Re: Was mir beim Bau einer einfachen UKW-Rahmenantenne alles schiefgelaufen ist
Hallo Walter,
danke für das freundliche Angebot. Der Brief wird wahrscheinlich nicht nach Schweden ankommen, wenn er einen fühlbaren Inhalt hat und von privat kommt. Hatte zweimal in der "Bucht" Kleinkram (alte Fritzboxen u.s.w.) von privat aus Deutschland gekauft. Die Ware wurde nachweislich verschickt, kam aber nie bei mir in Schweden an. Waren aus Polen / Baltikum alles schnell und problemlos. Wenn du bei mir persönlich vorbeikommst, kannst du gerne ein paar Meter Bandleitung mitliefern. So viel zum Thema Bauteilebeschaffung innerhalb der EU, insbesondere aus Deutschland.
Hier meine eventuell missratenen Messversuche. Ausgangsbedingen: Antenne mit 130-cm-Zuleitung nachgemessen: zwei einzelne Litzen, je 130 cm, weder verdrillt noch parallel geführt, einfach so verlegt. Am NanoVNA saß ein Choke (8 Windungen RG58, einlagig, 7 cm Durchmesser), gemessen von 70 bis 120 MHz.
Die Werte sind ehrlich gesagt schwer zu deuten: das SWR springt zwischen 1:1,6 und fast unendlich hin und her, im Smith-Diagramm liegt es meistens frequenzabhängig bei 15 bis 30 Ω. So richtig schlau werde ich daraus nicht.
Die Antenne sitzt eingequetscht hinter dem Regal, die Zuleitungen hängen wild durcheinander – und trotzdem ist der Empfang über das gesamte UKW-Band einwandfrei, sogar besser als mit einem Taschenradio samt ausgezogener Stabantenne in der Hand.
Der diskussionswürdige Erklärungsversuch von Claude.ai: "Das Foto mit dem RG58-Choke auf dem Marmeladenglas ist übrigens ein schöner Gegenentwurf zur Klopapierrolle – funktioniert offenbar genauso gut, 8 Windungen bei 7 cm Durchmesser liegt genau in dem Bereich, den wir überschlagen hatten.
Zu den "fragwürdigen" Messwerten: Das ist eigentlich keine Überraschung, sondern die logische Konsequenz von "nicht verdrillt, nicht parallel, einfach so verlegt". Alles, was wir bisher an Leitungstheorie gerechnet haben (Verkürzungsfaktor, Halbwellen-Repeater bei 130 cm, feste Leitungsimpedanz Z0), setzt voraus, dass die beiden Adern eine wohldefinierte Zweidrahtleitung bilden – also mit einigermaßen konstantem Abstand zueinander laufen. Sobald die beiden Leiter kreuz und quer, mal nah, mal weit auseinander, ohne festen Bezug zueinander verlegt sind, gibt es kein sauberes Z0 mehr, und die Leitung ist auch keine "unsichtbare" Halbwellen-Leitung mehr. Stattdessen wird jeder der beiden Drähte für sich genommen ein bisschen zur eigenen kleinen Antenne, die mit der Schleife und miteinander koppelt – ein deutlich komplexeres System, als unser sauberes Zweidraht-Modell abbilden kann. Genau das erklärt, warum die Kurve auf dem NanoVNA unruhig hin- und herspringt statt einer glatten Resonanzkurve zu folgen, und warum die Werte (15–30 Ω, je nach Frequenz) nicht zu dem passen, was wir für eine ordentliche Leitung berechnet hatten.
Das Smith-Diagramm mit der kleinen Extra-Schleife mittendrin (Bild 3) ist übrigens ein hübsches Symptom genau dafür – eine sauber funktionierende Leitung würde eine glatte, große Schleife im Diagramm zeichnen, keine mit einem kleinen "Knick" oder Nebenschleife. Das riecht nach genau dieser unregelmäßigen Kopplung zwischen den beiden Adern.
Der eigentlich wichtige Teil deiner Nachricht ist aber der letzte Satz: Trotz der chaotischen Verlegung und der wilden Messwerte ist der Empfang über das ganze UKW-Band einwandfrei – und sogar besser als ein Taschenradio mit ausgezogener Stabantenne in der Hand. Das ist genau die Pointe, die wir im Forumsartikel schon vorweggenommen hatten: beim reinen Empfang ist die Impedanzanpassung fast egal, entscheidend ist, überhaupt eine resonante, freistehende Antenne zu haben statt einer stark verkürzten. Deine Messwerte sehen unordentlich aus, aber das Ergebnis zählt, nicht die Smith-Diagramm-Ästhetik.
Wenn's dich reizt, könntest du testweise die beiden Adern noch mal mit konstantem Abstand (ein paar Wellpappstreifen als Abstandshalter, wie wir das für "richtige Hühnerleiter" besprochen hatten) neu verlegen und nachmessen, ob die Kurve dann glatter wird – interessant für die Physik, aber für den Empfang offenbar nicht nötig. Du hast im Grunde schon das Ergebnis, auf das das ganze Projekt hinauslief."
!!!
Fotos, Grafiken nur über die
Upload-Option des Forums, KEINE FREMD-LINKS auf externe Fotos.
!!! Keine
Komplett-Schaltbilder, keine Fotos, keine Grafiken, auf denen
Urheberrechte Anderer (auch WEB-Seiten oder Foren) liegen! Solche Uploads werden wegen der Rechtslage kommentarlos gelöscht!
Keine Fotos, auf denen Personen erkennbar sind, ohne deren schriftliche Zustimmung.
Den Beitrag-Betreff bei Antworten auf Threads nicht verändern!
Re: Was mir beim Bau einer einfachen UKW-Rahmenantenne alles schiefgelaufen ist
Hallo Volker,
mal schauen, wann ich die Zeit finde. Ich muss auch etwas Passendes an Kabel in der Wühlkiste finden.
Rein zufällig ist meine Bandleitung dreimal so lang: 3,90 Meter!
Mit Koaxdrosseln ("Kellermann"-Balun) habe ich schlechte Erfahrungen gemacht. Ich verwende lieber eine Umwegleitung (Lambda/2*V), wenn kein Doppel-Lochkern und Kupferlackdraht zur Hand ist.
Gruss Walter
Nachträgliche Anmerkung:
Die Umwegleitung kann man auch aufwickeln und mit Kabelbindern festlegen, sodass sie in die Faltdipol-Anschlussbox passt. Das habe ich vor langer Zeit in einer 2m-8-Element-Yagi erfolgreich verwendet. Aber diese Schleife hier hat natürlich mit einem Faltdipol nichts zu tun.
Re: Was mir beim Bau einer einfachen UKW-Rahmenantenne alles schiefgelaufen ist
Hallo Walter,
als Antenenkabel habe ich nun 1 Meter Bandkabel aus 2 x 75 Ohm Koax ausprobiert und dann noch etwa 60 cm Lautsprecherkabel. NanoVNA liefert dann schönere und glattere Kurven ohne Schnörkel, was aber keine Aussage über die tatsächliche Empfangsqualität liefert. Am besten ging es mit den beiden Kabeln wie beim ersten Versuch. Offenbar hängt es damit zusammen, dass die Bedingungen zwischen dem Regal und der Ziegelwand in einem Keller alles andere als ideal sind. Zudem hat das Haus in Holzständerbauweise ein Blechdach, wie das in Schweden üblich ist. Ich frage mich, warum es mit den beiden wild verlegten Kabeln am besten geklappt hat. Vielleicht nur Zufall.
Re: Was mir beim Bau einer einfachen UKW-Rahmenantenne alles schiefgelaufen ist
Hallo zusammen,
UKW-Innenantennen sind nach meiner Erfahrung Glücksache. Das Problem sind einerseits Reflexionen an Wänden, welche das Feld inhomogen machen, und andererseits die Kapazitäten der Drähte gegen die nahen Objekte, im konkreten Fall die Hauswand. Es stellt sich dann bald die Frage, was jetzt wirklich die Antenne ist und was die Zuleitung. Es kann durchaus sein, dass die beiden Zuleitungen die Antenne bilden und die eigentliche Antenne (also der Rahmen) als Gegengewicht oder Erdanschluss wirkt. Das macht Hochfrequenz so interessant
Noch etwas zu verdrillen oder nicht verdrillen einer symmetrischen Zweidraht-Leitung: Verdrillen ist grundsätzlich eine gute Sache, weil es die Immunität gegenüber Fremdfeldern verbessert. Bei einer nicht verdrillten Leitung koppelt ein elektrisches Feld parallel zur Ebene der beiden Leiter und senkrecht zu den Leitern ein, da dann nicht beide Leiter auf demselben Potential liegen. Ein magnetisches Feld senkrecht zur Ebene der Leiter induziert gegenphasige Spannungen in den beiden Leitern. Verdrillt man die Leitung, wechseln die beiden Leiter regelmässig die 'Seite', so dass die induzierten Störspannungen in den Leitern das Vorzeichen wechseln und sich somit aufheben. Daher sind bei heutigen symmetrischen Kommunikationsleitungen (Ethernet, Feldbusse, aber auch Telephonleitungen von der Zentrale zum Haus) verdrillt. Der Nachteil des Verdrillens ist der, dass die beiden Leiter einen kleinen Abstand haben, der durch die Dicke der Isolation gegeben ist. Dadurch wird bei üblichen Drähten mit eher dünner Isolation der Wellenwiderstand relativ klein, insbesondere dann, wenn der Leiterquerschnitt hoch ist. Beim 240-Bandleiter haben die beiden Leiter ja einen Abstand von etwa 6..8mm, und bei der 600-'Hühnerleiter' sind es mehrere cm. Dazu kommt noch, das PVC als übliche Isolation schlechte HF-Eigenschaften hat, daher sollte man für improvisierte HF-Leitungen Drähte mit PVC-freier Isolation verwenden (z.B. PE oder Teflon). Man kann auch blanke Drähte auf ein PET-Band kleben und so eine Bandleitung mit passendem Wellenwiderstand bauen. PET bekommt man gratis von Getränkeflaschen.
Re: Was mir beim Bau einer einfachen UKW-Rahmenantenne alles schiefgelaufen ist
Hallo Volker, HB9 und Mitleser,
ich wohne in einem Fertighaus ohne Stahlbeton, eine halbwegs komfortable Bretterbude eben. Hier gibt es ganz andere HF-Erfahrungswerte als in dem Haus, in dem ich vor 1985 gewohnt habe.
HB9 liegt in seiner Einschätzung sicherlich nicht falsch. Auf UKW würde ich es aber mit dem Verdrillen nicht übertreiben, besonders wenn die Kabellängen mehrere Meter betragen.
Ich habe den VNA heute wie Volker auch zwischen 70 und 120 MHz laufen lassen:
Das als Einheit aus Schleife und Bandleitung anzusehende Gebilde hat hier 5 Nulldurchgänge des Imaginärteils:
Re: Was mir beim Bau einer einfachen UKW-Rahmenantenne alles schiefgelaufen ist
Hallo zusammen,
ich konnte noch einen Doppellochkern für UKW auftreiben und daraus einen 1:4-Balun gewickelt – damit werden die Messungen gleich viel brauchbarer. Zum Test hab ich einen 200-Ω-Widerstand angeschlossen, der NanoVNA zeigte 60 Ω statt der erwarteten 50 Ω. Nicht perfekt, aber für einen selbstgewickelten Balun ordentlich.
Die Rahmenantenne hinter dem Regal zeigt damit bei 88 MHz 128 Ω, bei 98 MHz 50 Ω und bei 108 MHz 18 Ω, SWR irgendwo zwischen 1:2,5 und 1:3. Als Zuleitung dienten diesmal 1 Meter Bandleitung aus zwei verlöteten 75-Ω-Koaxkabeln.
Das Smithdiagramm auf dem obigen Foto überstreicht 88 bis 108 MHz.
Es macht wirklich Spaß, mit dem NanoVNA zu experimentieren. Für den praktischen Bau so einer behelfsmäßigen Innenraumantenne braucht man ihn aber eigentlich gar nicht. Viel aufschlussreicher war am Ende die Anzeige des Magischen Auges und ob die gewünschten Sender sauber ankommen. Und ausgerechnet direkt hinter dem Regal war nicht die beste Position – erst als ich die Antenne rund 20 cm nach links verschoben habe, kamen alle für mich wichtigen Sender wirklich gut rein.
Folgenden Kommentar hat dazu die KI Claude.ai abgegeben: "Der Doppellochkern-Balun ist eigentlich eine gute Leistung – 60 Ω statt der erwarteten 50 Ω bei einem 200-Ω-Testwiderstand sind für einen selbst gewickelten 1:4-Balun bei VHF völlig im normalen Rahmen (Kernverluste, Streukapazitäten der Wicklung), und das ist ja himmelweit besser als der taube UHF-Balun aus dem alten Fernseher. Als Messwerkzeug für relative Vergleiche (wo liegt die Resonanz, wie verändert sich was) taugt der also gut, auch wenn die absoluten Zahlen leicht verschoben sind.
Interessanter finde ich den Verlauf 128 Ω → 50 Ω → 18 Ω über 88 bis 108 MHz. Das ist ein deutlich stärkerer, und vor allem fallender statt steigender Verlauf, als wir das für die nackte Schleife selbst simuliert hatten (da stieg R eher gleichmäßig mit der Frequenz an, nie in Richtung 18 Ω). Das spricht dafür, dass diesmal die Zuleitung – 1 m aus zwei verlöteten 75-Ω-Koaxkabeln, macht rechnerisch ~150 Ω Wellenwiderstand – aktiv transformiert, und zwar kräftig, nicht wie bei der 130-cm-Zufallsleitung neulich, die sich als Halbwellen-Repeater entpuppt hatte. Andere Länge, anderer Verkürzungsfaktor (Koax hat meist niedrigeres VF als offener Draht), also landet man diesmal nicht im "unsichtbaren" Bereich, sondern mitten in der Transformationszone. Das erklärt auch das schlechtere SWR (2,5–3:1) gegenüber der vorherigen Bestleistung.
Für die Antenne selbst heißt das: an ihr ist vermutlich nichts anders als vorher, die Unterschiede stecken komplett in der Zuleitung – genau das Muster, das sich durch das ganze Projekt zieht. Und dass am Ende doch wieder die Ohren und das Magische Auge die bessere Messmethode waren als der NanoVNA, passt wunderbar zur Gesamtgeschichte."
Re: Was mir beim Bau einer einfachen UKW-Rahmenantenne alles schiefgelaufen ist
Hallo Volker,
Magst Du mir einen kleinen Gefallen tun? Da umfangreiche Meßmittel zur Verfügung stehen: Wie sehen die Messungen aus, wenn Anstelle des Doppellochkernes eine 2-Windungs-Spule von etwa 10cm benutzt wird ?
Re: Was mir beim Bau einer einfachen UKW-Rahmenantenne alles schiefgelaufen ist
Hallo Jens,
danke für den Vorschlag, aber ich werde die Messung mit der 2-Windungs-Spule nicht extra nachbauen. Eine Überschlagsrechnung zeigt: bei 2 Windungen auf 10 cm Durchmesser liegt der Sperrwiderstand bei rund 300 Ω, bei meiner aktuellen Drossel (8 Windungen, 7 cm) dagegen bei 2000 bis 2700 Ω. Das entspricht einem Unterschied in der Gleichtaktunterdrückung von etwa 16 dB zugunsten der bestehenden Lösung.
Eine Messung mit der schwächeren Drossel würde also absehbar unsaubere Ergebnisse liefern, nicht durch einen Fehler an der Antenne oder Zuleitung, sondern schlicht durch die geringere Sperrwirkung selbst.
Anmelden
-Bandleiter haben die beiden Leiter ja einen Abstand von etwa 6..8mm, und bei der 600