Wie funktioniert die Fuchsantenne?

  • Hallo Andy,


    als ich meinen Fuchs aufbaute suchte ich gerade nach solch einer Faustregel.
    Zu der Zeit fand ich nichts und irgendwo hatte ich dann etwas gefunden was eine
    hohe Güte im Kreis bringen sollte ( um Verluste klein zu halten ).


    So kam ich auf meinen 47pF max. C, der eine Spule von ca. 4µH - was laut Formel
    eigentlich etwas zu niedrig ist ( F-Res ) - aber in der Praxis funktionierts.
    Auf 20m wäre bei mir die Kapazität dann zu hoch, und auf 10m liege ich gut - nach der
    alten Formel.


    Modifizierte Rollspule ? du hast den Variablen Abgriff als Speisepunkt zum TRX,und
    die Mod. ist das du für den Schwingkreis trotzdem die volle Länge der Spule nutzt ?


    Zudem wollte ich die Schaltung für die Speisung eines 2/70 Mobilstrahlers nachbauen.
    Das was davon ( nach Baumkontakt ) noch übrig ist scheint solch Spule zu sein, die
    als Schwingkreis ohne zus. C arbeitet, dort wird dann über Koppel C's je einmal 2m
    und einmal 70cm abgegriffen - hast du dazu irgendwelche Infos's zur Berechnung ?
    Versuche das zu reproduzieren schlugen rel. fehl bisher.
    Die Kapazität wird dabei ja wohl durch das Gehäuse und nat. Spulenende gebildet.


    Für Monobandstrahler finde ich auch die Variante der Speisung über Lamda/4 Koaxkabelstub
    auf Basis der Zepp interessant, geringe Bauteilkosten. aber praktisch noch nicht getestet.
    ( dann aber ja kein Fuchskreis ).


    Gruß Bernd

  • Hallo Bernd, hallo auch an alle anderen Leser,


    "der variable Abgriff der Rollspule dient für den TRX-Eingang zum Koppler, dann liegt der Halbwellenstrahler am heißen Bein des Parallelschwingkreises."


    ...hatte ich geschrieben. Und genau so ist es: Ich verbinde das heiße "Bein" des Koaxkabels vom Transceiver mit dem variablen Abgriff der Spule und die Antenne mit jenem "Bein" des Parallelschwingkreises, der NICHT an Masse liegt.


    Ein Halbwellenstrahler ist ja (theoretisch) rein ohmsch, rein resistiv, hat also keine Blindanteile und einen Fußpunktwiderstand von ca. 5kOhm. Wenn ich den an einem Schwingkreis hoher Güte anschließe, finde ich ein paar Windungen von der Masse-Seite (dem kalten "Bein") des Schwingkreises entfernt jenen Punkt, der 50Ohm aufweist. Es handelt sich bei der Schaltung um einen resonanten Spartransformator.


    Auf dem Weg vom heißen Bein zum kalten Bein entlang der Spule des Schwingkreises findet man ja auch alle anderen Widerstände. Ich kann dort irgendwo also auch statt (m)einer "5kOhm-Halbwellen-Last eine solche mit nur 500Ohm anschließen und andere Lastwiderstände von 50Ohm bis ca. 5kOhm. Schließe ich die 500Ohm-Last am heißen Punkt des Schwingkreises an, wandert mein "50Ohm-Punkt" entsprechend weiter nach oben und ich muss mit meiner variablen Anzapfung hinterher wandern.


    Drehe ich das Ganze um, vertauche ich also die Anschlüsse von Antenne und TRX am Koppler, so kann ich Lastwiderstände von 50Ohm bis hinunter zu (theoretisch) NULL Ohm anpassen. Dass das mit sehr niederohmigen Lastwiderständen nur bei SEHR kleiner Leistung zulässig ist, sollte jedem klar sein. Andernfalls muss er ggf. tief in die Tasche greifen...


    ACHTUNG: Hier war erst mal nur die Rede von rein ohmschen also rein resistiven Lastwiderständen. Blindanteile lassen sich (in Grenzen) wegstimmen, wenn man beim Kondensator genug Spielraum nach oben und (!!! nicht unwichtig !!!) nach unten hat.
    Für die Berechnung von Fuchkreisen gibt es ein schönes kleines DOS-Programm von einem inzwischen verstorbenen OM aus G. Ich suche den Link mal heraus. Da kann man prima mit den Bauteilwerten spielen...


    Das berühmte Pi-Filter, oder auch Collins-Filter genannt, ist übrigens grundsätzlich das gleiche Prinzip und kann entsprechend eingesetzt werden. Einziger Unterschied ist, dass die variable Anzapfung auf die Seite mit dem Kondensator verlegt wurde. Da es m.W. niemals Differentialkondensatoren mit einem so weiten Stellbereich gab, wie er bei Rollspulen realisierbar ist, hat man die "variable Anzapfung im Kondensator" so realisiert, dass man zwei variable Kondensatoren in Reihe geschaltet hat. Zwischen den Beiden Drehkos liegt dann die variable Anzapfung.
    Grundsätzlich finde ich die Idee mit dem PI-Filter eine super Sache: Man arbeitet mit Bauteilen, die eventuell schon in der Bastelkiste vorhanden sind, mechanisch weniger aufwändig und daher preiswerter sind... mit dem Nachteil, einen Drehknopf mehr zu haben.
    Zudem sind ja die meisten Rollspulen auch nicht wirklich Hi-Q-Aufbauten. Speziell die QRO-Typen wie z.B. von Hagenuk oder Harris aus den 1kW-Kopplern sind mit flachen Leitern gewickelt und haben eine beträchtliche parasitäre Kapazität zwischen den Windungen. Der "Kapazitive Spartransformator" im PI-Filter dürfte daher hinsichtlich des realen (!!!) Wirkungsgrades ein interessanter Konkurrent sein. In Drehkondensatoren gibt es deutlich weniger Verluste als in Rollspulen...


    Dass man die Gesamtinduktivität der Rollspule der Betriebsfrequenz anpassen muss, wenn man sich nach der erwähnten Fausformel richtet, finden sicherlich viele OMs nicht gar SO schön. Rollspulen sind ja nicht so ganz billig zu haben und sie dann auch noch zu zerlegen und einen Teil der Wicklung ggf. abschneiden zu müssen, ist sicher nicht jedem recht.


    Mit einem Drehko mit einem angemessenen Stellbereich lässt sich ein Fuchkreis i.A. noch akzeptabel auf den benachbarten Bändern betreiben. Eine Allband-Version mit nur einer Spule oder mit ggf. in Reihe oder parallel geschalteten Spulen ist nicht SO günstig, wenn es denn überhaupt funktioniert. Große Spulen haben auch eine relativ niedrige Serienresonanzfrequenz. Es wird ja aber eine Parallelresonanz angestrebt. Da kann sich schon mal eine ungünstige Kombination ergeben, wo der Wirkungsgrad SEHR schlecht wird. Die verbreiteten Simulationsprogrmme tun sich mit der Simulation solcher parasitärer Effekte schwer. Die Faustregeln aus alter Zeit sind da oft recht nah an der Realität, wie auch immer das Simulationsergebnis aussehen mag...


    Vielleicht schaffe ich es, von meinen Fuchkreisen für 160 und 80 mal ein paar Bilder einzustellen. Schauen wir mal...


    73 de Andy DH5AK

  • ...das besagte DOS-Programm stammt von G4FGQ. Auf seiner Memorial-Webseite http://www.zerobeat.net/G4FGQ/ kann man es unter der Bezeichnung TUNEHALF.exe finden. Wenn man sich über die Defizite, die ein solches Programm enthält zumindest grob im Klaren ist, ist es ein schönes Tool, umetwas mit den Werten herumzuspielen und zu schauen, ob sich das, was da in der Bastelkiste auf seinen Einsatz wartet, vielleicht doch zu gebrauchen ist.


    73 de Andy DH5AK


    P.S.: Auf der o.g. Webseite sind diverse kleine Tools zu finden...

  • Die Programme von G4FGQ werde ich mir mal in Ruhe zu Gemüte führen.


    Mit den Abgriffen auf der Spule meinte ich vor allem ob eben für den Schwingkreis
    die volle Länge der Spule genutzt wird und mit dem Rollabnehmer eben nur der
    Punkt mit den 50 Ohm für den Anschluss des Koaxinnenleiters zum trx gemeint ist.
    Da ich noch keine fertige Rollspule besitze habe ich mir das noch nicht genau angeschaut,
    und gehe davon aus das die Rollspulen 2 Anschlüsse haben, einmal Spulenanfang und einmal
    der Abnehmer - und das das Spulenende in der üblichen Anwendung offen bleibt.


    Etwas verwirrend ist für mich deine Bezeichnung "heißes Bein" des Koax, für mich ist
    "heiß" immer die hohe Spannung und das wäre ja eher Antennenseite der Spule bzw.
    Kondensator - wobei in der Praxis die Hitze eher im Strommaximum auftritt HI .


    Die Eigenkapazität der Spulen ist dann auch die Ungenauigkeit, die in der Praxis die
    berechneten Werte von der Realität abweichen lässt - und das ist oft gar nicht mal
    so wenig.


    Und die Eigenkapazität der Spule ist u.U. dann auch die Erklährung für die Speisung der
    typ. Lamda/2 ( 2m )bzw. 2x5/8 ( 70cm ) UKW-Mobilstrahler, und meine ersten Messungen
    funktionieren deshalb schlecht weil die "Hülle" fehlt, die mnit als C dient.


    Ich habe auch schon mehrere Füchse gebaut, mir geht es vor allem um Optimierung.


    Wobei ein hohes Q ja wohl auch als Indiz für geringe Verluste zu sehen ist.


    Gruß Bernd

  • Hi Bernd,
    Rollspulen sind im Prinzip ja wie Potis aufgebaut: Anfang, Ende und variable Anzapfung. Ob man, wie in vielen HF-Kopplern realisiert, von der variablen Anzapfung ausgehend den umbenutzten Teil der Rollspule überbrückt, ist eher eine Frage der Eigenschaften der Rollspule selbst (Windungskapazität und Eigenresonanfrequenz), wie auch des Nutzfrequenzbereiches und der Schaltung. Es gibt Glaubensgruppen, die schwören auf das offene Ende. Andere behaupten steif und fest, man müsse den unbenutzten Teil in jedem Fall kurzschließen. Die meisten Rollspulen bekommt man zumindest in diesem Zustand in die Finger...


    Wenn man eine Rollspule in einem Fuchkreis einsetzen will, wird die komplette Induktivität der Rollspule für den Schwingkreis benutzt. Daher auch meine Erläuterungen hinsichtlich der Modifikation der Windungszahl der Rollspule in meiner vorletzten Mail. Der variable Abgriff der Rollspule wird dann mit dem Innenleiter des Koaxkabels (das heiße Bein) verbunden. Die Abschirmung des Koaxkabels wird mit dem "kalten Bein", also dem masseseitigen Anschluß des Schwingkreises verbunden. Das "heiße Bein" des Schwingkreises geht zum Halbwellenstrahler.


    Hinsichtlich der Eigenkapazität der "flachgewickelten" Rollspulen, also jener Varianten, die aus einem flachen Leiterstreifen gewickelt wurden, möchte ich noch einiges bemerken. Die professionellen Hersteller neigen zu diesen Rollspulen, da sie relativ kompakt sind und die Verluste durch die große Oberfläche des Leiters relativ gering sind. Die Profis wissen natürlich, wo die Probleme bei diesen Rollspulen liegen. So haben die 1kW-Koppler von Hagenuk und Harris mechanische Schalter oder Relais, die den unbenutzten Teil der Spule an zwei Stellen (!) zusätzlich zu überbrücken. Welch ein Aufwand, da man diese Funktion ja von der Stellung des variablen Abgriffs abhängig machen muss!!! (Ich möchte betonen, dass ich noch immer nah am Thema bin, nur falls sich jemand aufregen sollte, ich kriege jetzt wieder die Kurve, hi) Solche Spulen haben eine derart NIEDRIGE Eingen(serien!)resonanzfrequenz, dass diese oft ganz nah an der Nutzfrequenz liegt. Es ist hier ja ein QRP-Forum: Wenn man sich also also einen Koppler für 160m bauen will, mag das ja noch einigermaßen gehen, weiter oben würde man die Spule ja ohnehin kürzen müssen, damit man die oben genannnte Faustregel einhalten kann. Der große Anteil der Windungskapazität bleibt aber, relativ zu Induktivität, erhalten. Je nach Bauform der Spule kann man auch Pech haben und trifft eine Berienresonanz der Spule innerhalb des AFu-Bandes.Wir arbeiten ja alle hier mit QRP-Lesitungen ;-) und daher empfehle ich aus Rohr oder Volldraht gewickelte Spulen, deren Verhältnis aus Länge und Durchmesser das Verhältnis von 2:1 (besser wäre 1:1) nicht bedeutend überschreiten. Das muß man natürlich schon beim Kauf auf dem Flohmarkt im Auge haben, welche Induktivität man brauchen wird für das jeweilige Band und wieviele Windungen man da ggf. entfernen muss.


    Ich habe für 20m eine Brettschaltung aufgebaut. Eine kleine 25µH-Rollspule von Collins konnte ich gut auf 8µH reduzieren, indem ich die Windungen soweit reduziert haabe, dass sich die Windungszahl halbiert und der Windungsabstand verdoppelt hat. Ideal sind Rollspulen, mit innen laufendem Abgriff!


    Denkbar ist ntürlich auch eine Luftspule oder eine Spule auf einem passenden Stegpulenkörper, bei der man den Abgriff mit einer Krokodilklemme per Hand vornimmt. Das sollte mindestens genauso gut sein, ist aber vielleicht nicht SOOOO komfortabel.


    Da kann man dann NOCH etwas weiter optimieren: In die Güte einer Spule geht auch das Streufeld ein. In einer Zylinderspule ist das Streufeld recht groß. Daher sollte man ja einen großen Abstand zwischen Schwingkreisspule und größeren Metallteilen einhalten, mindestens den halben Spulendurchmesser, besser einen oder zwei! Ja, da wird einem ganz anders, wenn man sich diese winzig kleinen industriell hergstellten Koppler anschaut. Meine Koppler sind in einem Holzgehäuse... ...und stehen NICHT direkt neben dem TRX oder anderen Geräten! Eine weitere Optimierung ist nicht nur das nichtleitende Gehäuse, sondern auch ein vorzugsweise idealer Feldlinienverlauf in der Spule. Eine Toroidspule hat hinsichtlich des Streufeldes die optimle Form. Mn kann sich aus einer Zylinderspule bauen, indem man eine jede Windung z.B. mit einer Flachzange anfasst und um einen bestimmten Winkel nach (z.B. rechts) verbiegt. Wenn man es so mit jeder Windung macht, ist nach zwei oder drei Durchläufen eine schöne Toroidspule entstanden. Für solche Spulen kann man einen stufig schaltbaren Abgriff mit einem Keramischen Stúfenschalter bauen.


    Ich habe noch viele Ideen, allein die Zeit diese alle umzusetzen habe ich nicht, hi.


    73 de Andy DH5AK

  • Lbr Andy und andere,


    ich will mich hier nicht in das Thema Fuchskreis einmischen, aber:


    Die Variometer mit hochkant stehendem Flachwickel haben meines Erachtens den großen Vorteil gegenüber Rollvariometern, daß die Wicklung sich NICHT dreht und daß man sie daher mit bestimmten Schaltern kontaktieren kann. Das Auslösen diese Schalter, also ob der nicht benutzte Teil der Spule kurzgeschlossen ist oder nicht, hängt meines Erachtens nicht von der Stellung des variblen Abgriffs ab, sondern von der im Sender eingestellten Frequenz, der zugehörige Befehl wird also heutzutage einem Frequenzcodierer entnommen! Nur so kann man die parasitären Resonanzen im nicht benutzten Wicklungsteil richtig bekämpfen. Der variable Abgriff hängt zwar auch mit von der benutzten Frequenz ab, aber vor allem von der für die jeweilige Antenne erforderlichen Induktivität zur Anpassung, und die hängt nicht nur von der Frequenz ab, sondern auch von der anzupassenden Antenne (ob hoch- oder niederohmig, kapazitiv oder induktiv). Insofern ist mir der Aufwand bei den genannten kommerziellen Sendern voll verständlich.


    Bei richtigen Rollspulen kann man den nicht benutzten Spulenteil nicht ein zweites Mal gegen das Spulenende kurzschließen, wie es oft zur Beseitigung einer Nebenresonanz erforderlich wäre. Nach meinen Erfahrungen sind Variometer mit einer höheren Maximalinduktivität als etwa 15uH latent immer gefährdet, unterhalb von 30 MHz eine parasitäre Resonanz zu haben. Und die kann man nur mit einem zweiten Kurzschluß zum Spulenende in den Bereich oberthalb von 30 MHz verlagern, was eben bei den Rollspulvariometern Schwierigkeiten macht. Da wundert sich daann so mancher Amateur, warum die Antennenanpassung manchmal geht und manchmal nicht.


    73 Ha-Jo, DJ1ZB

  • Hallo an alle,


    sehr interessante Infos's hier, Andy's Ausführungen muss ich erst mal mit genug Kaffee lesen.


    Ha-Jo's Ausführungen sind für mich auch interessant, da ich auch einen Tunerselbsbau
    plane und grad das Thema parasitäre bzw. Eigenresonanzen der Spulen im Kopf habe.


    Aber das ist im Bezug auf den Fuchskreis etwas out of Topic.


    Anyds Schaltung als Fuchs ist sehr interessant, da man damit per drehko die Frequenz
    einstellen kann, bei voller Nutzung der Spule, und mit dem Agriff dann stufenlos die 50 Ohm
    für den TRX abgreift,


    Das Bedeutet für mich: Problemlose Anwendung mit immer SWR 1:1 erreichbar, auch bei
    /p Aufbau mit Umgebungseinflüssen, dabei ändert sich nämlich die Position des Abgriffs auf
    der Spule - was ich bei meinem alte Fuchs grob durch 3 verschiedene Abgriffe realisiert habe.
    Mit der Rollspule ist das dann nat. idealer.

    Die Spule wird dabei in der vollen Länge genutzt !


    73 de Bernd

  • Moin liebe Leser und Schreiber, hi,


    Hagenuk hat für seine Koppler mit den "flachgewickelten" Rollspulen eine mechanische Lösung: Der Schleifer wirft beim Passieren einer bestimmten Position einen durch eine Feder vorgespannten Hebel um, der mit zwei (!) Kontaktgreifern an verschiedenen Stellen die Spule kurzschließt.
    Harris löst das mit zwei positionsabhängig geschalteten Vakuumrelais!! Trotzdem reicht das nicht IMMER aus. Gelegentlich fackelt bei solchen Lösungen die Rollspule ab...


    HaJo, diese kleinen Rollspulen von Collins sind aus versilbertem Bronze-Runddraht und haben innen eine kleine Rolle als variablen Abgriff. Der Spulenhalter ist aus einem gewebeverstärkten Teflon-Derivat. Die Sender in denen solche Spulen verwendet wurden, liefen mit 4 Stück 4CX350. Trotzdem sind diese Spulen ERSTAUNLICH kleinund m.E. ideal für Fuchskoppler auf den höheren Bändern. Ich werde mal ein Foto machen.


    73 de Andy DH5AK

  • Am Ende dieser Diskussion hat man sich zwar vom Thema Fuchsantenne schon ziemlich weit entfernt.


    Trotzdem möchte ich zu diesem Thema gerne noch einmal auf meinen Vorschlag zur Speisung einer Fuchsantenne in CQ-DL 5/2014 hinweisen, unter Nutzung eines Vorschlags von AA5TB: Man verwendet zur Speisung einen mit einer Hühnerleiter gespeisten Kurzdipol, dessen Schenkel selbst für das unterste Band nur 0,05 Lambda lang sein brauchen. Die Fuchsantenne wird dann mit ihrer normalen Länge von Lambda/2 mit einem Ende dieses Kurzdipols verbunden, so daß dabei also zwei hochohmige Enden zusammengeschaltet werden. Das ist alles!


    Die Antenne wird dadurch leider länger als Lambda/4, läßt sich aber über die Hühnerleiter auch auf ihren Oberwellen speisen, und Symmetrieprobleme gibt es bei der Einspeisung in die Hühnerleiter nicht.


    Einfach mal probieren!