen niedrigen Wert für den Z(50Hz) von 4 milliOhm/m, auch die
HF-Werte sind gut. Mehr Details hier in der Tabelle.
Die gefundenen Messergebnisse im Detail, inzwischen noch etwas erweitert gegenüber der Tabelle im CQDL: siehe weiter unten
In die Edelstahl-Klammer des Anpass-Schiebers wird daher ein Streifen Cu-Folie eingelegt, somit besteht der Schleifkontakt nur aus reinem Kupfer,
die Edelstahl-Klammer sorgt für den nötigen mechanischen Kontaktdruck.
Mit der Zeit entsteht auf dem blanken Kupfer eine zuerst noch unsichtbare Sulfidschicht, welche jedoch bereits erhebliche Auswirkungen auf die Resonanzstelle hat und man denken kann, etwas ist kaputt an der Loopantenne, die Resonanz ist weg, die Anpassung fehlt, die Antenne versagt ihren Dienst. Pflege der Metall- Oberfläche im Kontaktbereich des Anpass-Schleifers ist regelmäßig nötig.
Alternative Kontaktpflegemittel vom Mikrofasertuch zum Polieren bis zu verschiedenen Kontaktsprays zum Lösen von Oxyd- und Sulfid-Schichten befinden sich in der Erprobung. Wichtig ist ein Mittel zu verwenden, welches Sulfidschichten vom Kupfer entfernt. Etwas Küchenkrepp, das Mittel auftragen/kräftig reiben und man sieht die typische türkiese Färbung (im Volksmund Grünspan genannt) dieser abgeriebenen Kupferverbindungen auf dem Krepppapier.
Gut zu wissen ...
Auch das weiter oben gezeigte, eingangsseitig eingesetzte Umschaltrelais S2, (schaltet in Ruhelage das Funkgerät auf die Loopantenne, der Arbeitskontakt legt das NanoVNA an den Loop) zeigt nunmehr im 5.Betriebsjahr zunehmende und instabile Kontaktwiderstände. Man kann den Arbeitskontakt, der nie Leistungen schaltet, jedoch durch Frittung sanieren, dazu wird ein Gleichstrom (12V mit 100 Ohm Vorwiderstand) über den Arbeitskontakt geschickt und man läßt es gut ein Dutzend mal klappern. Dann ist der Kontakt elektrisch gereinigt. Hier hilft auf Dauer dann eines Tages doch nur ein Austausch. Das verwendete KFZ-Relais mit 40A-Kontakten ist preiswert (ca.3Euro/St.) bei Pollin, amazon oder ebay zu finden.
Dieses relativ einfache "Messgerät" mißt mit 50Hz und liefert daher auch nur Anhaltspunkte für Übergangswiderstände und hilft so,
unerwünschte Fehlerstellen zu finden.
Aufgrund der relativ hohen Eindringtiefe bei 50Hz und der dazu vergleichbar geringen und frequenzabhängigen Eindringtiefe auf den HF-Frequenzen,
darf man die Messergebnisse demnach nicht falsch interpretieren. Sowohl der Gleichstrom- also auch der AC-Widerstand Z(50Hz) sagen noch recht wenig über
den HF-Widerstand eines Leiters, Relaiskontakts, oder einer Antennenlitze aus. Verantwortlich dafür ist der Skin-Effekt.
Hat man schon mal eine Messeinrichtung zum Messen von kleinen Widerständen im Milliohm-Bereich, so liegt es nahe, auch mal die verschiedenen marktgängigen Antennenlitzen und dazu noch einige "Exoten" zu untersuchen. Die heute erhältlichen Antennenlitzen sind zum Teil echte high-tech-Produkte in verschiedenen Varianten und optimiert für unterschiedliche Einsätze von der stabilen Ausführung für hohe Leistung und hohe Zugkräfte bis hin zur leichten, portablen Anwendung und sogar eine kaum sichtbare Litze gibt es angeboten.
Messungen an Antennenlitzen
Einige Autoren schreiben im Internet über Antennenlitzen, gefertigt aus unterschiedlichen Metallen, Legierungen, Beschichtungen-, Kupfer-, Bronze- und Stahldrähte, zum Teil speziell beschichtete. Ferner über Stahllitzen unterschiedlicher Permeabilitäten, mehr oder weniger starke magnetische Eigenschaften. Aber was nützt das ? Für die Praxis bringt diese Information allerdings wenig, als OM der Praxis will man doch nur wissen, ob die jeweilige Litze auch gut "funkt". Daher wähle ich den Ansatz, mittels geeigneter Messungen, die fraglichen Antennenlitzen zu beurteilen. Dazu erscheint ein Beitrag im CQDL Heft 11/2022 und eine Fortsetzung Teil 2 in CQDL 01/2023.
Zuerst messe ich die verschiedenen Litzen mit 50Hz Wechselstrom unter Einsatz der oben beschriebenen MilliOhm-Messbrücke, an gängigen Musterexemplaren von 1m Länge, die zum Bau von Dipolen, Langdraht-Antennen usw. verwendet werden können....
A(50Hz): eine weiche und feindrähtige Edelstahllitze, unisoliert mit D=3mm, gebildet aus 7 mal 19 feinen verseilten Drähten: Gewicht 37,5g/m ; 180mOhm/m
B(50Hz): eine klassische isolierte Schaltlitze H07V-K mit Querschnitt 1,5qmm aus feindrähtigem Kupfer, Gewicht 19g/m ; 12,25mOhm/m
C(50Hz): eine klassische isolierte Schaltlitze H07V-K mit Querschnitt 2,5qmm aus feindrähtigem Kupfer, Gewicht 31,5g/m ; 6,33mOhm/m. Beschreibung und Auszüge aus der VDE-Norm 0285ff findet man auch unter https://www.hesselmann.de/data-download/produktinfo/he-h07v-k.pdf
Beim Vergleich mit Antennenlitzen gleichen Leiterquerschnitts (WIMO-Muster) erkennt man bereits, dass Kupfer nicht gleich Kupfer zu sein scheint, denn sie erbrachten als Z(50Hz) die Werte 13,2 und 6,58 mOhm/m, also etwa +5 bis +10% Unterschied.
D(50Hz): eine bei WIMO erhältliche premium Antennenlitze HFW-2Mk mit D=3mm, aussen Geflecht aus versilberten Kupferdrähten, innen ein D=1,5mm Edelstahlseil, Gewicht 25,2g/m ; 22,30mOhm/m (diese und 5 weitere Messobjekte sind vermessen)
E(50Hz): eine isolierte Antennenlitze aus meinem Bestand (>30 Jahre gelagert, aber nie benutzt), aussen D=3mm, innen mit D=1mm ein Stahlseil umgeben von feinen Kupferdrähten, Gewicht 24,5g/m ; 5,87mOhm/m
F(50Hz): isolierte Antennenlitzen von hofi (ehemals Fritzel), 2 aktuelle Muster, eines mit Tragelement 19 x 0,4mm Stahl/verzinkt und eine Cu-Ader 0,5mm, Gewicht 24,5 g/m, 42,27mOhm/m, sowie eine Litze ohne Tragelement mit CuAl-Drähten 7 x 7 x 0,2mm, Gewicht 19,5 g/m, 12,12 mOhm/m sind vermessen.
G(50Hz): Antennenlitzen von DX-Wire, 6 verschiedene Muster sind komplett vermessen, die "HDL" z.B. mit 21,5 g/m, 27,04 mOhm/m
Nach diesen ersten Orientierungsmessungen an aktuell 18 verschiedenen Antennenlitzen, sollen nun echte HF-Widerstands-Messungen folgen. es werden Messungen an 1m langen Musterstücken bei 1,85MHz, 3,65MHz und 7,1MHz durchgeführt. Dazu wird das Vektorvoltmeter R&S ZPV mit Tuner ZPV-E2 und ein speziell dafür gebauter Messadapter eingesetzt, so sind Messungen bis deutlich <<100mOhm möglich. Zum Vergleich wurde auch versucht mit dem NanoVNA zu messen, das allerdings mangels ausreichender Messdynamik und ohne Selektivität schnell an die Grenzen seiner Möglichkeiten kommt.
Alle realen ohmschen Widerstände sind durch den Skin-Effekt frequenzabhängig. Neben dem realen ohmschen Widerstand wird auch der induktive Blindwiderstands von 1,85MHz bis 7,1MHz im Smithdiagramm betrachtet. Daraus kann man die Induktivität pro Meter ermitteln. Sie liegt meistens bei ~1,16µH/m. Die ermittelten Werte liegen zwischen 1,134µH/m für die eine dicke und 1,356µH/m bei der dünnsten gemessenen.
Bei hier vorliegenden so kleinen realen Widerständen (<= ~3 Ohm) kann das NanoVNA allerdings nicht mehr mithalten und zeigt nur noch Messfehler mit deutlicher Tendenz in Richtung von zu niedrigeren Werten an.
Die Messung des Gleichstromwiderstands oder auch besser des Z(50Hz)-Wertes von Antennenlitzen und deren Interpretation hat leider auch seine Tücken, denn fügt ein Hersteller in seine Stahlseil-Litze einen Kupferdraht im Kernbereich (mitten drin) ein, so senkt dieser zwar den Z(50Hz)-Wert deutlich. hat jedoch für den HF-Widerstand überhaupt keinen Effekt, da der HF-Strom ihn nicht durchfließt !
Diese Tage bekam ich eine Litze aus Bronze zum Vermessen zugesandt, sie wiegt 31g/m und hat einen niedrigen Wert für den Z(50Hz) von 4 milliOhm/m, auch die HF-Werte sind gut. Mehr Details hier in der Tabelle.
Die gefundenen Messergebnisse im Detail, inzwischen noch etwas erweitert gegenüber der Tabelle im CQDL: siehe weiter unten
Die Messungen solch kleiner Ohmwerte erfordern gute, sichere Kontakte und fest angezogene N-Steckverbindungen.
Die ZPV-Messanordnung mit dem Adapter zur Messung der Größe Zx :
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Die Messobjekte
werden auf einer großen Fliese aus Feinsteinzeug kreisförmig ausgebreitet, die Fliese selbst liegt auf einem Pappkarton um keine Beeinflussung des
Prüflings durch nahegelegene Metallteile/unerwünschte Kopplungen zu haben. Die HF-Widerstandswerte, jeweils auf 1,85MHz liegen sie meist um ca. 0,3Ohm/m,
hingegen auf 7,1MHz beim 3- bis 4-fachen davon, einige zeigen auch deutlich über 2 Ohm/m an. Der Messadapter wurde mit eingelegtem Masseschluss kalibriert
und die Korrekturwerte 0,07 Ohm/1,85MHz, 0,11 Ohm/3,65MHz und 0,14 Ohm/7,1MHz dann von den jeweiligen Messwertanzeigen abgezogen.
Ergebnis-Tabelle:
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Nachdem nun die Widerstandsverhältnisse zahlreicher Antennenlitzen im Frquenzbereich bis 7,1MHz bekannt sind, stellt sich die Frage, inwieweit eine niederohmige Litze besonders gut "funkt", oder eine höherohmige merklich weniger Feldstärke erzeugt. "Strom strahlt" und "Widerstand limitiert Strom" Das kann doch nur durch praktische Versuche herausgefunden werden, ähnlich den Untersuchungen [4] die OM Hans-Peter / HB9BXE seinerzeit durchgeführt hatte. [4] http://hb9bxe.ch/Antenna/Feld-Versuch%20und%20Auswertung%202009.pdf
Es wurden vorab Berechnungen anhand einer 80m langen Drahtantenne durchgeführt und dabei die Stromverteilung betrachtet. Dabei war zu erkennen, dass bei konstanter eingespeister Leistung auf 160m, wo nur ein Strombauch existiert, die Verlustleistung am grössten ist, obwohl der gemessene HF-Verlustwiderstand am niedrigsten ist. Somit ergab sich ein theoretischer Wirkungsgrad von 80% bei einer Litze mit 0,31 Ohm/m. Auf 80m und 40m teilt sich die eingespeiste Leistung auf die Hälfte oder ein Viertel pro Strombauch auf und somit ergab sich trotz höherem HF-Widerstand, sogar jeweils ein besserer Wirkungsgrad >80%. Das sollen nun praktische Messungen auch bestätigen. Antennenlitzen, die nur aus Stahldraht gefertigt sind (ohne Beschichtungen oder zusätzliche Kupferdrähte), schneiden meist deutlich schlechter ab.
Mein Modell zum Wirkungsgrad einer Drahtantenne erklärt; mit Download
Die HF-Widerstandsmessungen an Kupferrohrmaterial (Weichkupferrohr), sowie anderen Antennendrähten, Feldkabel und alte, gebrauchte Litzen und sogar ein erstaunliches Ergebnis mit einem sehr günstigen Weidezaundraht
Rohrmaterial mit D=6mm und D=10mm, unter anderem zum Bau von magnetischen Loopantennen verwendet. Prüfstücke mit 1m Länge ergaben folgende Werte:
Die Ähnlichkeit zu den Antennenlitzen ist deutlich zu erkennen. Nur die Induktivität pro Meter ist etwas geringer.
Interessant ist auch, Messungen an älteren, gebrauchten Antennenlitzen durchzuführen, die schon gut 20 und mehr Jahre in Wind und Wetter guten Dienst leisteten. Ob es sich wohl lohnt, diese durch neue zu ersetzen ?
Aktuelle Messungen haben darüber Aufschluss gegeben.
Unlängst wurden Messungen an alten Fritzel-Stahllitzen aus den 80er- und 90er-Jahren, von einem Doppeldipol [A] und von einer "W3DZZ" [B] vermessen. Die unterschiedlichen Ergebnisse erbrachten: [A] Z(1,85MHz)=1,43 Ohm, Z(3,65MHz)=2,59 Ohm, Z(7,1MHu)=3,56 Ohm und [B] Z(1,85MHz)=1,63 Ohm, Z(3,65MHz)=2,59 Ohm, Z(7,1MHu)=3,66 Ohm jeweils pro Meter. Der PVC-Mantel ist brüchig geworden, der saure Regen hat die Litze angegriffen, Oxydation und Korrosion liegt vor, sie werden wohl langsam immer hochohmiger und schlechter. Solche alten Litzen haben heute demnach einen schlechten Wirkungsgrad und sollten eigentlich für den Sendebetrieb nicht mehr genutzt werden ! Solch eine Antenne erzeugt weniger Feldstärke und dafür mehr Wärme. Es ist trügerisch, denn sie erscheint breitbandig gut angepasst, aber sie "funkt" nicht gut.
Diese Ohmwerte/Meter in das EXCEL-Programm (Download weiter oben oder unten über den Link) zur Berechnung des Antennenwirkungsgrads eingetragen, liefert ein erschreckend schlechtes Ergebnis nahe Null% ! Die Berechnung berücksichtig lediglich die Verluste im Draht und keinerlei Boden- und Umgebungseffekte, wie sie in der Praxis zusätzlich vorkommen !
Ferner sind aus ehemaligen Militärbeständen Fernmeldedrähte (Feldkabel) mitunter als Antennen genutzt, ich konnte jetzt solche vermessen. Die interessanten Ergebnisse: ein paariges Feldkabel mit Stahllitze (Adern an den Enden verbunden) hat 30,1 milliOhm/m, 1,107µH/m und folgende HF-Widerstandswerte Z(1,85MHz)=0,53 Ohm/m, Z(3,65MHz)=1,09 Ohm/m, Z(7,1MHz)= 1,36 Ohm/m. Es hat einen respektablen Wirkungsgrad. Ferner konnte anhand der Messungen bestätigt werden, dass man um etwa 25% bessere Ergebnisse bekommt, wenn man das Feldkabel paarig beläßt. (Messergebnisse folgen)
Ein leichtes Feldkabel (StaKu) hat 24,93 milliOhm/m, 1,217µH/m und Z(1,85MHz)= 0,47 Ohm/m, Z(3,65MHz)= 0,99 Ohm/m und Z(7,1MHz)= 1,56 Ohm/m. Es zeigen sich bei >7MHz jedoch unerwartete Effekte, die aber nicht tiefergehend untersucht wurden. Üblicherweise nimmt der HF-Widerstand mit steigender Frequenz stetig zu, bei diesem Exemplar jedoch, ist die Kurve wellenförmig auf und ab, stark schwankend. Für 160m und 80m, vermute ich, ist es dennoch geeignet.
Wie ist das mit den reinen Empfangsantennen ?
Da beim Empfang keine nennenswerten Ströme durch die Drähte und Litzen fließen, wirkt sich deren Verlustwiderstand so gut wie garnicht auf den Empfangspegel aus. Nur die gute Positionierung, ausreichend große Höhe über gut leitfähigem Grund und natürlich eine störungsarme Umgebung ist von Bedeutung.
Aus Kontakten mit Besuchern meiner Homepage-Seiten und Leser meines Beitrags im CQDL11/22 & 01/23: (kurze Zusammenfassung)
OMs an Nord- und Ostseeküste bevorzugen Edelstahllitzen wegen deren Korrosionsbestädigkeit und Reißfestigkeit; nicht die Litze mit dem großen Leiterquerschnitt scheint das Optimum zu sein, die dünne Litze ist besser weil sie geringere Erdkapazität und höhere Induktivität pro Meter aufweist. Damit hat der "Schwingkreis" Antenne ein höheres LC-Verhältnis. Ein imteressanter Aspekt.
Idee:
Eine denkbare Nutzung von modernem Weidezaundraht zum Bau von Drahtantennen. Es ist eigentlich eine Litze aus verseilten Kunststoff- und Metall-Fäden.
Das ist extrem preiswert, für wenige cent/m zu haben. Das will auch noch näher untersucht werden.
Sie ist extrem leicht, UV-beständig (5 Jahre), sie hat je 3 Drähte aus
Edelstahl und Kupfer verseilt und hat mit einem Z(50Hz) von 100 milliOhm/m einen guten Wert. Ob sie sich auch als Antenne eignet ? Ein 80m-lambda-halbe-Dipol
damit würde keine 5 Euro kosten (ohne käuflichen Balun, selber machen, siehe weiter unten!). Das gefundene und recht positive Ergebnis überrascht.
Die HF-Messungen und ihre Bewertung: (Ausdruck: klick
auf >>)
Mal reinschauen auf die Seite des Händlers (VOSS farming): www.weidezaun.info. Für diese Litze: Klick
Wer auf Reisen möglichst wenig Gewicht mitnehmen will, kann sich mit dem Weidezaundraht eine "federleichte Dipolantenne für 80m" bauen und diese notfalls
auch am Urlaubs-QTH belassen. Ein einfacher 1:1-Balun mit Zwillingslitze auf geeignetem Ringkern wie abgebildet (nur die eine Hälfte) genügt vollkommen!
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aktueller Dämpfungswert: <0,13dB bei 3650kHz, also knapp 3% Verlust (siehe Tabelle), was bei 100W PEP wohl kein Problem darstellt.
Die Schaltung: .jpg)
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Einen derartigen Strombalun kann man ganz einfach auch mit Hilfe des NanoVNA vermessen, indem man ihn wie im Bild gezeigt, doppelt anfertigt und als Vierpol die Dämpfung mißt. Das Ergebnis wird halbiert und ergibt die Betriebsdämpfung des Baluns. Für die höheren Bänder nimmt man auch einen Rohrkern mit 3,5 od. 2,5 od. 1,5 Windungen der Zwillingslitze (ich zähle bei einem Rohrkern 1 Windung als innen durch und aussen zurück), oder wickelt Koax RG316, notfalls auch RG174A/U zu einem Strombalun auf.
Mehr über Baluns erfahren unter: zur Balun-Seite
Einen HF-Widerstand [in Ohm pro Meter] auf 28,5MHz habe ich nicht gemessen, da der Messwert wohl durch Resonanzerscheinungen erheblich beeinflußt wird. Also mit Mut zum Versuch: Ein 10m-Dipol mit dem Weidezaundraht und Strombalun und zum Vergleich eine zweite, genau identische Antenne schnell gebaut mit einer normalen Schaltlitze H05V-K 0,75qmm und identisch gespannt. Beide Varianten liefern annähernd gleiche Impedanz-Ergebnisse. Der Weidezaundraht ist also auch gut !
Mein Modell zum Wirkungsgrad einer Drahtantenne erklärt; mit Download
Ein zeitlich limitiertes Angebot:
Gegen einen kleinen Unkostenbeitrag vermesse ich gerne genauso auch ein 1m langes Probestück deines Antennendrahts. Bitte vor Einsendung um Kontaktaufnahme per Email an DK3SS@darc.de Ich habe kein facebook, kein WhatsApp, nichts dergleichen!
Jeder Einsender bekommt die Messergebnisse per Email, so wie dieses Beispiel zeigt: 
Link zurück zur DK3SS-Einstiegsseite, Formelsammlung und EXCEL-Blatt zur Impedanztransformation mit Ununs und diverse Links zu Hinweisen, zu meinen Projekten wie Untersuchungen an Antennenlitzen, an Baluns, an Mantelwellenfiltern, an DSL-Notchfiltern, an magn.Loops und mehr
Stand dieser Seite: 31.10.2024
Bei Fragen, bitte mir eine Email senden. Ich nutze keine "social medias", kein facebook, bin auch nicht auf YouTube, kein WhatsApp und nichts dergleichen!