Im Heft 11/2023 ist ein Beitrag zu einer kleinen
6m-Band Loopantenne und im Heft 01/2024 wird ein Ringkern-Messverfahren mit dem NanoVNA beschrieben. Dazu diverse Ergänzungen unter dem Link:
Klick Ein Bericht zu DSL-Routern, die durch HF ausrasten, wird im Sommer erscheinen.
Die Seite wird laufend aktuell gehalten. Verschiedene Verbesserungen und Weiterentwicklungen, aus der Betriebspraxis gewonnen, werden hier beschrieben. Diverse Links zu speziellen Aspekten sind auf den Seiten verteilt, etwas Zeit nehmen und genauer reinschauen lohnt sich. Um sich schnell in die einzelnen Details einzulesen, hilft die DK3SS-Startseite unter dem Link Link zur DK3SS-Einstiegsseite Hier sind auch die aktuellen Messungen an verschiedenen Antennenlitzen, oder Drähten beschrieben, die als Antennen genutzt werden. [Link 15]
Link zu den Messungen an Antennenlitzen und -leitern
Zu magnetischen Antennen findet man im Internet zahlreiche Beiträge, einfach mal den Begriff ins Suchfenster eingeben und die diversen Beiträge lesen lohnt sich, stammen sie doch meistens von OMs die zum Thema etwas zu sagen haben. In Wikipedia bekommt man bei Eingabe des Suchbegriffs "Rahmenantenne" ebenfalls Grundlagen-Informationen. Auch im CQDL findet man zahlreiche Beiträge und Bauvorschläge zu magnetischen Antennen. Besonders zu beachten sind die Vorteile, verglichen mit anderen Antennenformen, speziell bei begrenztem Platzangebot! Nicht jeder kann einen lambda-halbe Dipol für 80m auf seinem Areal spannen, geschweige denn einen 160m-Dipol. Ich selbst habe diese Einschränkung auch.
Die meisten Bauvarianten verwenden eine feste Ankoppelwindung und einen abstimmbaren Kondensator, ich nehme einen hochgütigen Festkondensator und variiere die Induktivität und kopple direkt und genau einstellbar am 50Ohm-Punkt (wie mit einem Gamma-Match) ein. Dazu ist es notwendig, die Induktivität/Spule mit 2 Windungen auszuführen. Ansich ist dieses Prinzip uralt, die Variation der Induktivität einer Spule mittels Auseinanderziehen oder Verdichten des Windungsabstands wird hier angewendet. Durch die 2 Windungen steigt der Strahlungswiderstand der Loopantenne um den Faktor 4 gegenüber einer Loopantenne mit nur einer Windung! (bei gleichem Durchmesser)
Also einfach mal weiterlesen..........
Die Komponenten zum Bau einer komfortabel bedienbaren magnetischen Antenne für die Kurzwellen-Bänder bis 10,15MHz.
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Seit 3 Jahrzehnten habe ich mehrere magnetische Antennen für 20m und höher mit variablen Kondensatoren gebaut und im praktischen Funkbetrieb erprobt. Die zu lösenden Probleme rankten sich immer um präzise Drehko-Antriebe mit hohen Anforderungen an die Winkelauflösung, verlustarme Schmetterlings-Drehkos mit großem Plattenabstand und geringer Grundkapazität- Diese Teile sind sehr rar und falls man solche findet auch sehr teuer. Die Alternative Vakuumkondensatoren ist ebenfalls kritisch, da die Hersteller zumeist vom Markt verschwunden sind, Neuware sehr teuer und manchmal stellt sich heraus, dass das erworbene Teil defekt ist, kein Vakuum mehr vorhanden ist, oder sogar einen Kurzschluss hat. Je besser die Güte der Loopantenne, je kritischer war das zielsichere Einstellen auf den Resonanzpunkt. Dafür gibt es inzwischen durch den 3D-Druckermarkt preiswerte mechanische Komponenten wie NEMA17-Schrittmotoren, T8-Trapezgewindespindeln und Mikrocontroller preiswert angeboten. Bei Amazon oder Ebay gibt es gelegentlich die geeigneten Leistungs-Keramikkondensatoren (Türknopfkondensatoren) zu kaufen, so entstand 2018 die Idee zu einem 80m-Loop-Projekt. Eine kompakte und leistungsfähige Antenne mit hoher Güte von über 545 (!), zum Funken auf 80m, in der Folgezeit auch auf 40m und 30m durch relativ einfachen Austausch des Kondensators. Man stellt sie temporär im Garten, oder auf dem Balkon auf einen Tisch, betreibt sie im Zimmer oder oben auf dem Dachboden (wenn der keine Isolierung mit Alufolien hat), wo sie zugleich wettergeschützt ist.
Die vorliegende Konstruktion ist nicht wetterfest, sie besticht vielmehr durch ihre computergestützte, über WLAN fernsteuerbare, komfortable Betriebsweise und die Möglichkeit zur Optimierung der Eingangsanpassung mit Hilfe eines angebauten Netzwerkanalysators NanoVNA. Die Oszillator-Schaltung mit einer sogenannten Lambdadiode, um die aktuelle Resonanzfrequenz zu finden (dort steht dann ein Träger), hat sich im ersten Anlauf leider nicht genügend praxistauglich erwiesen.
Nachdem neue Bauteile am Markt erschienen sind, wage ich nochmals einen neuen Versuch. Hier gibt's die aktuellen Details:Klick
Damit kann jeder auf 80m und höher qrv sein, auch wenn keine lange Drahtantenne gespannt werden kann. Die Testergebnisse mit WSPRnet (siehe weiter unten), sprechen für sich. Eine preisgüstige Variante der Loopantenne, die manuell abgestimmt wird, ist ebenfalls hier beschrieben.
Es haben sich 2 Modelle als sinnvoll gezeigt: eine auch portabel einsetzbare Loopantenne mit D=86cm, die in den Kofferraum passt, sowie eine etwas größere Loopantenne mit D=125cm, welche etwa 4 mal mehr Strahlungsleistung liefert und mit der auch auf 160m europaweiter Betrieb gemacht werden kann. Siehe die Tabelle mit den Strahlungswiderständen "RS" weiter unten.
Für Frequenzen ab 14MHz aufwärts ist kaum noch eine Bauform mit 2 Windungen möglich, da die Induktivität so groß wird, dass der zugehörige Kapazitätswert nur noch einige pikoFarad hätte. Den Durchmesser zu verkleinern schadet dem Strahlungswiderstand, somit der Leistunsfähigkeit der Loopantenne. Man muss also auf eine Konstruktion mit einer Windung ausweichen. Die Einspeisung kann mittels kleiner Koppelschleife oder einem Gamma-Match erfolgen, genau so sieht man häufig magnetische Loops abgebildet und angeboten. Mein Vorschlag zur Konstruktion weicht vom häufig zu sehenden Standard ab, denn ich lasse den, das jeweilige Nutzfrequenzband bestimmenden Kondensator unten und setze statt der Ankoppelschleife ein Gamma-Match ein. Der Kondensator, falls er abstimmbar ist, sollte ein Schmetterlings-(Split)-Typ sein, so wie von Fa.Otto Schubert in Rosstal bei Nürnberg angeboten. Typ DSK2 5-55pF oder DKS3 6-92pF, Details sind auf seiner Internet-Seite http://www.schubert-gehaeuse.de/drehkondensatoren.html nachzuschlagen. Da die beiden Hälften des Splitkondensators in Reihe geschaltet sein müssen, kommt nur die Hälfte, also etwa 27,5pF beim DSK2 und 46pF beim DSK3 wirksam zustande. Als Antrieb schlage ich statt einem einfachen DC-Getriebemotor alternativ meine Lösung mit dem Schrittmotor vor, siehe den Link10 Drehko-Antrieb
Meine hier beschriebenen Antennen sind nicht wetterfest und für den Betrieb "indoor" bzw. wenn möglich auf dem trockenen Dachboden geeignet. Ein einfaches Zelt im Garten schützt die Antenne ebenfalls. So kann man auf 80m qrv sein auch bei einem kleinen Grundstück.
Alternativ zum Drehko kann man also mit Hilfe der Trapezgewindespindel und dem Schrittmotorantrieb einen variablen Plattenkondensator mit Linearantrieb bauen und durch geeigneten Beschnitt der Platten den Abgleich für den oberen Frequenzbereich etwas optimieren. Mehr dazu demnächst.
Jetzt auch noch ein weiteres und sehr wichtiges Thema
Falls dann beim Sendebetrieb der DSL-Router (Internet-Zugang) aufgrund von auf die paarige ungeschirmte DSL-Leitung induzierten Mantelströmen aussteigen sollte, gibt es hier einiges darüber nachzulesen. Vorab schon eins: Abschirmung ist hier nutzlos! Siehe die Links 8 und 9 auf der DK3SS-Einstiegsseite ganz unten.
direkt schnell zur DK3SS-Einstiegsseite>
direkt schnell zu den Mantelwellen-Links
direkt schnell zu den Einsatzmöglichkeiten von Klappferriten gegen Mantelwellen
direkt schnell zu den Notch-Filter in der DSL-Leitung
Loops für alle KW-Bänder:
Die eigentlich für das 80m-Band erstellte Konstruktion
lässt sich auch für das 40m-Band anwenden, indem man statt dem getuneden 300pF-
Kondensator einen mit ausreichend kVAr spezifizierten Leistungskondensator mit C=68pF einsetzt.
Der 19mm hohe 68pF-Kondensator
wird u.a. durch Messingbolzen auf die Gesamthöhe von 74mm gebracht. Zum Bandwechsel tauscht man die Kondensatorbaugruppe aus. Mit C=27pF bekommt man das 30m-Band.
Die nötige Abstimmbandbreite auf 40m von 200kHz wird spielend leicht erreicht, es sind ca. 500kHz. Auf den Bandschalter kann ebenfalls verzichtet werden.
(Mehr von der Loop-Ant. für 40m und 30m: hier klicken)
Weiter also mit vielen Detailinformationen und den aktuellen Infos zum Projekt magnetische Loop-Antenne :
Am Kondensator stehen im Resonanzfall bei 100W Sendeleistung mehrere 1000V an! Es fließt dann im Kupfer-Leiter ein HF-Strom um die 18 Ampere!
Siehe "Berechnungen zu dieser magnetischen Antenne" weiter unten, oder
auf dem Blatt der Formelsammlung ganz unten.zur Formelsammlung auf der DK3SS-Einstiegsseite
->
Die Bedienung erfolgt genauso wie die Abstimmung der Resonanzfrequenz mit der App "Shortcut" aus dem Google PlayStore.
Die Induktivität variiert zwischen 6,3 und 7 µH, womit ca. 250kHz des Bandes abgedeckt werden können. Auf die Reihenschaltung
mit geeigneten Glimmer-Cs zur Reduzierung der Kapazität auf unter 280pF wird inzwischen wegen des hohen Aufwands verzichtet, nachdem die Möglichkeit
des Tunens gegeben ist.
Mit Save0 wird die CenterFr.=3,650MHz und der Span=400kHz abgespeichert,
die beiden Marken zeigen jeweils Bandanfang und Bandende an, das ist nützlich für den
Abgleich durch Biegen des Kupferrohrs. Zur Kurve der Rückflussdämpfung ist noch das Smithchart
freigeschaltet, daran erkennt man leichter ob die Antenne, bzw. eins der Komponenten auch ok ist. Der Kreis darf nicht kleiner bzw. größer, oder irgendwie
"geknautscht" sein!
Das würde ein Hinweis auf Kontaktprobleme am Einspeiseschieber, lose Koaxstecker oder Übergangswiderstände an den Anschlüssen der Kondensatoren sein.
Auch unzureichend fest angezogene Edelstahlschrauben an den schaltbaren Glimmerkondensatoren fallen sofort auf. Sie haben einen
Linsenkopf und werden mittels Imbusschlüssel fest angezogen.(siehe Bild oben rechts)
Ein weiteres Indiz für die Kreisgüte reduzierende Verluste kann man aus der Lage des Einspeiseschiebers/des 50 Ohm-Punktes ableiten, je höher die
Kreisgüte ist, um so näher rückt der Punkt in Richtung Masseanschluss
Sollte mit der Zeit der 50 Ohm-Punkt weiter nach außen wandern, oder der Kreis im Smithdiagramm beim Verstellen des Einspeiseschiebers "ausfransen",
eventuell sogar die Spindel scheinbar nicht mehr lang genug sein, ist eine Antennenwartung und Putzen des Kupferrohres in Bereich des Einspeiseschiebers
mit einem Mikrofasertuch dringend nötig, Schrauben prüfen ob sie noch fest sitzen, ggf.nachziehen.
Der Kreis im Smithdiagramm sollte die reelle Achse immer bei der "1" schneiden, dann steht der Einspeiseschieber genau richtig.
((Hier zeigt der NanoVNA ca.1dB (2 mal 1/2dB) RG58/U-Kabeldämpfung auf 3,7MHz und der Kreis im Smithdiagramm liegt
nach rechts gedreht bei der gegebenen Länge (zufällig fast genau lambda/4 auf 80m).Aufnahme entstand am Laboraufbau))
Mit einem 15m langen USB-Repeaterkabel kann man die Antenenanlage und den NanoVNA fernabfragen.
Inzwischen ist der NanoVNA unverzichtbar für den Abgleich-Betrieb und die Wartung der Antenne.
Das NanoVNA ist im Lieferzustand ohne stabiles Gehäuse und will 5V= über den kleinen USB-Stecker haben, was sich auf Dauer doch etwas unpraktisch
herausgestellt hat. Durch Einbau in das im Bild gezeigte Gehäuse mit einer Zusatzplatine für 12V-Stromversorgung und Anschlussmöglichkeit für
ein normales USB-Kabel (Typ A) zum PC, wird es besser umgänglich im Messbetrieb. Der interne Akku wird entfernt oder zumindest abgesteckt, ein preiswertes
12V-Steckernetzteil (extern anschließbar) speist das Gerät.
Dateien zum Download oder Ausdrucken [ auf >> klicken ]
->
Antennendaten->
Link zu einigen Messbeispielen mit dem Netzwerkanalysator und NanoVNA:
Link zum Aebeiten und Verstehen der Messungen mit dem SmithChart und NanoVNA:
Link zu tollen Messungen:
Link zu endgespeisten Drahtantennen für 160/80/40m und den Ununs zur Impedanztransformation:
Link zu Infos vom einem einfachen Ringkern-Messverfahren und zum eleganten Einsatz eines NanoVNA:
Link zu Baluns und deren großen Problemen wenn sie in die Jahre gekommen sind, wie man sie vermessen kann und gute Baluns baut:
Link zu den Mantelstrom-Infos und über Mantelstromsperren:
Das Manual zum aktuellen NanoVNA in englisch kann man auf https://nanovna.com herunterladen. Einige weitere downloads in diesem manual sind
allerdings teilweise leider fehlerhaft, bzw. Windows weigert sich, sie wegen mangelnder Sicherheit zu entpacken und zu installieren.
Hoffentlich wird das bald behoben.
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vy73 Arno DK3SS OV P06
dk3ss@darc.de
<-300pF Original
<- und jetzt die Kapazität etwas runter"getuned" auf ca.270pF.
Damit ergibt sich ein Abstimmbereich von ca.245kHz. Legt man den Abstimmbereich so, dass er von 3519kHz bis 3764kHz geht, verzichtet man zwar auf die "DX-Bereiche",
kann jedoch leicht mit einer bei Bedarf zusätzlich angeklemmten Blechplatte die wenigen pikoFarad hinzufügen um den Abstimmbereich ab 3500kHz zu erhalten.
Wichtige Informationen zur Gleichstromversorgung
Leistungsmerkmale zusammengefasst: Keramischer Festkondensator extrem hoher Güte, Abstimmung der Induktivität
durch einen Schrittmotor, der die beiden Windungen zueinander oder auseinander bewegt, Fernspeisung via Koaxialkabel mit DC-Blocs. Hochwertige Glimmerkondensatoren
im Einsatz im DC-Bloc und in der genau auf den 50Ohm-Punkt einstellbaren Einspeisung. Extrem hohe Kreisgüte. Vierfacher Strahlungswiderstand durch die
2 Windungen!
Achtung Hochspannung !!
Link zur DK3SS-Einstiegsseite
Durch die hohe Kreisgüte liegt der 50 Ohm-Punkt für 3,6MHz nur ca.35cm vom
Massepunkt entfernt
Der Anpassungsschieber für die Gamma-Einspeiseleitung, wird motorisch abgestimmt, eine Fernsteuerung
über WLAN existiert auch bereits als erste Labormuster.
Zum Einsatz kommen preiswerte, kleine Relais-Module und ein ESP8266-S01, die az-delivery.com anbietet. Sie müssen allerdings etwas modifiziert werden.
Link zur DK3SS-Einstiegsseite
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Der Lambda-Dioden-Oszillator war im ersten Anlauf ein Versuch zur
Anzeige der Resonanzfrequenz, der jedoch inzwischen länger auf Eis gelegt wurde. Neues gibt's hier:KlickDas Modul Netzwerkanalysator, wird fertig bei ebay als NanoVNA preiswert angeboten,
es musste also nur mit seinen Eigenheiten in das System integriert und entsprechend mechanisch passend ins Gehäuse eingebaut werden.
Der NanoVNA ist übers WLAN Ein/Aus-schaltbar,
gemeinsam mit dem Antennenrelais und dem motorisch verstellbaren Einspeiseschieber zum genauen Anfahren des 50Ohm-Punkts.
Für interessierte OMs kann ich einige wenige Exemplare anbieten.
Auf den PC übertragen mit dem Programm NanoVNA.exe:
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Link zur Antennen-Impedanz mit Koaxialkabel-Zuleitung im Smithdiagramm:Laden
aktuelle Feldstärken:
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Link zur DK3SS-Einstiegsseite
Die Messdaten komfortabel aufnehmen und im EXCEL-Sheet auswerten
Link zu Messungen mit NanoVNA
Materialinfo und Foto der fertigen Antenne, sowie Hinweise Laden
Test der Antenne im Zimmer mit WSPR auf 3,5941MHz und 10 Watt Sendeleistung:
Link zur neuen Drehko-Antriebsmechanik und Steuerung
Link zu den Messungen an Antennenlitzen und -leitern
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Laden-Link zu Wissen über mehr Messungen mit dem NanoVNA:
Laden Neue Kapitel 5 & 6 beachten!
Laden
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Zum Anfang Letzte Änderung am 20.03.2024