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Micro-Whip Aktive Antenne
#1
Hallo liebe Radiofreunde,

ich habe inspiriert durch das von Bernd (Klammi) entworfene Netzteil und sein Projekt überlegt wie man alternativ eine Mini Whip bauen könnte. Das übliche Design verwendet ja einen J310 FET als Eingangsstufe und einen HF Transistor der als Emitterfolger geschaltet ist als Ausgangsstufe. Diese Schaltung braucht ca. 50mA die Hauptsächlich durch die Ausgangsstufe fließen.


Meine Ziele waren:

- Weniger Strom <10mA bei ca. 9V
- eine Ausgangsimpedanz von 50Ω oder 75Ω die durch Wahl eines Widerstandes eingestellt werden kann.

Der zweite Punkt war mir wichtig, da ich noch jede Menge fertig konfektionierte (BNC) RG59 Kabel habe. Dieses wird im Videobereich eingesetzt und hat 75Ω. Technisch spricht nichts dagegen solches Kabel für Rundfunksignale einzusetzen. Im Videobereich wird das mit analogen Signalen verwendet die 5MHz Bandbreite haben oder bei digitalen HDSDI Signalen mit 1,5Gbit/s was einer Bandbreite von ~700MHz entspricht.

Im Rahmen meiner Basteleien mit DDS Modulatoren war ich auf den MAX4012 gestoßen. Dieses IC ist eine Art Operationsverstärker der direkt 50/75Ω Lasten treiben kann. Die Bandbreite bei einem Verstärkungsfaktor von 1 liegt bei 150MHz. Laut Datenblatt haben die Eingänge eine Eingangskapazität von nur 1pF das ist wichtig, da die Empfangsfläche einer Mini-Whip im Prinzip einen Kondensator darstellt der die HF Energie des elektrischen Feldes nutzt. Die Kapazität der Antennenfläche bildet mit der Eingangskapazität der Schaltung einen Spannungsteiler, ja größer die Eingangskapazität ist, umso ungünstiger die Signalausbeute.

Also habe ich mal schnell eine Schaltung zusammengelötet und getestet. Hier der Plan:

   

Zur Stromversorgung verwende ich das von Bernd entworfene Netzteil, allerdings mit einem 9V Spannungsregler. Der MAX 4012 verträgt nur maximal 10V. Die Schaltung nimmt nur ca. 6mA auf, deutlich weniger als das übliche Design.  Hier ein Bild des Versuchsaufbaus:

   

Hier mit Netzteil

   

Detail der Schaltung.

Der MAX4012 ist ein SMD Bauteil und hier unter den anderen Bauteilen nicht zu erkennen. Ich plane das Ganze mit SMD Bauteilen zu bauen, dadurch wird die Schaltung sehr klein - eben eine "Micro-Whip" . Das ist auch der Grund, warum ich eine SMA Buchse verwendet habe. Meine Idee ist das Ganze in ein 20er oder 25er Elektroinstallationsrohr einzubauen.

Vorerst plane ich aber noch einige Vergleichsmessungen vorzunehmen um diese Schaltung im Vergleich zur Standardschaltung beurteilen zu können.
Viele Grüße
Semir
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"Alle sagten: Das geht nicht. Dann kam einer der wußte das nicht, und hat es gemacht."
(Prof. Hilbert Meyer, Uni Oldenburg)
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#2
Hallo Semir,

Das ist sehr interessant.
Mich stört bei der herkömmlichen Mini Whip bei Portable Betrieb die Stromversorgung über die Einspeiseweiche. Das ist immer recht umständlich zu Händeln.

Mit deiner Schaltung und deren geringem Stromverbrauch wäre ja ein Aufbau mit 9 Volt im Gehäuse der Mini Whip möglich?
Bei 6 mA hält der 9 Volt Block ja gut einen ganzen Tag durch.

Ich könnte mir vorstellen, das Gehäuse etwas länger zu machen und unten ein Batteriefach vorzusehen.
Klein muss mein Gehäuse (Abwasserrohr) nicht unbedingt sein, aber der praktische Nutzen wäre für mich enorm.


Viele Grüße,

Axel Smile
Womit fährt der Norweger zur Mittagspause...?
...Na mit einem Fjord Siesta! Wink
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#3
Sehr interessant, da haben wir ja schon ein schönes Thema für unser Treffen Stereofonie und Antennenbau. Smile
Jetzt müsste man nur noch erreichen, das es auch für MW gut geht.

Jetzt fehlt nur noch ein Antennenmessgerät im Taschenformat. Welches sehr einfach nach zu bauen geht.
Sodas man jederzeit die Antennenempfindlichkeit prüfen kann.
Habe immer soviel Arbeit, dass ich mir eine aussuchen kann. Smile

Grüße Frank, der Moschti
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#4
(21.05.2018, 11:09)Axel schrieb: Mit deiner Schaltung und deren geringem Stromverbrauch wäre ja ein Aufbau mit 9 Volt im Gehäuse der Mini Whip möglich?
Bei 6 mA hält der 9 Volt Block ja gut einen ganzen Tag durch.

Hallo Axel,

das ist eine gute Idee. An eine Stromversorgung mit Batterie hatte ich noch garnicht gedacht. Ich habe mal gemessen bei 9V zieht die Schaltung ca. 8,5mA die 5,5-6mA im Datenblatt gelten wohl für 5V. Aber das ist immer noch recht wenig. Ich würde dazu 9V Akkus nehmen die haben 110mAh damit sollte das Teil dann so 10h laufen.

Ein Schaltung habe ich dafür schon im Kopf... Ich plane das so zu machen, dass die Antenne sich automatisch einschaltet wenn das Antennenkabel Radioseitig abgeschlossen wird.

Mal sehn wie ich Zeit habe das umzusetzen.
Viele Grüße
Semir
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(Prof. Hilbert Meyer, Uni Oldenburg)
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#5
(21.05.2018, 11:26)Morningstar schrieb: Jetzt fehlt nur noch ein Antennenmessgerät im Taschenformat. Welches sehr einfach nach zu bauen geht. Sodas man jederzeit die Antennenempfindlichkeit prüfen kann.

Hallo Frank,

Das ist eine interessante Idee. Ich überlege mal wie man das einfach umsetzen kann. Ein solches Gerät sollte machbar sein, Allerdings müsste es für 50Ω Antenne und auch für Langdraht ausgelegt sein. Das wird nicht ganz so einfach. Wenn das nur auf MW gehen soll ist es nicht ganz so schwer...
Viele Grüße
Semir
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#6
Hallo Semir,

Ich habe mal eine Frage.
Würde sich auch der AD829 grundsätzlich eignen?
Ich habe da nicht so den Durchblick bei den Datenblättern. Blush


Viele Grüße,

Axel Smile
Womit fährt der Norweger zur Mittagspause...?
...Na mit einem Fjord Siesta! Wink
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#7
(02.06.2018, 11:36)Axel schrieb: Würde sich auch der AD829 grundsätzlich eignen?
Hallo Axel,

das müsste man probieren. Ich sehe das so:

+ Low Noise = geringes Rauschen das ist gut für eine Eingangsstufe
- Eingangskapazität ist etwas hoch mit 5p der MAX4012 hat nur ca. 1p

Die Eingangskapazität hat einen großen Einfluss auf die erzielbare Empfindlichkeit. Eventuell müsstest Du den "Empfangskondensator" etwas vergrößern. Aber auch hier gilt Versuch macht Kluch...

Dieses WE werde ich übrigens mal eine Layout in SMD für die Antenne machen. Das Ganze soll in ein DN25 Rohr passen. Ich werde sowohl die Fernspeisung vorsehen als auch die Lokale Speisung mit 9V Batterie oder Akku. Das plane ich so zu lösen, dass die Antenne automatisch aktiviert wird, wenn am anderen Ende des Kabels eine (75/50Ω) Last angeschlossen ist. Wenn das Kabel offen ist schaltet sich die Antenne aus.
Viele Grüße
Semir
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#8
Hallo Zusammen,

nun habe ich das Projekt fertig. Die Antennenplatine hat die Maße 160mx23mm damit passt sie in ein DN25 Installationsrohr. Mit einer Europakarte sind so genau 4 Stück in einem Arbeitsgang herstellbar. Ich werde noch Bilder der fertigen Antenne im Gehäuse posten. Hier zunächst der Schaltplan:

   

Ich habe noch einige Änderungen vorgenommen:

1) Der MAX4012 ist nun so verschaltet, dass er ca. 6dB Verstärkung liefert. Gerade bei alten Radios mit mäßiger Empfindlichkeit verbessert das den Empfang und gleicht eventuelle Kabelverluste aus.

Diese Änderung kann bei sehr starken lokalen Sendern etwas die Großsignalfestigkeit beeinträchtigen, in diesem Fall kann aber die Verstärkung auf 0dB reduziert werden mit folgenden Änderungen: C8/R9 Weglassen und R4 auf 24Ω verkleinern.

2) Eine Schaltung zur Fernaktivierung der Antenne bei Batteriebetrieb wurde ergänzt. Q1 schaltet die Versorgungsspannung dann ein wenn am anderen Ende des 75Ω Koaxialkabels ein Abschlusswiderstand vorhanden ist. ist das Kabel offen wird die Antenne deaktiviert. Um die Antenne einzuschalten genügt eine Verbindung der Koaxialkabelseele mit Masse ab ca. 10kΩ. Damit ist es möglich die meist schlecht erreichbar montierte Antenne aus dem warmen Zimmer einzuschalten -Wer will schon bei Wind und Wetter nach draußen...

Einige Werte habe ich noch angepasst, die Bauteile sind aber alle unkritisch. Hier seht ihr die Bestückungen der zwei Varianten:

   
Beide Komplett

   

Für Batteriebetrieb

   

Für Fernspeisung

Das Ganze ist komplett in SMD Technik gebaut. Für die Widerstände habe ich die Größe 1206 verwendet, da man da noch eine Leiterbahn zwischen den zwei Kontakten hindurch bekommt. Die Kondensatoren sind im Format 0805 oder 0603 verbaut. Die Zahlen sind übrigens die Maße HxB in mm. Man braucht dazu eine ruhige Hand, einen geregelten Lötkolben mit feiner Spitze  und eine gute Lampe mit Vergrößerungsglas, dann geht es aber recht gut und schnell mit der Bestückung. Auf der Habenseite spart die SMD Technik das Bohren der Platine.

Noch ein paar Bemerkungen zur Mini/Micro Whip generell.

Diese Antenne nutzt ja das elektrische Feld für den Empfang. Meist ist innerhalb von Häusern eine Vielzahl von Störern vorhanden die alle elektrische Felder produzieren. Dazu zählen DSL Leitungen, Powerline Netzwerkadapter, Schaltnetzteile (z.B. Handy Ladegeräte), Flachbildschirme, PCs usw. Betreibt man nun die Mini-Whip direkt neben dem Radio wird das Ergebnis in der Regel sehr enttäuschend sein, da hier der Störnebel der o.g. Geräte sehr stark ist. Wesentlich bessere Ergebnisse erzielt man mit einer Installation der Antenne im Garten möglichst weit weg vom Haus. Dann funktioniert sie auch gut. Ich habe bewusst 75Ω Kabel genommen, da dieses sehr günstig ist und bei den in Frage kommenden Frequenzen keinen nennenswerte Dämpfung hat auch wenn es 20-50m lang ist, außerdem habe ich noch Unmengen an RG59 Videokabel herumliegen... Wer möchte kann die Schaltung natürlich auch mit RG58 50Ω Kabel betreiben dann muss nur der Widerstand R5 auf 51Ω verkleinert werden.

Am anderen Ende des Koaxialkabels nutze ich eine Schaltung die eine Langdrahtantenne nachbildet. Das bewirkt, dass der Eingangskreis der Radios nicht mit den niederohmigen 75/50Ω des Kabels beaufschlagt wird, was dessen Trennschärfe wegen der dann erfolgenden Bedämpfung verrringert. Das gilt besonders für alte Audions und Ein- Zweikreiser Radios.

Die Layouts der Platinen kann ich gerne auf Anfrage zusenden. Gegen die Verwendung für private nicht kommerzielle Zwecke habe ich nichts und unterstütze Nachbauer gerne.
Viele Grüße
Semir
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(Prof. Hilbert Meyer, Uni Oldenburg)
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#9
Hallo Semir,

wäre das nicht evtl. interessant solch eine Antenne mal mit zum Dietmar nach Siegen mit zu bringen? Radios haben wir doch dort genug. Mich würde das sehr interessieren. Natürlich im AM-Bereich. Ich hatte auch mal eine Mini Whip. Der Detlef baute sie für mich zusammen und schloß sie auch auf dem Dachboden an. Allerdings mit dem Ergebnis waren wir beide nicht zufrieden. Nun haben wir ja auf dem Dach einen Blitzableiter. Der hat sie auch abgeschirmt.
Es grüßt Euch aus Peine
     
     Andreas
Nicht nur die Röhren sollen glühen.
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#10
Das könnt ihr sehr gerne machen, bedenkt aber der Onkel Dietmar hat keine Radios aus den dreisigern  Smiley57

Ich hatte beim letzten Treffen dort einfach mal eine 25m, 2,5Quadrat Litze in Gottes freie Natur geschmissen, das ging gut!
mit freundlichen grüßen aus Dielfen (Siegerland)
Dietmar
Wenn einer dem anderen hilft ohne daraus Profit schlagen zu wollen dann sind wir auf einem guten Weg
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#11
Ach, Onkel Dietmar, da geht doch auch ein Radio aus den 50 ern. Sofern das AM-Teil funktioniert.
Es grüßt Euch aus Peine
     
     Andreas
Nicht nur die Röhren sollen glühen.
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#12
Hallo Zusammen,

Ich hatte ohnehin vor mehrere dieser Antennen mit zum Treffen zu bringen. Dort können wir dann etwas Experimentieren. Ich werde auch die "Rex" von Andreas dabei haben die können wir da zum Vergleich auch einmal einsetzen. Ich bringe eventuell auch noch einen meiner aktiven Verteiler mit damit können dann 4-5 Radios versorgt werden.
Viele Grüße
Semir
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