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Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Dieter,
das Poti auf der Seite ist nicht Original und dient zur Reduktion der Lautstärke der internen Lautsprecher. Allerdings ist es viel zu hochohmig, daher habe ich es bei der Restauration entfern.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo,
ich habe noch ein paar simulative Tests für die Schirmung gemacht. Es handelt sich mehr um eine qualitative Darstellung, sonst müsste man alle Parameter genau angeben. (Ferrit µ=200, Stab 200x10, Spule 0,3 mm, 49 Wdg., Abstand 2 mm, Schirmfolie 0,1 mm, Abstand 16 mm).
Bei einer durchgängigen Folie muss ja die Leitfähigkeit stark begrenzt werden, da andernfalls Wirbelströme dafür sorgen, dass die Ferritantenne kaum aufnahmefähig ist.
Ohne Schirmung sind die Feldlinien noch unbeeinflusst. Imm unteren Teil des Bildes befindet sich der Ferritstab als halber Querschnitt in der Rotationssymmetrie. Etwas entfernt davon sieht man ebenfalls im Querschnitt die 49 Windungen der Spule.
Sobald man eine Folie aus Graphit um den Stab legt, sieht man bereits eine starke Beeinflussung. Innerhalb Folie und Stab ist die Feldliniendichte stark, außerhalb schwächer:
Die korrekte Leitfähigkeit des Graphits ist schwer zu ermitteln, da diese ja anisotrop ist. Die Skala zeigt an, wie die Stromdichte ist, wenn man durch die Stabspule einen Strom von 1 A schickt. In der Praxis wird da der Stab normalerweise längst in der Sättigung sein, hier handelt es sich jedoch um den theoretischen Fall, dass es keine Sättigungsflussdichte gibt.
Jetzt legt man eine Alufolie als Schirm an, damit sind keine magn. Feldlinien außerhalb der Folie mehr zu sehen:
Bei der Steigerung der Leitfähigkeit ist übrigens noch bemerkenswert, dass zunächst der Verlustwiderstand steigt, um dann wieder abzufallen. Genauso verhält es sich mit dem Leistungsumsatz innerhalb der Schirmfolie (wenn man Strom durch die Spule schickt). Umgekehrtes gilt für die Spulengüte: Sie erreicht ein Minimum, wenn sozusagen Leistungsanpassung für die Schirmfolie vorliegt, sie steigt bei leitfähigeren Folien jedoch wieder an:
Das Verhalten zeigt sich bei einer Frequenz von 50 kHz, natürlich ändert sich alles mit der Frequenz.
Um darzustellen, wie gut eine Abschirmung gegenüber elektrischen Feldern gelingt, muss man im Programm Quickfield das Modell vom Modus "AC Magnetics" in den Modus "AC Conduction" bringen. Eine ringförmige Elektrode soll ein elektrisches Störfeld erzeugen. Es ergibt sich bei einer sehr schwach leitfähigen Schirmfolie (10 S/m) folgendes Bild:
Deutlich zu erkennen ist, dass Anteile des Störfelds durchaus an den Stirnflächen des Gebildes Ferritstab/Schirmfolie eintreten können. Die Schirmung sollte deshalb gut über den Randbereich hinausgehen. Wichtig ist auch, die Folie dünn zu gestalten, sonst hat man die Situation wie oben dargestellt (Graphitfolie).
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Jens,
ja klar, Du hast das schon richtig verstanden -- eine geschlossene Alufolie wäre ganz schlecht. Ich wollte ja nur alle Extreme darstellen. Wie zu sehen ist/war, beeinflusst sogar die Graphitfolie noch in gewissem Maße die Magnetfeldlinien. Man muss mit der Leitfähigkeit bzw. eigentlich mit dem Leitwert so weit heruntergehen, dass es die Magnetfeldlinien nur unmerklich beeinflusst, aber die elektrischen Feldlinien dagegen stark abschwächt. Mit den Streifen ist das quasi ein Kompromiss (so ähnlich wie die Bleche eines Transformators), man verhindert ein bisschen die Wirbelströme.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Jens,
ja, die Abschirmung erzeugt auf der anderen Seite des elektrischen Feldes ein Schattengebiet. Je nach Frequenz des Feldes und Kapazität der Folie tut sie dies auch mehr oder weniger ohne feste Anbindung. Man muss allerdings Ströme innerhalb der Abschirmung vernachlässigen können, sonst treten andere Effekte auf bzw. sonst entstehen wiederum magnetische und elektrische Störfelder. Die Symmetrie gegenüber den Spulenanschlüssen bewirkt im Idealfall "nur" eine Gleichtaktstörung, wodurch sich dann das elektrische Störfeld nicht mehr auswirkt. Aber dann muss die Signalquelle (Spule usw.) auch wirklich symmetrisch bedient werden. Somit könnte die Abschirmung entfallen. Aber oftmals tut man beides: Symmetrierung und Abschirmung, beispielweise bei verdrillten Leitern mit äußerer Abschirmung.
Könnte man sich auch Anordnungen vorstellen, die aus zwei Ferritantennen bestehen, wobei eine davon so ausgerichtet ist, dass sie eine bestimmte magnetische Einstrahlung kompensiert? Natürlich wird diese dann immer auch einen Teil des gewollten Signals abschwächen (aber eben nicht alles, das störende jedoch schon komplett).
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Jens,
basteljero:Aber wenn ich beispielsweise das fürchterliche "harte Rauschen" betrachte, wenn die Ferritantenne dem Heizkörper angenähert wird: Wo will man da, wenn sich die Empfangsantenne im diffusen Störfeld am besten gefundenen Standort befindet, ein über einen breiten Frequenzbereich exakt gegenphasiges Signal abnehmen?
Hartes Rauschen vom Heizkörper? Ich dachte, der ist für gewöhnlich geerdet. Oder meintest Du das rauschende Wasser? ;-)
basteljero:Schon der "Entbrummung" der NF-Endstufe im Röhrenradio sind Grenzen gesetzt, weil die geglättete Brummspannung eine etwas andere Kurvenform (und Phasenlage) als das Korrektursignal hat.
Kennst Du den Humbucker? Da wird ja auch ein störendes Brummsignal durch Gegenphasigkeit ausgeblendet. Eine Yagi-Antenne aus Ferritstäben, das wär's.
basteljero:Seit vier Tagen durchwander ich wie der letzte Trottel übrigens den Garten und drehe den VLF-Empfangsrahmen von Pontius zu Pilatus- Ein bestimmtes sporadisches Störsignal ist immer da, wenn auch sehr stark abgeschwächt gegenüber dem ursprünglichen Empfangsort im Haus.
Sieht sicher lustig aus, auch für die Nachbarn. Wie hört sich die Störung an? Ich hatte in einem EMV-Testlabor mal den Fall, dass in der Halle die gemessene Ausstrahlung nahe der zertifizierten Sicherheitsgrenze war, und der nachfolgende Gang ins Freifeld brachte auch wenig Sicherheit, da sich in der Nähe eine Überlandleitung und eine Oberleitung der Bahn befanden.
Wir sollten uns mal treffen, aber Cuxhaven ist von mir schon arg weit weg.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Jens,
basteljero:Ja aber das kümmert die HF nicht, die benutzt den als Antenne..
Bei welcher Frequenz? Ich bin davon ausgegangen, es handelt sich um VLF.
basteljero:Richtig, aber für das Signal (über schwingende Gitarren-Saite aus Draht) sind sie ja richtig rum geschaltet. Zwei baugleiche, antiseriell geschalteten Ferritstabantennen würden kein Signal liefern.
Das stimmt schon, wenn Sendersignal und Störsignal aus exakt derselben Richtung kommen. Ich dachte hier aber daran, die beiden Ferritstäbe verschieden auszurichten und damit (und ggf. mit einer Pegelanpassung) den Störsender auszublenden. Bei Schwingkreisen unterschiedlicher Frequenz müsste man sich noch die Phasenlage kümmern, ohne Schwingkreise würde auch das entfallen.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo zusammen,
basteljero: Der "Resonar 8539" mit seinen 2 Hohlstab-Ferritstäben will mir nicht aus dem Kopf, hier haben die Schweizer Konstrukteure offensichtlich nicht mit Material gegeizt, um optimalen Empfang zu erzielen. Vielleicht ist HB9 so nett und ergänzt seinen Artikel noch etwas. (https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...=242&page=2) Es ist anhand der Fotos schwer abzuschätzen, ob die Stäbe länger sind als 20 cm, wie man sie in den Deutschen Geräten maximal vorfindet.
Die Ferritstäbe sind sicher nicht länger als 20cm, ich messe sie mal nach, bei Gelegenheit mache ich noch Fotos ohne Abschirmung. Die Spulen auf den beiden Stäben haben eine sehr unterschiedliche Windungszahl, somit tragen nicht beide Stäbel gleich zum Empfang bei, bei LW kommt die meiste Energie von der Spule mit der grossen Induktivität (Spulen in Serie) und bei MW von der Spule mit der kleineren Induktivität (Spulen parallel). Offenbar bringt die Serie-/Parallelschaltung aber etwas, sonst hätten sie es wohl nicht so gemacht, ein simpler Umschalter wäre ja wesentlich einfacher gewesen und hätte erst noch eine Verbindungslitze zur Ferritantenne eingespart.
Der Empfang ist sehr gut, allerdings ist auch beim etwa 10 Jahre jüngeren "Celerina" derselben Firma der Empfang mit Ferritantenne sehr gut, und dort gibt es nur einen Stab mit einer Wicklung und erst noch keine HF-Vorstufe. Somit spielt die Schaltungstechnik wohl eine grosse Rolle und natürlich auch das Ferritmaterial. In den etwa 10 Jahren wurde das Material wohl ordentlich verbessert.
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Jens,
basteljero:Legt man den Mittelpunkt der Spule auf Masse, entstehen zwei Spulenteile. Die Magnetischen Feldlinien des Nutzsignals induzieren eine Spannung, welche an einem Spulenteil hochohmig abgenommen werden kann, so dass praktisch keine Belastung des Schwingkreises stattfindet. Ein elektrisches Störfeld, welches kapazitiv auf beide Spulenteile einwirkt, erzeugt kein Signal, weil die Spulenteile hier gegeneinander wirken.
ich behaupte jetzt mal, dass wenn Du nur einseitig das Signal abnimmst, heben sich die Anteile, die das elektrische Feld erzeugt, nicht auf. Dazu wirkt der Ferritstab wahrscheinlich nicht ideal genug, d. h. der Fluss wird von einer Seite aus nicht in der anderen Hälfte gleich stark sein, sodass die Kompensation nicht ganz vollständig ist. Aus Gleichtakt wird durch den Schwingkreis nicht Gegentakt. Man wird sicherlich nicht ohne Differenzverstärker auskommen, wenn man wirklich auf Kompensation des Gleichtaktsignals setzt. Dann wiederum entfällt auch die Mittelanzapfung der Spule. (Die Symmetrierung ist zufolge Wickelgenauigkeit, Positionsgenauigkeit und Kernhomogenität sowieso schwer zu erreichen.)
Re: Ferritstabantenne: Spulenposition und andere Aspekte
Hallo Jens,
ja, wenn's ausreichend ist, dann muss man ja nichts ändern oder optimieren. Ich bin da halt ein bisschen ein gebranntes Kind, weil ich weiß, welche Störungen in industrieller Umgebung existieren können.
Aber auch sonst wäre mein Gedankengang der, dass mir eine Spule mit Mittelanzapfung sehr viel unangenehmer wäre als ein Differenzverstärker (den ich heute ja nicht mehr mit diskreten Teilen oder gar mit Röhren aufbauen muss). Und die geometrische Anordnung der Spule wäre auch völlig unkritisch, durch Verschieben auf dem Stab könnte ich sogar eine Abstimmung bewerkstelligen.
Vielleicht mache ich auch mal (noch mehr) Versuche mit meinen Stäben, aber vorher sind noch manche andere Dinge in der (eigenen) Pipeline.
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