Rahmenantenne für Empfang, gegen Störungen abgeschirmt

  • Hallo Freunde und Freundinnen von Selbstbau ,-Reparatur und -Restaurierung!

    Hier will ich meine nun fast fertige Rahmenantenne vorstellen. Sie wurde für die folgenden Empfangsbedingungen und Gegebenheiten entwickelt:

    Wie so vielen steht mir für die Antenne kein Balkon und kein Garten für eine Drahtantenne zur Verfügung, Der Dachboden ist weit weg und mit Blech überdeckt. Den Aufwand für eine Antenne auf dem Dach kann ich auch nicht treiben. Also folgte daraus die Entscheidung für eine Rahmenantenne in der Wohnung.

    Die ersten Versuche haben gezeigt, dass massive Störungen vorliegen, wie bei vielen anderen auch. Das heisst die Antenne sollte möglichst störfest sein, aber auch Fernempfang auf Mittelwelle ermöglichen. Und ich wollte für meine Versuche ein von mir gebautes Transistor Audion verwenden. Auch das hatte Einfluss auf die realisierbaren Möglichkeiten.

    Auf dieser Basis schieden leider vielen hübschen klassischen Vorbilder mit Holzkreuz und Drahtspule aus. Ich habe eben nicht die störungsarmen Empfangsbedingungen die zu deren Zeit gegeben waren. Zu dem will ich nicht nur einen Ortssender oder meinen Heimsender empfangen, sondern vor Allem DX.

    Die Störungen liegen überwiegend in Form von elektrischen Feldern vor und die gewünschten Signale Form von elektromagnetischen Feldern. Die Rahmenantenne nimmt bevorzugt deren magnetische Komponente auf. Das ist schon einmal gut. Was war also zu tun, um die elektrische Felder möglichst nicht in den Empfänger zu lassen. Ein paar Massnahmen gibt es.

    Abschirmung gegen kapazitive Einkopplung gehört dazu. Die funktioniert aber nur, wenn die abgeschirmten Störsignale so abgeleitet werden, dass sie nicht induktiv doch noch Ströme verursachen, die in den Empfänger geraten.

    Eine andere Variante ist ein symmetrischer Aufbau der Antenne und eine rein magnetische Kopplung an den Empfänger Eingang, so dass Gleichtakt Signale unterdrückt werden. Die kapazitiv eingestreuten Störsignale liegen als Gleichtaktsignale vor und mit einem geeigneten Balun kann man diese wirkungsvoll unterdrücken. Aber dann funktioniert mein Audion nicht mehr. Durch den Balun hindurch kann ich meine Rahmenantenne nicht mehr mit der Rückkopplung entdämpfen.

    Im Amateurfunk wird die letzte Variante viel verwendet. Dort funktioniert sie aber auch nur dann gut in einer störungsbehafteten Umgebung, wenn die Koppelschleife ebenfalls symmetrisch ist und auch symmetrisch abgeschirmt ist, und ein guter Balun die Gleichtaktsignale von der Leitung fern hält. Man sieht aber viele ungünstig gebaute magnetische Antennen im Amateurfunkbereich. Die Übliche Amateurfunk Bauweise würde für die Mittelwelle aber auch einen zu grossen Ring erfordern.

    Meine Recherche war umfangreich und zu guter Letzt blieb nur die bereits angesprochene Abschirmung. Wenn die Abschirmung symmetrisch aufgebaut ist, können sich die Ableitströme auf der Abschirmung aufheben, so dass sie nicht auf die abgeschirmten Antennenwindungen induzieren.

    So habe ich meine Rahmenantenne aus Koaxialkabel gebaut. Ich war sehr skeptisch, aber schon die ersten Versuche mit billigem Satkabel aus dem Baumarkt zeigten gute Ergebnisse. Das MW Rundfunk Band teilte ich, im unteren Teilband verwende ich fünf Windungen auf dem Rahmen und im oberen Teil drei. Mit einem kleinen Schalter wähle ich das Teilband aus. Der Rahmen hat einen guten halben Quadratmeter, ist sechseckig, auf der Spitze stehend, schlank und hoch (ca 50 cm breit, ca 1 m hoch).

    Die Skizzen zeigen das Prinzip, die Abschirmung und die Nutzung der Windungen.

    Zur Zeit funktioniert die Antenne bereits. Tagsüber empfange ich 6 Sender. Zwei slovenische und vier ungarische. In der Nacht ist viel los. Radio Algerienne International konnte ich gut hören und eindeutig identifizieren. Allerdings ist der mechanische Aufbau noch ewas improvisiert, das Radio ist noch nicht im Blechgehäuse abgeschirmt und die Verdrahtung ist etwas weitläufig. Fotos mache ich erst dann, wenn die Antenne mechanisch fertig und transportierbar ist.

    Die Entdämpfung habe ich verändern müssen, da die Antenne mehr Energie aufnimmt, als eine Ferritspule.

    LG, 73, Jo

    LG 73, Jo

    Edited once, last by DxInfo (May 30, 2024 at 5:46 PM).

  • Hallo Jo,

    das sieht interessant aus!
    Konntest Du feststellen, ob dieser Aufbau weniger Störungen einfängt als eine nicht-abgeschirmte Rahmenantenne?

    Gruß, Frank

    Keiner von uns kommt lebend hier raus. Also spart nicht alles für später auf. Eßt leckeres Essen. Spaziert in der Sonne. Springt ins Meer. Sagt die Wahrheit und tragt euer Herz auf der Zunge. Seid albern. Seid freundlich. Seid komisch. Bastelt mit Radios. Für nichts anderes ist Zeit.

  • Hi Frank,

    freut mich, wenn das Thema auch andere interessiert.

    Und ja, ich habe den Vergleich. Meine ersten Test wurden ohne Abschirmung durchgeführt. Denn zunächst dachte ich, mit symmetrischem Aufbau und Balun käme ich einfacher zum Ziel, Koax hielt ich auch zunächst noch für ungeeignet als Material für die Antennenwicklung, wegen der riesigen Kapazität, die es einbringt.

    Der Krach durch die Störungen war beeindruckend: Die Schreibtischlampe am Bastelplatz, der Tablet PC mit den Plänen, das Oszilloskop, alles machte Radau. Das ist jetzt weg. Natürlich werden nicht alle Störungen vollständig verschwinden, aber das MW Rundfunk Band ist jetzt sehr gut brauchbar geworden, auch für DX. Und das, obwohl, wie gesagt noch nicht alles fertig abgeschirmt ist. Die Verdrahtung der Bandumschaltung hat noch keine Schirmung und das Radio selbst auch noch nicht. Allein die Schirmung der Antenne selbst hat schon so viel bewirkt.

  • Dass eine nicht magnetische Abschirmung einer (hauptsächlich) magnetisch wirksamen Antenne sinnvoll sein kann, um unerwünschte elektrische Felder abzuschirmen, wussten schon die „Altvorderen“ und haben bei einigen Radios die Ferritstab-Antennen werksseitig mit einer Aluabschirmung versehen.

    Gruß

    (Reflex-)Kalle

  • Ich Begrüsse dich, Kalle!

    "... bei einigen Radios die Ferritstab-Antennen werksseitig mit einer Aluabschirmung ..."

    Genau! Das Prinzip ist aber schon deutlich früher verwendet worden. Man verwendete davor schon abgeschirmte Peilrahmen um den damals so genannten "Antenneneffekt" der Peilrahmen zu vermeiden, der die Peilung "trübte". Quelle: Zinke, Brunswig: Hochfrequenztechnik.

    LG 73, Jo

    Edited once, last by DxInfo (May 30, 2024 at 8:39 PM).

  • Ja, das interessiert mich immer mehr! :)

    Eines verstehe ich nicht: Du benutzt alle fünf Windungen für die niedrigen Frequenzen und drei davon für den oberen Frequenzbereich. Wie ist denn der Umschalter verdrahtet, wenn die Trennung der beiden Abschirmhälften sich doch in der mittleren Windung befinden muß? Schaltet der Umschalter für die 3-Windungen-Antenne beide äußeren Windungen ab?

    Gruß, Frank

    Keiner von uns kommt lebend hier raus. Also spart nicht alles für später auf. Eßt leckeres Essen. Spaziert in der Sonne. Springt ins Meer. Sagt die Wahrheit und tragt euer Herz auf der Zunge. Seid albern. Seid freundlich. Seid komisch. Bastelt mit Radios. Für nichts anderes ist Zeit.

  • Ja, Frank, genau so mach ich das. Die mittlere Windung hat eine geteilte Abschirmung. Mit einem 4 x Um Schalter schalte ich an beide Enden der 3er Wicklung an beiden Enden je eine Windung dazu oder auch nicht. Ich hab mirs auch zwei mal aufzeichnen müssen, damit ich beim Verdrahten nichts verwechsle. Die Handskizze sieht nicht so toll aus, ich werde das rein zeichnen und nach reichen.

  • So, bitte sehr, hier ist die Verschaltungsskizze einschliesslich symmetrischer Bereichsumschaltung.

    Die Windungen der Rahmenantenne habe ich auseinander gezogen gezeichnet, damit der Schaltplan nicht verworren wird. In der Realität liegen alle Windungen ohne viel Abstand neben ein ander.

    Ich hoffe es ist mir eine verständliche Darstellung gelungen.

  • Servus zusammen,

    Quote from "Reflex-Kalle" pid="277040" dateline="1717092547"


    Dass eine nicht magnetische Abschirmung einer (hauptsächlich) magnetisch wirksamen Antenne sinnvoll sein kann, um unerwünschte elektrische Felder abzuschirmen, wussten schon die „Altvorderen“ und haben bei einigen Radios die Ferritstab-Antennen werksseitig mit einer Aluabschirmung versehen.

    Auch bei professionellen militärischen Rahmenantennen kam / kommt die elektrische Abschirmung schon seit langem zum Einsatz - wie hier bei diesem Telefunken-Rahmenpeiler E326N (250[kHz] bis 667[kHz]) von 1925(!):

    Quote


    Der ursprünglich offene und in einem Holzhäuschen untergebrachte Peilrahmen wurde bald durch eine wetterfeste Ausführung ersetzt, bei der die Windungen in einem kreisförmig gebogenen Metallrohr untergebracht waren, das oben durch ein Isolierstück unterbrochen war. Dadurch erhielt man einen robusten und leicht montierbaren Rahmenträger, andererseits schirmte das geerdete Metallrohr die Rahmenwindungen vor der Beeinflussung durch das (eine Trübung verursachende) elektrische Feld ab.

    Mit "Trübung" waren hier übrigens nicht elektrische Störungen gemeint (die gab's damals wohl noch nicht so heftig wie heute), sondern eine "Verschmierung" des Peilminimums und damit eine Reduzierung der Peilgenauigkeit.

    Quelle: Fritz Trenkle, Die deutschen Funkpeil- und Horchverfahren bis 1945, AEG-Telefunken 7900 Ulm.

    Speziell bei höheren Frequenzen hat es das Thema einer möglichst geringen, reproduzierbaren, erschütterungsfesten und langzeitstabilen Kapazität der Rahmenwicklung zum abschirmenden Rahmenrohr allerdings durchaus in sich.

    Grüße

    Günter

    100[MHz]? Für Mikrowellenleute leicht welliger Gleichstrom.... :D

    Edited once, last by Klangschatulle (May 30, 2024 at 11:20 PM).

  • Danke, Jo. Deine Zeichnung beantwortet auch gleich meine nächste Frage: Die Innenleiter der äußeren Windungen werden komplett - also allpolig - abgeschaltet.
    Ich bin gespannt auf die Fotos Deiner Antenne! Und ich besorge mir schon mal Antennenkabel :) .

    Gruß, Frank

    Keiner von uns kommt lebend hier raus. Also spart nicht alles für später auf. Eßt leckeres Essen. Spaziert in der Sonne. Springt ins Meer. Sagt die Wahrheit und tragt euer Herz auf der Zunge. Seid albern. Seid freundlich. Seid komisch. Bastelt mit Radios. Für nichts anderes ist Zeit.

  • Servus Jo,

    Quote from "DxInfo" pid="277025" dateline="1717083785"


    Der Rahmen hat einen guten halben Quadratmeter, ist sechseckig, auf der Spitze stehend, schlank und hoch (ca 50 cm breit, ca 1 m hoch).

    Bringt die auf der Spitze stehende, sechseckige Form gegenüber einem Quadrat / Rechteck oder einem Kreis (beides bei identischer Querschnittsfläche) funktionale Vorteile?

    Günter, interessiert

    100[MHz]? Für Mikrowellenleute leicht welliger Gleichstrom.... :D

  • Guten Morgen Günter,

    ja. "Mit "Trübung" waren hier übrigens nicht elektrische Störungen gemeint (die gab's damals wohl noch nicht so heftig wie heute), sondern eine "Verschmierung" des Peilminimums und damit eine Reduzierung der Peilgenauigkeit. " So ist es. Andere Zielsetzung aber Anwendung des selben Prinzips, nämlich die Signale aus dem magnetischen Feldanteil und die aus dem elektrischen Feldanteil unterschiedlich zu verarbeiten.

    "Bringt die auf der Spitze stehende, sechseckige Form gegenüber einem Quadrat / Rechteck oder einem Kreis (beides bei identischer Querschnittsfläche) funktionale Vorteile?"

    Die in die Höhe gezogene Sechseck Form hat ganz banale geometrisch praktische Vorteile. Die nach unten zeigende Spitze bringt die Anschlüsse nahe an den RX, der auf dem Tisch, bzw. auf der Werkbank steht. Mit der schlanken hohen Form nutze ich die gegebene Raumhöhe aus, um wirksame Fläche unter zu bringen, ohne dass mir das beim Drehen zu viel Wohnraum weg nimmt. :) Übrigens, die Höhe der Antennenwicklung habe ich zu ungenau angegeben, es sind ein bissl über 125 cm. So ergibt sich tasächlich etwas mehr als ein halber Quadratmeter Fläche.

    Hallo Frank,

    "Die Innenleiter der äußeren Windungen werden komplett - also allpolig - abgeschaltet." Ja, da war ich erst skeptisch, ob ich diese Antennenteile einfach so "in der Luft hängen" lassen soll. Ich habe nach gemessen, die Eigenresonanz liegt weit über der Betriebsfrequenz und im praktischen Betrieb hat sich bestätigt, dass das so gut geht.

    LG 73, Jo

    Edited once, last by DxInfo (May 31, 2024 at 9:47 AM).

  • Servus Jo,

    Quote from "DxInfo" pid="277079" dateline="1717141119"


    Die in die Höhe gezogene Sechseck Form hat ganz banale geometrisch praktische Vorteile. Die nach unten zeigende Spitze bringt die Anschlüsse nahe an den RX, der auf dem Tisch, bzw. auf der Werkbank steht. Mit der schlanken hohen Form nutze ich die gegebene Raumhöhe aus, um wirksame Fläche unter zu bringen, ohne dass mir das beim Drehen zu viel Wohnraum weg nimmt. :) Übrigens, die Höhe der Antennenwicklung habe ich zu ungenau angegeben, es sind ein bissl über 125 cm. So ergibt sich tasächlich etwas mehr als ein halber Quadratmeter Fläche.

    danke für Deine Antworten. Welche Kapazität hat denn Dein Drehko ein- und ausgedreht und welche Induktivität hat die Spule "L-Korrektur"? Hintergrund meiner Fragerei: Dann könnte ich a bisserl rumrechnen und Induktivität / Resonanzwiderstand über den Daumen peilen - und schauen, ob die Antenne nach entsprechender Umdimensionierung auch auf 17,2[kHz] verwendbar wäre (am 30. Juni 2024 ist Alexandersson-Tag --> SAQ, und da will ich wieder mal a bisserl "spielen").

    Was mir angesichts Deines Entwurfs in den Sinn kam: Entsprechend viele Windungen eines professionellen, wetter- und parameterbeständigen Koaxkabels für eine Rahmenantenne nach Deinen Ideen verwenden. Als Koaxkabel habe ich aus alten ArcNet-Zeiten noch einiges an RG62A/U da (https://catalog.belden.com/techdata/EN/9269_techdata.pdf):

    • Wellenwiderstand (Datenblattangabe): 93[Ω].
    • Kapazität (Datenblattangabe): 44,3[pF/m].
    • Kapazität eines 15[m] Rings (grade selbst gemessen): 664[pF] @ 10[kHz] und 100[kHz]: 664[pF] (DER DE Typ DE-5000).
    • Kapazität eines 15[m] Rings (grade selbst gemessen): 663[pF] @ 38,4[kHz] (R&S Typ KARU).


    Damit wäre man also noch kapazitätsärmer als mit 75[Ω] SAT-Kabel (~ 55[pF/m]). Wobei: Bei meiner angedachten Anwendung spielt die Kabelkapazität nicht mehr die große Rolle, weil man bei Frequenzen unter 100[kHz] sowieso bei Schwingkreiskapazitäten > 1[nF] landen dürfte (bei meinem derzeitigen "Quick-and-Dirty-Flachbandkabelrahmen" (~ 2,5[mH]) wären das ~ 34[nF] Schwingkreis-C bei 17,2[kHz] und ~ 1,6[nF] Schwingkreis-C bei 77,5[kHz]). Die Kabelkapazität könnte man damit als einen Teil der Schwingkreiskapazität verwenden (und zwar mit Abstimmung am empfängerseitigen Ende des Koaxkabels und nicht direkt am Rahmen --> erhebliche Steigerung des Bedienkomforts). Aus all diesen Gründen möchte ich für meinen derzeitigen "Quick-and-Dirty"-Rahmen was erheblich besseres (= verlustärmeres) auf die Füße stellen - das will ich schon seit längerem, aber die "Initialzündung" kam jetzt durch Dein Konzept.

    Der Charme Deines Ansatzes ist eindeutig der geschirmte Aufbau mit Koaxkabel (was mechanisch aufwendige Klimmzüge mit abschirmenden Rohren überflüssig macht), ohne daß auf der Eingangsseite des Empfängers symmetrische, hochohmige(!) Konzepte benötigt werden (und der trotzdem wird der ganze Störradau wohl sehr wirksam unterdrückt) - das reizt enorm zum Experimentieren! Grade auch bei Fielddays und ähnlichen "Batterie"-Events ist Zeug mit Koaxkabel sehr viel schneller aufgebaut und in Betrieb genommen als Sachen, die mit ungeschirmten Zweidrahtleitungen daherkommen und deswegen mit deutlichem Abstand zu jedem wasserführenden Ast eines Baums verlegt werden müssen. (Nur, damit da kein falscher Eindruck entsteht: In festen Installationen bin ich ein Fan von (erd)symmetrischen Zweidrahtleitungskonzepten).

    Grüße

    Günter

    100[MHz]? Für Mikrowellenleute leicht welliger Gleichstrom.... :D

  • Servus Günter,

    mein Drehko hat beide Teile // geschaltet und das ergibt 70pF bis 800pF, die Korrekturspule, die im unteren Teil vom BC Band verwendet wird, hat 20µH. Ich hoffe, dass ich jetzt meine Notizen richtig interpretiert habe.

    So eine abgeschirmte, abgestimmte magnetische Antenne für Längstwellen, ist sicher ein lohnendes und reizvolles Projekt. Da bin ich schon sehr neugierig auf deine Erfahrungsberichte.

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