unabgestimmte Breitbandloop - kurzer Erfahrungsreport

@ HB9EHI, danke für die aufschlussreichen Hinweise und Messungen, Andreas.

Andy, du reizt derzeit die durch den Eingangswiderstand von 3 Ohm bestimmte untere Grenzfrequenz des Loops durch die nachfolgenden Einschränkungen in der Dimensionierung deines Verstärkers sowieso nicht ganz aus. Derzeit wird m. E. deine untere Frequenzgrenze durch die 29 nF zur Erdung der Basis, sowie durch die Bandbreite der Transformatoren begrenzt. Ich rate dir, einen der Basiskondensatoren (C7) auf etwa 1 uF zu vergrößern. Damit kommt du bis in den unteren kHZ Bereich runter, wenn der Trafo es mitmacht. Vor diesem Hintergrund ist der Faktor 25 dann gar nicht mehr so gewaltig.
Das 160 m Band bekommst du auch mit Loop-Abschluss 50 Ohm noch in jedem Falle mit.

73, Günter

Zitat von HB9EHI

Allerdings sollte man einen Koaxial Loop, wie ihn Andreas verwenden möchte, mit seiner Kabelimpedanz (50 Ohm) abschliessen: die Transferfunktion des Loops wird dadurch in der Nähe der Resonanz wesentlich flacher und seine Ausgangsspannung um den Faktor 25 (50 Ohm/ 2 Ohm) grösser (Anhang 2). Allerdings rutscht die untere Grenzfrequenz um den Faktor 25 nach oben. Diese Veränderung liesse sich mit einem Widerstand von 47 Ohm am Eingang des Verstärkers leicht nachweisen. Die Ausgangsspannung des Verstärkers sollte etwa gleich bleiben

Wie wirkt sich eigentlich so ein Vorwiderstand auf die Rauschzahl der Gesamtanordnung aus?
Im Grunde erzeuge ich mit einem Vorwiderstand von 47 Ohm zu Ri = 3 Ohm eine Dämpfung von 24 dB. Damit müsste sich die auch Rauschzahl des Verstärkers um 24 dB verschlechtern?

Wenn mein Gedankengang richtig ist, dann könnte man mit dem Vorwiderstand zwar die Resonanzeffekte einer abgeschirmten koaxial-Loop eliminieren, aber vom Rauschverhalten wäre ein Verstärker mit generisch 50 Ohm Eingangswiderstand ( z.B. mit einem MMIC) weitaus günstiger?

73, Günter

Hallo,
wenn ich mich an den Artikel von Jochen, DB1NV, erinnere, schrieb er, dass die
Schleife, egal ob nun abgeschirmt oder nicht, im Kurzschluß betrieben werden soll.
Das ist das Gegenstück zu einem Stab im Leerlauf als Aktivantenne.
Daraus folgt aber, der Eingangswiderstand des Verstärkers muss so klein als
möglich gemacht werden. Das erscheint mir recht plausibel.
DB1NV hat auch eine Schaltung veröffentlicht, die gut arbeitet. Sein Ziel war
allerdings wirklich, niedrige Frequenzen zu empfangen.
Die Schleife zu schirmen, ist ok, warum aber ein 50 Ohm Abschluß angestrebt werden
soll, bleibt mir unverständlich.
Wichtig wäre noch, zur Reduzierung von Gleichtaktstörungen, die Zuleitung zu symmetrieren.
Das gilt auch für die Stromversorgung.
73, Andreas
DL5CN

Zitat von dl5cn

Daraus folgt aber, der Eingangswiderstand des Verstärkers muss so klein als
möglich gemacht werden. Das erscheint mir recht plausibel.
DB1NV hat auch eine Schaltung veröffentlicht, die gut arbeitet. Sein Ziel war
allerdings wirklich, niedrige Frequenzen zu empfangen.

Ein kleiner Eingangwiderstand bringt hauptsächlich den Vorteil einer tiefen Grenzfrequenz ( < 100 kHz) auch bei kleinen Loops, allerdings auf Kosten der Ausgangsspannung. Ein höherer Eingangswiderstand des Verstärkers bringt erzeugt auch eine um den gleichen Faktor größere Ausgangsspannung des Loops, allerdings rutscht, wie HB9EHI schlüssig erläutert hat, die untere Grenzfrequenz um den gleichen Faktor hoch. Es geht also um die Frage was will ich? Tiefe Frequenzen bei kleinem Durchmesser oder höhere Ausgangsspannung?

Zitat von dl5cn

Die Schleife zu schirmen, ist ok, warum aber ein 50 Ohm Abschluß angestrebt werden
soll, bleibt mir unverständlich.

Siehe vorstehende Bemerkung und lies Post N# 11 und N# 20 in dieser Diskussion: es geht darum, die durch Reflexion verursachte störende Resonanzüberhöhung der nicht mit ihrem Wellenwiderstand angepassten RG58 Koaxschleife zu reduzieren.

73, Günter

hab ich dich richtig verstanden, du hast eine Ferritdrossel in Serie zum Verstärker-Ausgang in den 50 Ohm Weg geschaltet?
Das kann ich fast nicht glauben?

73,
günter

Klasse, dass die 47 Ohm die Theorie bestätigt haben.

wenn dir der Frequenzbereich damit reicht, dann ist es aber nur folgerichtig, dass du anstatt der niederohmigen Basisstufe mit Vorwiderstand dann einen Verstärker mit generisch 50 Ohm Eingangswiderstand nimmst. Zum Beispiel mit einem MMIC wie dem ERA3+ mit 22 dB Verstärkung und 2,6 dB Rauschzahl. Allein durch die 50 Ohm Eingangswiderstand gewinnst du durch den Wegfall der Spannungsteilung von 47/3 nochmal 24 dB mehr Pegel bei gleichzeitig besserer Rauschzahl.

73, Günter

Hallo Miteinander

die Frage Günters nach der Verschlechterung der Rauschzahl hat mich sehr interessiert. Im ersten Moment erschienen mir seine Bemerkungen plausibel. Nach genauerem Hinschauen habe ich aber realisiert, dass das Argument mit der stark erhöhten Dämpfung beim Zwischenschalten eines 50 Ohm Widerstandes zur besseren Anpassung nicht hin haut. Die Ausgangsimpedanz des Loops enthält schlussendlich auch die Loop Induktivität, deren Blindwiderstand im Arbeitsbereich
(oberhalb der unteren Grenzfrequenz) viel grösser als 50 Ohm ist. Um das Rauschverhalten der Schaltung bei 50 Ohm bzw. 0 Ohm Zwischenwiderstand quantitativ zu verstehen, habe ich mit SPICE Rauschsimulationen durchgeführt. Die Koax Loop wurde über 50 bzw 0 Ohm mit dem Eingang des Common Base Verstärkers verbunden. Die auf die Loop Spannung bezogene Rauschspannung betrug bei 10 MHz für 50 Ohm 2.4 nV/(Hz)*.5 bzw. 2.36 nV/(Hz)*.5 bei 0 Ohm, also eine vernachlässigbare Differenz.
Abgsehen davon würde ich auch für Koax Loops MMICs mit möglichst hohem IP3 einsetzen, bei Draht Loops eher Common Base Dfferenzverstärker.

Im Grunde sind Rauschbetrachtungen (themisches Rauschen) eher irrelevant, da schlussendlich der externe Störpegel das Rauschen und damit die Loop Empfindlichkeit bestimmt. Bei mir jedenfalls liegt der Störpegel ca. 10-15 db über dem Eigenrauschen des verwendeten low noise MMICS. Viel wichtiger ist in den meisten Fällen die Empfindlichkeit des Loopsystems auf externe elektrische Störungen: symmetrische Drahtloops mit niederohmigem Differenzverstärker oder asymmetrische Koax (abgeschirmte) Loops mit hochohmigem (50 Ohm) Einfachverstärker. Eine weitere Variante, die bisher nicht zur Sprache kam, sind symmetrische Koax Loops mit zwei 50 Ohm Ausgängen (Typ2b). Spielt die Loop Grösse eine Rolle bezüglich Störungen? - ein weites Feld für eigene Experimente...

73 de Andreas

Zitat von HB9EHI

Die auf die Loop Spannung bezogene Rauschspannung betrug bei 10 MHz für 50 Ohm 2.4 nV/(Hz)*.5 bzw. 2.36 nV/(Hz)*.5 bei 0 Ohm, also eine vernachlässigbare Differenz.

Nur zum Verständnis. Sind die Rauschspannungen bezogen auf den Eingang des Verstärkers (3 Ohm) oder direkt am Loop?

Zitat von HB9EHI

Eine weitere Variante, die bisher nicht zur Sprache kam, sind symmetrische Koax Loops mit zwei 50 Ohm Ausgängen (Typ2b)

Meinst du damit ein Gebilde dieser Art (Bild)

73, Günter

Eine ungeschirmte Loop an einem unsymmetrischen Verstärker fängt natürlich E-Feld Komponenten ein.
Für diesen Fall ist ein symmetrischer Differenzverstärker ( Post N# 4) die bessere Wahl. Man hat damit dann auch das Problem der Koax-Resonanzen eliminiert.

73, Günter

Hallo Günter,

wie könnte ein Ausgangstransformator (dort ein T1-6-X65) in deinem vorletzten Beitrag aussehen für den Bereich 10-150 KHZ. In der Bastelkiste gibt es jede Menge geeigneter Schalenkerne. Als Loopantenne ist ein Ring von etwa 85 cm Ø aus 1/2 " Cellflex vorgesehen. ERA-3 (ohne "+") dürfte wohl ausreichen?

Hallo Winfried,

für den VLF Bereich würde ich überhaupt keinen ERA3 oder MMIC nehmen, denn wie du aus den vorherigen Posts entnehmen kannst, ist zum Erreichen solch niedriger Frequenzen mit kleinen Loop eine sehr niederohmige Eingangsstufe notwendig. Also ein Verstärker in Basisschaltung, wie ihn auch Andy verwendet hat oder wie ich ihn in Post N# 4 als symmetrische Version beschrieben habe. Oder du brauchst eine Loop mit größerem Durchmesser.

Aber speziell für den kHz Frequenzbereich findest du viele Anregungen auf der Seite "vlf-IT - radio waves below 22 kHz"unter "reception techniques". Dort ist z.B. eine einfache Schaltung für deinen Frequenzbereich mit einem rauscharmen Audio Operationsverstärker beschrieben "An Easy VLF Loop" oder etwas komplexer: "an Active differential Antenna for 5Hz to 500 kHz".

73, Günter

Hallo Günter,

Zitat von DL4ZAO

Ich stelle hier mal meine Schaltung einer H-Feld Aktivloop ein. Die Platine habe ich gerade noch vor Weihnachten vom Platinenbelichter bekommen. In der Simulation läuft Alles bestens.
Die Grundlagen zum Schaltungs-Design wurden kürzlich in dem Thread "Spice Simulation einer Aktivantenne" hier im Forum diskutiert

die Platine ist eingetroffen und ich hoffe sie am Wochenende bestücken zu können.

Muss mir aber vorher noch die aktuelle Bauteilliste und einen Bestückungsplan generieren.

Quelle: http://www.qrpforum.de/index.p…ad&postID=54684#post54684

Bauteilwerte
R17 = 330R

Hallo Günter

beiliegend schicke ich Dir verbesserte Informationen bezüglich den Rauschsimulationen. Anhang 1 zeigt die Schaltung. Ich habe die Loopspannung (Quelle V2) 0 gesetzt. Die in den angehängten Anhängen 2 und 3 gezeigten Rauschspannungsspektren (V(inoise) muss man sich in Serie zu V2 vorstellen (auf den Eingang bezogen).

Mit Typ 2 b meinte ich in der Tat den von Dir gezeigten Loop.

73 de Andreas

Hallo Günter,

die Breitband Loop ist zusammen gebaut, es fehlen nur noch die Eingangsdrossen L5, der ausgangsübertrager Tr1 und die beiden Induktivitäten L1 und L2.

Den LM7810 muss ich durch einen LM317 ersetzen, da er in meinem Bestand fehlt.
Nach Datenblatt LM317 dimensioniert, wähle ich für R1=220R und R2=1k5+27R, Ergibt genau 10V.

Das kommt aber erst morgen dran.

Hast Du evtl. schon einige Spannungen zur Kontrolle gemessen und dokumentiert ?

Meine Bauteiländerungen sind im Anhang dokumentiert.

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Hallo Winfried,

Günter hat Dir schon geantwortet aber ich habe auch noch eine Idee.

Zitat von dc0vd

wie könnte ein Ausgangstransformator (dort ein T1-6-X65) in deinem vorletzten Beitrag aussehen für den Bereich 10-150 KHZ. In der Bastelkiste gibt es jede Menge geeigneter Schalenkerne. Als Loopantenne ist ein Ring von etwa 85 cm Ø aus 1/2 " Cellflex vorgesehen. ERA-3 (ohne "+") dürfte wohl ausreichen?

Bei DX-Wire.de gibt es Ringkerne für LOW-BAND Mantelwellensperren auf 5mm Kabel LFB095051-000 diese können als 2- oder 4-fach DLK benutzt werden und entsprechend beschaltet werden.

LFB095051-000
Anfangspermeabilität 5000
AL=11,58µH/N^2

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