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Wumpus-Gollum-Forum von "Welt der Radios".
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Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?
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10.10.20 15:09
basteljero 

WGF-Nutzer Stufe 3

10.10.20 15:09
basteljero 

WGF-Nutzer Stufe 3

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo Walter,
Man sucht sich eben die Antenne heraus, die für den eigenen Zweck am bester geeignet erscheint.
Für mich ist das der Rahmen, er ist einfach herzustellen, robust und variabel.
Nowack hat einen "Mini-Rahmen" mit 130 mm Durchmesser mit einer Ferritstabantenne verglichen
und den umfassten magnetischen Fluss anschaulich ausgerechnet :
B = (pi x d²) / 4 x n = 3,14 x 13² / 4 x 22 = 2920
Für meinen "DIN-A4"-Rahmen (Rückseite eines Transport-Holzkastens für Empfänger und Zubehör)
errechne ich überschlägig : 3,14 x 20² / 4 x 14 = 4400
Für einen 90-cm Rahmen:
3,14 x 90² / 4 x 10 = 63 580
(In diesem praktikablem Bereich liegt übrigens die Rahmenantenne nach DL3RTL
"fading.de/antennentechnik/bauanleitung_rahmenantenne")
Man könnte aber auch einen 4 m Rahmen bauen, wenn man eine Scheune hat:
3,14 x 400² / 4 x 4(?) = 502 400
Soll keiner behaupten, dass Detektor-Empfang heutzutage nicht mehr möglich ist.


Für Nowack war die Ferritstabantenne 1952 ein Notbehelf für die Rundfunkbereiche, für mich ist sie
das auch heute noch. So hat eben jeder seine Meinung, und das ist auch gut so.

Gruß
Jens

Zuletzt bearbeitet am 10.10.20 15:25

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10.10.20 17:42
Hajo 

WGF-Einsteiger

10.10.20 17:42
Hajo 

WGF-Einsteiger

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo Zusammen

Ich denke, bei aller Kontroverse darf man nicht den Anwendungszweck aus den Augen verlieren.
Wie hier schon erwähnt: Für Detektorempfang spielt die erzielbare Antennenspannung eine große Rolle, an einem modernen empfindlichen RX ist es eher das SNR.
Mit steigender Permeabilität steigen auch die Verluste und damit sinkt die erreichbare Spulengüte. Darauf weist auch Nowak hin und führt weiter aus, Zitat:
"Man darf die in der Spule induzierte EMK nicht gleich ohne weiteres der zu erwartenden resultierenden Empfangsspannung setzen." Zitat Ende. S.3 1Abs.

Ich habe heute mal meinen Vergleich etwas präzisiert. Der Testaufbau:
Sendeantenne Kupferdrahtspule 2Wdg, 10cm Durchmesser, gespeist aus einem HF Generator, 50 Ohm Ausgang über geschirmte Zuleitung, Entfernung zu den Antennen rund 1,5m.
Solche Tests im Innenraum sind sicher keine Referenz aber für Amateurbelange vielleicht statthaft.



Die vertikale Teilung beträgt 5dB, links die kleine Ferritantenne 10 x 160, Mitte die große Ferritantenne und rechts ein kleiner Rahmen (10Wdg, 30cm Durchmesser.).
Die Induktivitäten sind in etwa gleich, der Rahmen hat ungefähr den gleichen Durchmesser, wie die große Ferritantenne lang ist.
Das SNR der beiden Ferritantennen ist fast gleich, mit sehr geringem Vorteil für den größeren Ferrit, der Rahmen ist erheblich besser.

Bei aller Kritik stellen Ferritantennen, meiner Ansicht nach, gerade für VLF-Portabeleinsätze einen gut brauchbaren Kompromiß dar.
Eine 30cm Luftspule für VLF herzustellen, wäre mir jedenfalls erheblich zu viel Aufwand.




Gruß in die Runde
Hajo

Zuletzt bearbeitet am 10.10.20 17:59

Datei-Anhänge
Ferritvergleich2.jpg Ferritvergleich2.jpg (10x)

Mime-Type: image/jpeg, 185 kB

10.10.20 18:33
basteljero 

WGF-Nutzer Stufe 3

10.10.20 18:33
basteljero 

WGF-Nutzer Stufe 3

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo Hajo,

Zitieren:
Eine 30cm Luftspule für VLF herzustellen, wäre mir jedenfalls erheblich zu viel Aufwand

Das war für mich genau der Punkt:
Der Aufwand mit einigen hundert Windungen nur für SAQ 2-3 mal im Jahr !
https://wumpus-gollum-forum.de/forum/thr...126&page=24
Dann ein Test:
VLF-Trafo gewickelt, kleinen Rahmen dran und Anzeigeverstärker: Norwegen gut empfangen !
https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...=386&page=2
Da stand mein Konzept:
Größeren, stationären Rahmen für Mittelwelle + Tropenbänder bauen, später dann Audion mit VLF-"SAQ"-Spule dran
(Die muss ich sowieso wickeln). Der Abstimm-Drehko des Rahmens braucht nicht weggeschaltet werden, der Rahmen
arbeitet für VLF praktisch im Kurzschluss-Betrieb, auf MW dann als abstimmbarer Vorkreis für das Audion.
Aber jetzt warte ich erst mal ab ob und wie stark am 24.10 Grimeton zu hören ist, sollte theoretisch kein Problem sein
"hier im Norden"
Dann kann ich sowas wie die "8000 Wdg-Ferritstabantenne" vermeiden, die hier zu finden ist:
"viehl-radio.de/homeda/vlf.html"
Sie verwendet einen "Vitrovac" - Stabkern, sehr hohe Permeabilität, sehr lang und sehr dünn.
"vacuumschmelze.de/Assets-Web/Pb-pht-0.pdf"

Nachtrag:
Einfacher ging es jetzt mit einem 1:4 -Ferrit-Übertrager.
https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...mp;thread=400#1
Gruß
Jens

Zuletzt bearbeitet am 12.10.20 12:28

10.10.20 20:08
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

10.10.20 20:08
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo Hajo, hallo Jens,

das ist im Grunde keine Kontroverse. Hinsichtlich Aufwand habe ich den Vogel abgeschossen, was aber eher Zufall war: 6 Ferrite verkleben, Kupferlackdrahtrolle darüber schieben und fertig. Die Sendedauer von SAQ spielt hier auch keine Rolle, das sehe ich sportlich. Genauso ist das mit dem Detektorempfang: Keiner wird den Programminhalt über ein paar Minuten hinaus verfolgen wollen. Wirklich interessant ist oder war der Detektorempfang nur im stabilen Bodenwellenbetrieb. Das hat sich im Westen Deutschlands erledigt, obwohl Beidweiler und Droitwich ausschliesslich mit Aussenantenne hier noch hörbar ist. Das ist aber momentan nicht das Thema.

Ja, Hajo, das SNR mit Rahmen interessiert mich sehr. Dafür nehme ich die Arbeit in Kauf. Wie ich jetzt nach 100 Windungen (=6,5 mH) schon erkennen konnte, reicht mein Wickelraum nicht aus, sodass ich 4 zusätzliche Holzleisten aufleimen muss. Vor Montag habe ich also kein Ergebnis.
Ein Vergleich macht nur bei identischem L/C-Verhältnis Sinn. Im Prinzip müsste ich auch den gleichen Kupferlackdraht nehmen, was aber aus Gründen der Wicklungskapazität und Eigenresonanz nicht geht.

Der gute Jens hat die halbe Distanz zu SAQ, was 6 dB Unterschied macht. Dann die bessere Bodenleitfähigkeit auf diese Distanz, die ich mit einem Vorteil von 10 dB einschätze. Ich möchte während der nächsten SAQ Aussendung auch den Pegelunterschied zu DHO38 endlich messen.

8000 Windungen und hohe Permeabilität für SAQ-Empfang halte ich für Unfug.


Gruss
Walter

Zuletzt bearbeitet am 10.10.20 20:13

10.10.20 20:32
HB9 

WGF-Premiumnutzer

10.10.20 20:32
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo zusammen,

interessante Diskussion. Ich bevorzuge für Empfang tiefer und mittlerer Frequenzen (bis etwa 4MHz) aperiodische Rahmen- oder Ferritantennen. Diese liefern zwar sehr wenig Spannung, haben aber eine sehr niedrige Impedanz, die sich mit einem Ringkern-Übertrager hochtransformieren und mit einem rauscharmen Vorverstärker auf 'normale' Pegel anheben lässt. Ein Loop mit einer Windung und etwa 70cm Durchmesser ergab hier in der Nähe von Zürich guten Empfang von SAQ, auch mit einer 20cm-Ferritantenne war Empfang möglich, wenn auch nicht optimal, aber das lag an den lokalen Störungen. Die aperiodische Loop hat wie die abgestimmte Version zwei ausgeprägte Nullstellen quer zur Loop-Ebene, mit denen man eine Störung effizient ausblenden kann. Durch die Breitbandigkeit muss man nicht abstimmen, was bequem ist.

Gruss HB9

10.10.20 21:43
basteljero 

WGF-Nutzer Stufe 3

10.10.20 21:43
basteljero 

WGF-Nutzer Stufe 3

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo HB9

Zitieren:
Diese liefern zwar sehr wenig Spannung, haben aber eine sehr niedrige Impedanz, die sich mit einem Ringkern-Übertrager hochtransformieren und mit einem rauscharmen Vorverstärker auf 'normale' Pegel anheben lässt

Für einen ersten VLF-Versuch hatte ich einen normalen Netztrafo genommen, brachte erwartungsgemäß starkes Brummen
hervor. Dann sekundär nach Patent DE622980 (1933, Dr. W. Runge) abgestimmt, wodurch sich die erforderliche
Verstärkung stark reduzieren ließ, was das Brummen beseitige.

Die Aufteilung der Sekundär-Resonanzwickung in Scheibenwicklungen mit dazwischenliegenden, geerdeten
Primärwicklungen erscheint mir sehr sinnvoll zu sein: Beim Test-Trafo mit 4 x 200 Wdg sekundär traten
starke Resonanzen oberhalb 17,2 kHz auf, mit den geerdeten (dazwischenliegenden / verschachtelten)
Primär-Wicklungen erwartungsgemäß nicht.
Ziel ist bei mir "Stilechter" SAQ-Empfang mit einem 3x CF3 (CF7) -Audion

In diesem Zusammenhang ist dieser Beitrag für mich inspirierend gewesen (Thema: VLF-Spulen).
https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...ad=3&page=1

Gruß
Jens

11.10.20 02:50
Hajo 

WGF-Einsteiger

11.10.20 02:50
Hajo 

WGF-Einsteiger

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo Zusammen

Nein Kontroverse war eher das falsche Wort, ich meinte es im positiven Sinne, denn aus unterschiedlichen Ansichten gehen neue Erkenntnisse hervor....
Ich vermute fast, daß in Bezug auf VLF im Allgemeinen und SAQ im Besonderen, kein zu großer Aufwand nötig ist, wie man vielleicht meint.
Habe noch einen Test gemacht, der mich etwas verblüfft hat.



In meiner Kiste fand sich noch eine Ferritspule aus sieben Stäben 8 x 110mm,
Bewickelt in fast ganzer Länge mit 0,3mm Cul, Wdg. an Wdg., hat sie ein L von 7,8mH.
Wie man sieht, ist die Güte deutlich höher, als die der großen Ferritantenne und trotz ungünstigerem L/C Verhältnis ist sowohl die Spannung, als auch das SNR besser.

Die Sache mit dem Trafo an der Rahmenantenne finde ich auch sehr interessant. Vor Jahren hatte ich eine Loop mit zwei Wdg. und einem Spartrafo 1:5
für MW abstimmbar gemacht. Die Loop besteht aus 4mm Messingrohr mit einer Innenwindung. 1 Wdg. = 2,9µH, 2Wdg. = 11µH und 2 Wdg + Trafo = 166µH.
Das funktioniert erstaunlich gut aber die Verluste sind beachtlich. Mein kleiner MW Rahmen hat rund 160µH, 30cm Durchmesser, also eine Fläche von rund 700cm².
Die Loop hat 70cm Durchmesser, also rund 3850cm². Wenn man die beiden in's Rennen schickt, sind die Pegel fast identisch.
Anders ausgedrückt, bei 18% der Fläche der Loop, erzeugt die kleine MW-Luftspule gleich viel Spannung und identisches SNR.
Wäre mal interessant zu testen, wie es mit dem kleinen Rahmen + Trafo 1:9 im Vergleich mit den Ferritspulen ausschaut.



Jens, Du bist privilegiert, da Du so nah an SAQ bist, ich beneide Dich ein bißchen.
Ich bin Rentner Walter und darum mit reichlich Zeit und Geduld gesegnet - will sagen: nur keine Eile wegen der Wickelei.
Bin gleichwohl gespannt auf Deine Ergebnisse.
Den Breitbandloops stand ich anfangs etwas skeptisch gegenüber aber seit ich eine gebaut habe, benutze ich sie fast ausschließlich.
Meine hat 80cm Durchmesser und besteht aus 7mm Alurohr. Wie man oben sehen kann ist es so, wie Du schreibst, HB9. Bescheidener Pegel aber gutes SNR und auf Letzteres kommt es ja an. Sie macht auch an einem Audion ein gute Figur.




Gruß in die Runde
Hajo

Zuletzt bearbeitet am 11.10.20 03:04

Datei-Anhänge
Ferritvergleich3.png Ferritvergleich3.png (12x)

Mime-Type: image/png, 44 kB

Loop trafo.jpg Loop trafo.jpg (12x)

Mime-Type: image/jpeg, 14 kB

12.10.20 09:44
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

12.10.20 09:44
WalterBar 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo Hajo,

wie ich auch wieder einmal gesehen habe, ist die Vergleicherei so eine Sache. Man kommt sehr schnell in die Situation, Äpfel und Birnen zu vergleichen. Man sollte möglichst nur einen Parameter verändern und ansonsten den Rest erst einmal identisch aufbauen, auch wenn das schrittweise Vorgehen mehr Arbeit bedeutet. 0,3mm CuL ist ein solider Draht, den ich auch gerne verwende, allerdings nur für einlagige Spulen, wie in deinem Falle auch.

Mein erster "Ferritrahmen", der den Namen auch verdient, ist nun fertig. Die Ferritstäbe liegen eng an, und die Luftspalte sind vernachlässigbar. Der Wickelraum ist circa 8 x 10 mm, so wie der Ferritquerschnitt auch. Durch das verwendete Holz, den 16 Einzelferriten und dem ganzen Kupfer (600 Windungen 20x0,05mm HF-Litze) ist er relativ schwer geworden. Ich bin auf 182 mH Induktivität und 190 Ohm Gleichstromwiderstand gekommen. Der mittlere Spulendurchmesser bemisst sich etwa auf 18 x 18 cm.

Ich musste die Messwerte um nur 0,6dB bereinigen. Vielleicht hätte ich besser auch DCF77 genommen, aber der Sender verlangt nach zu kleinen Kapazitäten, die unter der Anfangskapazität meines Drehkos liegen. Ausserdem liegt er mir frequenzmässig schon zu weit von SAQ entfernt.

Den DHO38 konnte ich mit -43,0 dBm und einem SNR von 40,2 dB empfangen. Das ist um 5,4 dB besser als mein erster (unvollkommener) Rahmenversuch. Der Pegelwert ist nur 1,6dB schlechter als meine Ferritstab-Referenzantenne, mit der ich SAQ schon gut empfangen konnte.
Gegenüber dem Ferritstab mit fast gleichem L/C-Verhältnis ist der Ferritrahmen aber um 8 dB besser, und das ist deutlich! Die Regel, Ferritstablänge ergibt bei einem Rahmen vergleichbaren Durchmessers ähnliche Pegel trifft offenbar für einen Ferritrahmen nicht zu.

Nun wäre es interessant zu wissen, wie ein Vergleich ohne Ferrit bei identischem Wickelraum ausfallen würde. Ich habe tatsächlich vor, diesen Versuch diese Woche noch zu machen. Eventuell mache ich den Versuch mit 600 Windunden und dann bei vergleichbarem L/C-Verhältnis bei schätzungsweise 1000 Windungen.

Noch ein Wort zur Auskopplung: Weil ich direkt auf das Gate des Sourcefolgers gehe, benötige ich keine Auskoppelwicklung, die das Ergebnis verfälschen würde.




Gruss
Walter

Nachtrag:
Ohne Ferrit ist bei einer gegebenen Windungszahl die Induktivität halb so gross, was auf einen sehr überschaubaren Einfluss des Ferriten (in einem Rahmen!) hindeutet.

Zuletzt bearbeitet am 12.10.20 17:05

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Ferritrahmen_18x18cm_180mH_190Ohm_600Wdg.jpg Ferritrahmen_18x18cm_180mH_190Ohm_600Wdg.jpg (12x)

Mime-Type: image/jpeg, 180 kB

13.10.20 00:47
Hajo 

WGF-Einsteiger

13.10.20 00:47
Hajo 

WGF-Einsteiger

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

WalterBar:
wie ich auch wieder einmal gesehen habe, ist die Vergleicherei so eine Sache. Man kommt sehr schnell in die Situation, Äpfel und Birnen zu vergleichen. Man sollte möglichst nur einen Parameter verändern und ansonsten den Rest erst einmal identisch aufbauen, auch wenn das schrittweise Vorgehen mehr Arbeit bedeutet.
Hallo Walter

Ganz meine Meinung, man sollte sich Zeit nehmen und die Parameter schrittweise und einzeln verändern.
Die kurze Ferritspule hatte ich gefunden, ihre Existenz war mir nicht mehr in Erinnerung und so konnte ich dann doch nicht widerstehen…

Dein Versuchsergebnis finde ich beachtlich, -43dBm sind rund 73dBµV an 50 Ohm = S9+40, wenn ich richtig gerechnet habe, und das mit so einem kleinen Rähmchen indoor. 18 x 18 entspricht einem Kreis von 20,3cm, also wirklich winzig für VLF.
Ich vermute, daß die erwähnte Ferritstab-Referenzantenne (der Einzelstab auf dem Foto vom 1.10.) etwa die gleiche Länge hat, wie die Seitenlänge des Rähmchens.
Du schreibst
WalterBar:
Den DHO38 konnte ich mit -43,0 dBm und einem SNR von 40,2 dB empfangen. Das ist um 5,4 dB besser als mein erster (unvollkommener) Rahmenversuch. Der Pegelwert ist nur 1,6dB schlechter als meine Ferritstab-Referenzantenne, mit der ich SAQ schon gut empfangen konnte.
Soweit habe ich das verstanden
WalterBar:
Gegenüber dem Ferritstab mit fast gleichem L/C-Verhältnis ist der Ferritrahmen aber um 8 dB besser, und das ist deutlich! Die Regel, Ferritstablänge ergibt bei einem Rahmen vergleichbaren Durchmessers ähnliche Pegel trifft offenbar für einen Ferritrahmen nicht zu.
Ist damit das SNR gemeint - also das SNR ist bei dem Ferritrahmen um 8dB besser, als bei der SAQ-Ferritantenne?
Das wäre in der Tat ein deutliches Ergebnis und würde meinen oben beschriebenen Test zumindest im Trend bestätigen. Luftspulen sind einfach die besseren Antennen.
Du kannst es mit Deinen Meßmitteln exakt bestätigen, das finde ich super.
WalterBar:
Nun wäre es interessant zu wissen, wie ein Vergleich ohne Ferrit bei identischem Wickelraum ausfallen würde. Ich habe tatsächlich vor, diesen Versuch diese Woche noch zu machen. Eventuell mache ich den Versuch mit 600 Windunden und dann bei vergleichbarem L/C-Verhältnis bei schätzungsweise 1000 Windungen.
Interessant wäre es ganz sicher aber willst Du Dir das wirklich antun?
Mit der Auskopplung halte ich es ähnlich: Hochohmig über einen symm. Differenzwandler - wie weiter oben beschrieben - bewahrt man die mühsam hergestellte Spulengüte am besten.
Interessant ist ja auch immer der Güteverlauf einer Spule. Gerade auf hohe Güte ausgelegte Spulen haben oft ein stark ausgeprägtes Maximum.
Gerd Reinhöfer hat dazu vor längerer Zeit sehr interessante Vergleiche angestellt. Leider ist der gute Gerd nicht mehr unter uns.

WalterBar:
Nachtrag:
Ohne Ferrit ist bei einer gegebenen Windungszahl die Induktivität halb so gross, was auf einen sehr überschaubaren Einfluss des Ferriten (in einem Rahmen!) hindeutet.

Sorry für meine lange Leitung, bezieht sich das auf den Versuchsrahmen? Demnach sind die Ferritstäbe schon entfernt und das L ist um die Hälfte reduziert?

Dein Meßempfänger gefällt mir, ist das Eigenbau? Und falls ja, darf man eventuell Näheres erfahren?
Ich bin in solchen Dingen auf den SDR-RX angewiesen aber der ist leider mangels Referenzpegel nicht kalibriert. Für Vergleichsmessungen ist es ausreichend aber absolute Werte kann man damit natürlich nicht feststellen.

Gruß in die Runde
Hajo

Zuletzt bearbeitet am 13.10.20 01:55

13.10.20 09:44
MB-RADIO 

WGF-Premiumnutzer

13.10.20 09:44
MB-RADIO 

WGF-Premiumnutzer

Re: Ferrit-Stäbe und Rahmenantenne kombinieren?

Hallo,

das ist ja eine mörderische Fleißarbeit von euch.

Walter, Du hast also die Ferittstäbe längs zum Drahtverlauf in den Rahmen gelegt und dadurch wirkt der Ferrit nur als Induktivitätserhöhung - oder ?

Wenn die Stäbe quer und nahe zur Wicklung gesteckt werden, abgesehen von den Massen die man braucht, würden sie aber zusätzlich zum Feldlinieneinfangen dienen, oder müße dann der ganze Raum in der Spule ausgefüllt werden ?

Ich hatte schonmal die Idee einen Stapel von Bildröhrenablenkkernen hineizustecken. Allerdings entstehen dann immer Luftspalte und teils größere Abstände zum Ferrit.

Leider ist es beim Wollen geblieben , habe im Moment andere Projekte, sonst würde ich gleich hier mit loslegen - sammle schon seit einiger Zeit alle möglichen Ferritte dafür, denn für SAQ kommt bei meiner Langdraht zu viele Störungen mit herein.
Eine andere Möglichkeit wäre die Hohlräume mit Ferritbruch aufzufüllen - oder was meint ihr ?

Viele Grüße
Bernd

Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher. (Albert Einstein)

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