Die Baumstumpf-Erde – und: Wie misst man Erdwiderstände im Bereich VLF bis HF?

Quote from DF2OK

Schade. Hätte gerne gewusst, was Du von meinem Vorschlag gehalten hast.

Hallo Michael,

ich habe die Idee spontan schon für gut gefunden, dafür der Daumen, nur ..... zweites Nachdenken (Einspeisen ist ja noch einfach):

Wie willst Du dann messen, um auf den Erdbodenwiderstand zu kommen ?? Du müßtest die oberirdischen Reste der Einspeisung (Anstrahlung) und auch Empfang bei der Messung sehr gut wegschirmen können. Da wird es sehr kompliziert. Bei den sündteueren E/H- Sonden hast Du optische Verkabelung zwischen Sonde und entfernter Meßanzeige. Du stehst ohne Hilfsmittel im zu messenden Feld. Bei Bodenmessung oben drauf, da gilt das bis x-cm (unbekannt) unterhalb/neben Sonde/Einspeisung auch noch.

Deshalb hatte ich als Scherzkeks die Wühlmaus erwähnt. Frage auch: willst Du dann die Wurzel anzapfen zum messen oder den Erdboden in deren Umgebung ?? Ich habe ~80cm Aluminium Sonden bei mir eingeschlagen, ~10cm oberirdisch für die Meßkabelanschlüsse. Zu kurze "Punktmessung" bringt nix.

Esoterisch kapern war nicht meine Intention, sorry. Wer damit umgehen kann (Rute), kann Zeit sparen. Wenn nicht, einfach vergessen.

73 Peter

Nachtrag separat: Danke DL4ZAO . Ich habe mir die Artikel von DG8SAQ und OE1CQS angesehen. Das sind Punktmessungen, völlig ausreichend bei einigermaßen homogenem Boden. Unser QTH sind ~1100qm Grund mit Baumbewuchs, und da wird es unterschiedlich, bereits bei je 5m Abständen. Restwurzeln gibt es auch, mal sehen, vielleicht probiere ich die beschrieben Methode dort mal. Hier (QTH) sind die per Homepage fix montierten Sonden ~2-3m vom Haus entfernt, gute 20m zwischen beiden. Ich bin u.a. mit Koax bis in's Shack und habe dort am HAMEG 412 (-20MHz analog 2-Kanal-Oldie) einige Messungen gemacht, gegen Potentialausgleich Haus und auch untereinender mit XY-Bild. (d.h. außer der beschriebenen für TN/TT Wechsel nötigen Gleichstrom-Messungen).

Es ist schon interessant, was dort alles unterwegs ist und ich habe erst einmal unser Haus von der Trafo-Betriebserde entfernt (TT-Netz). Damit verschwand einiger "Müll" aus dem RX-Rauschpegel (Pegel im Mittel gut um Faktor 5 niedriger).

Die Messungen von OE1CQS enthalten einiges aus der ARRL Antenna Handbook (bei mir 22nd Edition 2013) Kapitel 3. Dort wird sehr gut der "Untergrund" beschrieben. Interessant für eingegrabene und "above" Radiale. Auch vertikale und horizontale Einflüsse.

Zu Messungen in der Praxis: nicht ganz ohne, einfach probieren. Da man meistens selber Teil der Messung wird, auf die eine oder andere Weise, nicht ganz so simpel.

FA habe ich leider erst ab 2011 per CD. Mal sehen ...... 73 Peter

Quote from DK1IS

Beim Einspeisen in den Baumstumpf braucht man wieder eine zweite Elektrode, die bei kleinem Abstand die Verhältnisse verfälscht, bei großem Abstand unbekannte Blindwiderstände zuliefert.

Ja, alles nicht so einfach. Sind ja nur Ideen, untaugliche mit eingeschlossen. Und vielleicht 'strange' aber nicht gewünschelt. Mal weg von eingefahrenen Wegen und Erkenntnissen.

Zweite Elektrode > Beide mit wenig Abstand in die glatte Fläche des Stumpfes eintreiben. Damit elektrisch geschlossen. Bleibt das HF Feld, das die Messungen im Umfeld stört. Sehr hohe Frequenzen kann man abschirmen, UHF. Aber da wollen wir keine Resultate. Skineffekt bei Wurzelwerk - sicher interessant aber nicht gefragt.

Was wollen wir wissen? Grundsätzlich erst einmal, welcher Baumstumpf die besten HF Eigenschaften bietet. Kann man das über Umwege ermitteln? Bleibt wegen der Handhabung Gleichstrom und tatsächlich ELF über.

#8 kann man sofort durchführen. Daher sicherlich zielführend.

Quote from DK1IS

Denkbar ist, dass dabei hygroskopische Salze und Mineralien freigesetzt werden, die zu einer gut leitfähigen Verbindung des Wurzelsystems zum umgebenden Erdreich führen – sollte sich das nicht als großvolumiger (Halbkugel-)Erder nutzen lassen?

Ich habe lange überlegt ob ich als Noch-Immer-Nicht-OM dazu etwas schreibe. Da ich davon ausgehe, dass niemand einen verfaulenden Baumstumpf vom Wald in den eigenen Garten versetzt, habe ich meine spärlichen Lateinfragmente mit "Cui bono" reaktiviert.

Dass ein verfaulender Baumstumpf als hypothetischer Kugelerder die bisherigen Erder vom Typ A und B normativ mal ergänzt, ist unwahrscheinlich.

Esotherischer Kurzschlenker: Einer meiner Freunde ist Brunnenbauer und (ein seriöser) Wünschelrutengänger aber meine Sensorik so taub, dass die Rute bei mir auch nicht zuckt, wenn er meine Handgelenke anfasst.

73 Roland

Quote from DF2OK

welcher Baumstumpf die besten HF Eigenschaften bietet.

Michael, Dein Ideenreichtum ist faszinierend.......... Ich bin ja öfter mit unserem Hund im Wald und versuche mir das bildhaft vor zu stellen. Sorry, aber ganz so ernsthaft schaffe ich das nicht .....................

Mein bester "Baumstumpf" wäre 10 m hoch und da binde ich oben die Antenne fest ...............

Zurück zu den Ideen im Wald: bei einem frischen Stumpf mußt Du schon paßgenau bohren und dann (wie tief ?) zwei Stäbe rein pressen ?? Wenn der angefault ist, kriegst Du allenfalls durch protestierende Würmer ausreichend gute Kontaktflächen. D.h. der Übergangswiderstand schlägt jeden Bodenwert.

Da war die Idee mit der Metallfolie besser - die kannst Du bei "frisch" drauf nageln, bei "Stumpfbesetzern" an den Flächenenden beschweren und die Antenne mit Fuß hinstellen. Ich denke, bei allen anderen Methoden können wir zwischen Esoterik und Physik frei wählen.

Bodenwiderstand selbst würde ich auch im Wald altmodisch messen (Sonden), ohne Wurzelwerk. Persönlich würde ich die klassische Methode mit 5m Abständen wählen. Die Punktmessung (zwei nahe parallele Stäbe) ....... wenn man etwa mit Radialen vergleicht, sollte im Umkreis von 1/4 Wellenlänge (Radius) "guter Leitwert" sein. Dann bist Du für 10m bereits bei den 5m klassische Messung. Punktmessung .... wir reden ja noch vom Wald, für eine 2m Vertikal auf dem Boden ?? Dafür würde Punktmessung ausreichen, aber .................... wozu ?? Jeder Meter höher mit Radialen wäre besser.

Sorry, 73 Peter

BTW zur Punktmessung: zur Antenne brauchst Du eine leitende Bodenfläche. Einzelpunkte nutzen nichts, wenn nicht auch zwischen den Punkten gemessen wird. Du kommst nicht drum herum, zumindest vereinzelte "Abstandsmessungen" zu machen. Der gute Glauben an eine homogene Erde hilft da auch nicht.

Quote from DB6ZH

Michael, Dein Ideenreichtum ist faszinierend........

Bin ja immer dafür, eine gewisse Menge Salzwasser mitzunehmen. Wurde ja schon im uralten Rothammel beschrieben. Wie man Erdstäbe pimpt.

Aber das Thema besteht ja aus zwei Teilen. Früher hat man Standorte für U-Bootsender nach Grundwassserlage erkundet. Siehe Kurzbericht. Hoher Grundwasserspiegel ist hilfreich. IM Wald zu funken eher nicht. Habe ich immer vermieden. Bei wwff Gebieten suchte ich auf topografischen Karten immer nach Entwässerungsgräben. Ein Zeichen für viel Wasser in geringer Tiefe.

In Vilbig "Lehrbuch der Hochfrequenztechnik", Band 1, 4. Auflage 1943 (Nachdruck 1945), ist im Kapitel IV ausgiebig die Wellenausbreitung auch im und über dem Boden behandelt worden. Bei den Ausbreitungsmessungen der Bodenwellen ist ein Beispiel dabei, wie die Feldstärken den Grundwasserströmen folgen.

Außerdem - es ist irgendwie auch ein Dilemma: Für gute Antennen-Abstrahlung brauche ich den Boden als Spiegel, d.h. nicht wie in der E-Technik als Ableitung von Fehlströmen (-feldern). D.h. möglichst an der Oberfläche eine geringen "Flächenwiderstand" als Spiegelfläche. In der E-Technik ist es wurscht. Da nagele ich 3-5m tief und habe punktuell eine gute Ableitung, egal wie tief, die schlechtleitende obere Schicht interessiert nicht. (ist evtl. sogar gut als Isolation). HF-technisch ist es umgekehrt: eine gut leitende Oberschicht "spiegelt" die HF nach oben, was noch in die Tiefe geht ist Verlust. Deshalb sind Radials "above" i.d.R. besser als vergrabene.

Quote from DF2OK

Bin ja immer dafür, eine gewisse Menge Salzwasser mitzunehmen

.... ist ja auch problemlos zu tragen...................

Zum Kurzbericht: "Dazu kommt natürlich noch dazu, dass das Erdnetz nicht ausgebuddelt worden ist. Leider keinen Anschlusspunkt gefunden". Der Spiegeleffekt ist auch ohne Anschluß da. Ich bin mir nicht sicher, ob Dir da ein Erdanschluß nicht sogar geschadet hätte.

73 Peter

Quote from DB6ZH

Ich bin mir nicht sicher, ob Dir da ein Erdanschluß nicht sogar geschadet hätte.

Nunja, die kommerziellen Dienste haben riesige Flächen Drahtnetze kurz unter dem Erdreich vergraben. Sicher nicht ohne Grund. Wäre mal eine Erfahrung gewesen, so ein Erdnetz zu benutzen.

Quote from DF2OK

Nunja, die kommerziellen Dienste haben riesige Flächen Drahtnetze kurz unter dem Erdreich vergraben.

Jetzt hast Du mich falsch verstanden. Ich bin mir nicht sicher, ob eine leitende Verbindung dieses Erdnetzes mit Deiner Geräte-/Hf-Erde oder Gegengewicht genutzt oder etwas verschlechtert hätte. Ideal soll alles gespiegelt werden. Wenn per Geräteverbindung ein Teil Power direkt in das Netz und damit Erde fließt, ist diese Power weg.

Im Zenneck "Lehrbuch der drahrlosen Telegraphie" 1915 hatte man bereits Erdnetze der Langwellensender vom Boden isoliert (und als Gegengewicht bezeichnet). Abstrahlung in die Erde ist Verlustleistung. Die Isolation vom Erdboden spielt nur bei sehr gut leitendem Boden keine große Rolle. Es gibt ähnlich dem Skin-Effekt in Leitungen im Erdboden/Wasser eine "Skin-Tiefe", (ARRL Anntennenhandbuch 22nd 2013 Kap. 3.1.2, 1/e = 37% der Leistung auf Bodenhöhe). Beispiel 10MHz bei ~30 Ohm.Meter Moorboden verbutterst Du ~2/3 der zum Boden abgestrahlten Leistung bis ~1m Tiefe, bei "schlechtem" Boden (Ackerboden) 90-100 Ohm.Meter geht es bis ~15m Tiefe. (Aus Graphik mit dickem Daumen).

"Elevated" bringt zwar mehr bei "normalem" Boden, aber die Fläche ist evtl. nicht mehr nutzbar (abhängig von Anzahl und Leistung). Inklusive Spiegelung ist das ganze ein ziemlich komplexes Thema. Für die unterschiedlichen Böden gibt es Berechnungen zu dem Reflexionsfaktor.

73 Peter