Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Zitieren:Hajo: Interessant wäre zum Vergleich eine Spule gleicher Induktivität aber über Dreiviertel der Stablänge gewickelt und mit mehr Abstand zum Kern.
Aus dem Vorschlag würde ich zwei Experimente machen: einmal mit minimaler Isolation (Tesafilm) den ganzen Stab bewickeln. Aus 40 Windungen sollten so 45 Windungen werden für die gleiche Induktivität. Wenn eine Verbesserung der Güte zu sehen ist, dann auch größeren Abstand Windung zu Ferritkernen probieren.
Meine Erfahrung: Güte und Selbstresonanzfrequenz steigen wenn mit einlagiger Spule die ganze Stablänge benutzt wird. Mit größerem Abstand Windung zu Ferritkern habe ich noch keine Experimente gemacht.
Ferritmaterial N22 hat einen mü = 2300. Mit so einem Material auf Q = 200 kommen wäre schon eine gute Leistung. Die letzte Verbesserung gibt hoffentlich Litze.
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Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo,
aufwendige Experimente überlasse ich gerne anderen.
Ich weiß aber nach Simulationen und auch theoretischen Überlegungen, dass das Verteilen von Windungen hauptsächlich zwei Effekte hat: Zum einen werden die Auswirkungen des Skineffekts geringer und zum anderen wird der Kern besser ausgenutzt. De facto wird dann auch die Spule "länger", weshalb man bei einer gewünschten konstanten Induktivität die Windungszahl um etwa denselben Faktor erhöhen müsste. Unterm Strich wird die Güte merklich steigen, daneben wird auch der Empfangsgewinn steigen.
Eine Steigerung des Windungsdurchmessers ohne Änderung des Kerns dagegen bringt eigentlich nur Nachteile nach einer bestimmten Simulation, die ich mal angestellt hatte, vor allem bei verteilten Windungen. Dagegen bringt eine Gesamtvergrößerung der Durchmesser (also auch des Stabes) und bei Konstanthaltung der Induktivität einen unproportionalen Gewinn der Empfangsleistung. Unproportional heißt in diesem Fall bei Verdopplung des Stabdurchmessers ca. 17 % mehr Spannung an der belasteten Spule (wobei es sich um eine sehr geringe Last handelt, weit unter der Leistungsanpassung). Also der Gewinn ist auch bei deutlich größerer Kernmasse überschaubar.
Es sind ein paar Schräubchen zu drehen, die eine Optimierung bedeuten. Dabei wird sicher auch die Verwendung einer HF-Litze Wirkung zeigen, jedoch nur innerhalb eines begrenzten Frequenzbereiches. Darunter ist der Skineffekt vernachlässigbar und darüber setzt er wieder so stark ein, dass die inneren Litzenleiter kaum noch zur Stromleitung beitragen (auch wenn jetzt wieder der Einwand kommt, dass die Litze ja verseilt ist und "Innen" auch wieder "Außen" wird -- im Grunde zählt der Anteil von außen und innen).
Meine eigenen Versuche mit den überdimensionalen Schalenkernen sind auch eher ernüchternd als vielversprechend: Der Empfangsgewinn gegenüber früheren Messungen an "normalen" Ferritstäben ist vielleicht nach vorsichtigen Schätzungen etwa 6 - 8 dB, dabei sind jedoch die inneren Bereiche des Ferrits kaum beteiligt. Das merkt man daran, dass eine theoretische Befüllung kaum messbare Vorteile brächte. Meine Schalenkerne haben dazu noch einen Luftspalt von 1 mm, doch auch dessen virtuelle Befüllung würden nur marginale Verbesserungen hervorbringen. Ferritpulver einzufüllen lohnt also nicht, das ist nur unnötige Arbeit. Klar, die Steigerung der Permeabilität ist schon von Vorteil bei sehr niedrigen Frequenzen <100 kHz, weil dort dann der Gütegewinn greift.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Zitieren:Überhaupt kann man wohl nicht viel "falsch" machen, wenn man die Enden des Stabe jeweils 2-3cm unbewickelt lässt und immer eine dünne Zwischenlage zwischen Stab und Spule einfügt.
Danke für die ausführliche Untersuchung! Die nächste Frage ist Dicke oder Länge. Ich habe mehrere Material 61 Ferritstäbe und wollte schon immer die Experimente machen: was passiert wenn ich aus mehreren Ferritstäben einen "langen, dünnen" Ferritstab baue, so 40cm lang und 1,25cm dick oder einen "kurzen, dicken" so 10cm lang und die vierfache Fläche im Querschnitt. Die Aussage bis heute ist ja "Länge zu Durchmesser soll 20 zu 1 sein". Die BAZ Antennen sind ja lang und dick, d.h. das bekannte Verhältnis in Groß.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Wie ich schon schrieb, eine Verdoppelung der Dicke von 10 mm auf 20 mm bei einem Stab von der Länge von ca. 200 mm bringt etwa 17 % der Empfangsleistung (bzw. eigentlich muss ich schreiben "der Empfangsspannung", aber in den wenigstens Fällen wird hier eine Leistungsanpassung vorliegen), wenn man die Induktivität konstant hält.
Bei Längenänderung des Stabes ist es eher eine Wurzelabhängigkeit, also Verdoppelung bringt "nur" etwa 41%.
Danach macht die Dicke weniger aus als die Länge.
Bei diesen Angaben spielen natürlich noch weitere Faktoren eine Rolle, als da wären Stabbedeckung der Spule, Abstand des Drahtes vom Kern. Aber als Richtwerte kann man sie nehmen.
Jens hat natürlich Recht: Die Verhältnismäßigkeit des Aufwandes sollte gewahrt bleiben. Und wenn die Empfangsspannung noch so sehr in die Höhe getrieben wird, solange das Rauschen ebenfalls steigt, ist nicht viel gewonnen. Um wirklich etwas aussagen zu können, müsste man es so machen wie die Astronomen: Man definiert eine "Standardkerze" und legt daran das Maß für die Empfangsqualität. Heißt im Grunde, man muss eine Feldstärke definieren und daran dann die Antennenanordnung messen.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Bulova: Jens hat natürlich Recht: Die Verhältnismäßigkeit des Aufwandes sollte gewahrt bleiben. Und wenn die Empfangsspannung noch so sehr in die Höhe getrieben wird, solange das Rauschen ebenfalls steigt, ist nicht viel gewonnen.
Das sehe ich auch so und nicht zuletzt setzt auch irgendwann das Gewicht Grenzen, jedenfalls, wenn die Antenne transportabel und drehbar bleiben soll. Was aber (meiner Ansicht nach) besonders bei Verwendung im Geradeausempfänger Sinn macht, ist, die Güte zu optimieren, da sie für die Selektivität entscheidend ist. Danke für Deine Mühe mit den Versuchen und Simulationen.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Jens,
basteljero:Es geht auch ohne aufwändige Hilfsmittel: Man schließt einfach unterschiedliche Spulen-Antennen an den Empfänger und vergleicht den Signal-Rauschabstand.
das hilft aber nur bezüglich der eigenen, relativen Optimierung. Wie gut die Empfangsqualität in Bezug einer definierten Quelle ist, geht daraus nicht hervor. Natürlich ist eine solche unabhängige Messung nicht so einfach durchzuführen, das ist klar.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
basteljero: Seit einiger Zeit ist hier ein heftiges "Knattersignal" um die SAQ-Frequenz herum vorhanden. Wenn das nicht an der kürzlich eingebauten Heizung (vielen Dank auch, ...[selbst zensiert]) liegt, wird der Empfang von SAQ erheblich erschwert sein. ... Bei abgestimmten 60cm Rahmen bzw. Ferritstab ist schon ein großer Abstand Signal / Hintergrund erzielt. ... Im Netz schon mal von einer abgestimmten Spulenantenne aus Baumarkt-Blumendraht gelesen, sowas gefällt
Das "Knattersignal" könnte von einer Wasserstoff-Plasma Heizung kommen. Diese Heizungsart ist ausserhalb Deutschlands schon eine verbreitete Technik als Wärmepumpenalternative, die hier noch auf eine Zulassung wartet. Es sind aber schon Testanlagen in Betrieb - von einer in Bremerhaven weiss ich seit heute ganz sicher.
Der Standart-Messrahmen von Rohde & Schwarz HFH2-Z2 hat einen mittleren Durchmesser knapp unter 60 cm, ist nicht abgestimmt und empfängt alles zwischen 9 und 30 kHz. Damit habe ich auf VLF alle Sender empfangen und im Minimum peilen können. Sender aus GB und USA liessen sich nur anhand der Pegelanzeige unterscheiden. Auf KW kann es aber beim Empfang aussereuropäischer Sender passieren, dass er einer Aussenantenne unterlegen ist. S/N ist nicht das Problem.
Wenn aus Stabilitätsgründen Stahldraht genommen wird, dann kann das funktionieren. Aus diesem Grund besteht meine Aussenantenne aus 3mm verzinnter Stahllitze mit PVC- Ummantelung. Haltbarkeit ungefähr 10 Jahre.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
basteljero:Klar, aber beim Empfangsrahmen jage ich nicht nach der Güte, es soll nur eine deutliche Resonanzüberhöhung vorhanden sein,
Diese Vorselektion hängt aber schon von der Güte ab. Mir ist natürlich klar, dass man beim Antennenbau nicht nur auf Kupfer bauen kann.
basteljero:Die neue Gasheizung ist tatsächlich ein Jammer, wie sich bei den heutigen Tests herausgestellt hat, da ist noch einer dazugekommen, der eindeutig über die Netzleitung als Antenne benutzt.
Deine eigene Gasheizung? Da müsste eigentlich eine Konformitätserklärung bei sein, die auch die Störaussendung abdeckt. Kann sein, dass sie konform ist, aber ich habe schon so einiges erlebt, wo hemmungslos abgestrahlt wird ohne irgendeine Norm erfüllt zu haben.
basteljero:Mit der Ferritstab-Antenne lassen sich zwar Punkte finden, wo bei richtiger Ausrichtung auf SAQ teilweise Kompensation eintritt, aber da das Wetter mitspielte und der Boden weich, Maulwurf gespielt und 15 vom Haus weg "geflohen" und Koax im Schutzrohr in den Garten gelegt.
Vielleicht würde auch einer 2er-System aus Ferritantennen helfen. Wird aber nicht einfach sein, die optimale Ausrichtung und Pegeljustage zu finden, damit der Störer eliminiert wird und das Nutzsignal verstärkt wird.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Jens,
wie stark kommt bei Dir der SAQ-Sender rein, oder sagen wir, mit welchem Rauschabstand gelingt das (mal abgesehen von den künstlichen Störern)? Der Sender ist ja in Schweden, soweit ich weiß. Aber ob ich da in Süddeutschland und auch noch mit einfachen Ferritantennen was herbekomme, da habe ich meine Zweifel. Aber versuchen werde ich da mal was.
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