unabgestimmte Breitbandloop - kurzer Erfahrungsreport

    Hallo Andy


    1. Die erste Resonanzfrequenz der Koaxial Loop ist liegt bei V*c/(2*l), mit dem Loopumfang l, dem Verkürzungsfaktor V des Koaxkabels und der Lichtgeschwindigkeit c.


    2. Die untere Grenzfrequenz dagegen ist ungefähr 1/(2*pi)*R/L, wobei R der Lastwiderstand und L die Induktivität des Schirms des Koaxialkabels bedeuten. Letztere ist vom Loop- und Koaxkabel Durchmesser abhängig.


    3. Für ein möglichst flaches Frequenzverhalten sollte der Lastwiderstand gleich gross sein wie die Wellenimpedanz des Koaxkabels. Dieser Zusammenhang wurde durch Spice Simulationen gefunden.


    Ich kenne mich mit der Vierpoltheorie nur wenig aus, vermute aber, dass eine Koaxloop mit hintereinader geschalteten Vier-Polen beschrieben werden könnte. Ich glaube nicht, dass das Impedanzverhalten (3.) mit einer Formel beschrieben werden kann, sondern auch nur numerisch.


    73 Andreas

    Hallo Andreas,


    mir geht es darum, den Versuch zu machen, wie eben die Kette zu berechnen ist. Ausgehend von einer magnetischen Feldstärke x [A/m] die auf die Loop trifft am Ri des Amp eine Spannung aufbaut und diese vom Amp mit seinem Übertragungsverhalten (Vu vs. f) verstärkt wird.


    Bei meinem Versuch mit der von Dir vorgeschlagenen kleinen Einkoppelloop hatten wir nichts anderes gemacht, als in einem kleinen Leitungsteilstück der Loop mit einem ebenso kleinen Leitungsteilstück der Einkoppelloop einen Strom in die RX Loop zu induzieren. Dieser Strom wurde durch die Ausgangsleistung über den Widerstand von 50Ohm in die kleine Loop eingeprägt.
    sei also:
    P=2,5mW
    bei R=50Ohm ==>I=7,07mA


    So und dann rechnet man WIE weiter??
    Welchen Strom erzeugt der "Erregerstrom" nun in der RX Loop?


    Vielleicht muss man noch einmal gaaaanz tief in die Materie der Induktion eintauchen, damit man dort weiter kommt. Weiterhin frage ich mich, ob der Konstrukt- so wie ich ihn seiner Zeit hatte nicht zusätzlich dadurch verfälscht sein kann, dass ja über Aus- und Eingang des NWT die Masse gekoppelt ist. Mit anderen Worten- an welcher Stelle des Testaufbaus kann sich also in Folge ein massiver Fehler einschleichen?


    Die von Dir nochmalig genannten Gleichungen, die durch Simulation und Test bestätigt wurden, habe ich für mich erst mal in eine "Formelsammlung für die Koaxloop" eingetragen.
    Beispielrechnung mit meinen Werten:


    Koax mit v=0,66 und Impedanz Z=50 Ohm und Loopdurchmesser D=0,8m


    fres1=[0,66*3E8]/[2*pi*0.8]=39,3MHz


    fu=[1/2*pi]*[50/4E-6]=1,99MHz


    Irgendwo sitzt noch ein Knoten zum Ziel meines weiteren Verständnisses 8|


    vy 73
    Andy
    DK3JI


    P.S. Die Foren SW macht Blödsinn, wenn man wie ich versucht Text groß zu stellen- So wird aus der "8" plus ")" ein Smily generiert. Bockmist daaas... hihi
    Hmm...schön doof sowas..Gehts also nur mit einer eckigen Klammer- hach, man lernt immer watt dazu..

    AK

    Hallo Andi


    der von Dir angepeilte Zusammenhang zwischen dem Messloopstrom und der induzierten Spannung am Ausgang der Empfangsloop ist einfach zu verstehen. Aber eine quantitative Aussage ist leider nur über eine numerische Integration möglich.


    Die am offenen Empfangsloop (koaxial oder Draht spielt keine Rolle) induzierte Spannung Ui wird durch das Induktionsgesetz Ui=dJ/dt bestimmt, wobei J der Magnetfluss J durch den Loop senkrecht zu seiner Ebene bedeutet. Wenn das Magnetfeld B über die Loopfläche mit dem Wert A, konstant ist, kann der Fluss J=B*A leicht berechnet werden, da dann Ui=A*dB/dt ist. Wenn B=Bo*sin(omega*t) ist, ergibt sich für Ui=A*Bo*omega*cos(omega*t).


    Im Fall des Messloops ist, wie Du bereits bemerkt hast, das Magnetfeld nur im Bereich um den Berührungspunkt konzentriert und damit nicht über die gesamte Loopfläche konstant. Das bedingt die numerische Integration des vom Messloop erzeugten Magnetfelds über die gesamte Messloopfläche. Die Ausführung einer solche Integration, deren Resultat von der gewählten Geometrie abhängig ist, ist sicher recht aufwendig.


    Ich vermute, dass es einfacher und geneuer wäre, einen Messloop zu verwenden, der den gleichen Durchmesser wie der Empfangsloop besitzt. In diesem Fall muss der Messloop in geringem Abstand und axial zentriert aufgestellt werden. Zwei japanische Forscher haben sich mit dieser Konfiguration beschäftigt - leider ist mir die Referenz zu dieser Arbeit abhanden gekommen.


    Noch eine praktische Frage: wie gut stimmen bei Dir die gemessenen und berechneten Grenzfrequenzen überein?


    73, Andreas

    Hallo Andreas,


    danke für Deine Ausführungen. Ich habe mir heute in Wiederholung bei youtube 2 Folgen des Schulfernsehens angesehen Thema: Induktion. Mir tat die Auffrischung ehrlicherweise gut. Im Zusammenhang mir der Suche nach dem tieferen Verständniss, was und warum etwas so ist, wie wir das feststellen und meinem Wissen, dass ich durch mein Studium erlangte werden manche Problemstellungen anders als damals besser begreifbar.


    So und nach dem kleinen Ausflug zurück zur Loop, die ja in der Empfangspraxis den magnetischen Fluss mit ihrer gesamten Loopfläche aufnimmt. Konnte dann der Test mit der kleinen Messloop am Rand wirklich das Übertragungsverhalten der Loop richtig abbillden? Die magnetischen Flüsse sind ja (auch wenn man Deine letzten Ausführungen dazu nimmt)unterschiedlich. Es bildet in meinen Augen nämlich nicht den Realfall des Empfangs ab.


    Was in etwa passt sind untere Grenzfrequenz von 1,885MHz und obere Resonanz von etwas unterhalb 40MHz.


    Dazu habe ich die entsprechenden pdf noch einmal angehängt.


    zuerst der Amplitudengang ohne Zusatzwiderstand 47Ohm - dann mit 47 Ohm


    Wie ich ja bereits schrieb, schob sich die untere Grenzfrequenz mit dem zusätzlichen Widerstand herauf und der Anstieg zu höheren Frequenzen wurde reduziert.


    Ich werde demnächst mal einen Aufbau mit zwei gleich großen Loop machen-. Das interessiert mich nun aber...



    vy73
    Andy
    DK3JI

    Hallo Andy


    'Sind die Messungen des Frequenzgangs mit einer kleinen Messloop repräsentativ für das Frequenzverhalten des gesamten Loops?':


    Ja, wenn der Empfangsloop wesentlich kleiner als die Wellenlänge ist. Dann sollte der gemessene Frequenzgang unabhängig vom Ort auf dem Loopumfang (und dem Loopinnern) sein.
    Der Konversionsfaktor (Magnetfeld/Uind) dagegen ist experimentell präzise nur mit numerischen Klimmzügen genau bestimmbar.
    Die Datenblätter von kommerziellen Loops für Radioempfang (zB. Wellbrook) und für absolute Magnetfeldmessungen zeigen ebenfalls flache Frequenzgänge mit einem Abfall bei tiefen Frequenzen, erklären aber leider nicht, wie die Loops aufgebaut sind, geschweige denn, wie kalibriert wurde. Ich vermute, dass der Wert wegen des numerischen Aufwandes nicht gemessen wurde, sondern aus der einfachen Theorie stammt.


    Die Verwendung einer Messloop mit gleichem Durchmesser wie die Emfangsloop ist sicher die beste Methode und einen Versuch wert. Da aber das Magnetfeld der Messloop vom Ort auf seiner Fläche nicht konstant ist, muss wieder numerisch integriert werden. Zudem nimmt der Strom (und damit das erzeugte Magnetfeld) durch einen so grossen Mess-Loop mit der Frequenz linear ab, da dessen Induktivität die Serienimpedanz von 50 Ohm im interessierenden Frequenzbereich weit überwiegt - das muss nachträglich nach der Messung korrigiert werden, eine zusätzliche Komplikation.
    Ein kurzer Blick auf "http://211.100.26.59/data/myspace/0/942/bbs/1174163529/5fbd2acb.pdf" illustriert die Komplexität des Problems. Mit den vorgestellten Feldformeln sowie numerischer Integration liesse sich der Konversionsfaktor bestimmen.


    Einfacher wäre es, für den grossen Empfangs- und viel kleineren Messloop je die Rechteckform zu wählen. Dadurch wird die Geometrie einfacher, da sich die Loops entlang einer geraden Linie über eine längere Distanz berühren und die Berechnung des Magnetfelds und des resultierenden Flusses sich stark vereinfacht. Man kann dann eine einfache Näherungsformel für den Magnetfluss herleiten.


    Nachtrag:


    Nach etwas genauerem Lesen der, in diesem Beitrag, erwähnten Arbeit habe ich realisiert, dass die numerische Integration des mittleren Magnetfeldes über die Fläche des Empfangsloops sehr einfach ist (zB. mit Scilab), und dass damit die Eichung des Empfangsloops mit einem gleichgrossen Messloop gut realisierbar wäre. Ausserdem zeigte sich bei der Berechnung, dass die mit einen kleinen und grossen Messloop gemessenen Frequenzgänge (bis auf einen Faktor) nahezu gleich aussehen. Das heisst, dass ein kleiner Messloop zumindest zur Messung des Frequenzgangs gut geeignet ist.
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    Die von Dir gemachten Messungen zeigen sehr schön den Einfluss des Verstärker-Eingangswiderstandes auf den Frequenzgang .


    73, Andreas

    Nachtrag eingefügt am 19.02.2012

    Einmal editiert, zuletzt von HB9EHI ()

    Hallo Andreas und alle interessierten Leser,


    erst mal vielen Dank für das File an dem man reichlich"kauen" kann. Das wirklich zu durchdringen. Nun ja... was will ich sagen.. man setze sich eben hin, lese, studiere und vollziehe nach, so gut es eben geht.Ich kann schon etliches daraus ziehen.


    Mir geht bei dem Thema eines so nicht aus dem Kopf...wissen einige eigentlich wirklich, was sich da abspielt, will sagen, wie die Sachen miteinander verknüpft sind und lassen das aber nicht öffentlich werden? Zumindest ist es interessant, sich mit der abgeschirmten Loop auseinanderzusetzen.Ich habe mittlerweile etliche Male die Loop so oder so "gemalt" und dachte an Leitungstheorie...an Fehlabschluss an... nun...der zündene Funke kam leider bislanhg nicht, den Konstrukt sinnig zu beschreiben. Er funktioniert- doch wäre ich freudig, wenn es mir gelänge die theoretischen Untiefen wenigstens etwas überbrücken zu können.


    Wie war das? Werfe einen Stein...und es macht plumpsss..



    vy73
    Andy
    DK3Ji

    AK

    Hallo allen Interessierten,


    ich habe vor etlichen Tagen meine Loop an DJ3DQ ausgeliehen. Er hat sie in seinem Garten ca. 1m über dem Boden "hingepappt". Rund herum gibt es reichlich Häuser, so dass man von einer typischen Wohnsiedlung im Ruhrgebiet ausgehen kann. Betrieben hat er die Antenne an dem ext. RX Eingang seines Ten Tec OMNI VI. Bislang schaffte er es nicht die Antenne mittels Rotor fernbedient zu drehen. Insofern wäre der eine oder andere Rapport sicher besser ausgefallen.


    Sein Tenor war: Bezogen auf den Materialaufwand, die Richtungsempfindlichkeit und die Performance, wenn man kein großes Grundstück für entsprechende KW Antennengebilde hat, ist es eine lohnende Antenne.


    Jürgen hat sich die Mühe gemacht, seine empfangenen Stationen mal aufzulisten. TNX


    vy 73
    Andy
    DK3JI

    Hallo Andy


    da ist ja einiges an DX Stationen zusammen gekommen. Die PDF Dateien sind leider fast nicht zu entziffern.


    Wie gut hat die Magnet-Antenne die lokalen Störungen unterdrückt? Und schlussendlich noch: wie gross sind Loop Durchmesser (80 cm?) sowie Eingangsimpedanz des Vorverstärkers und sein Gain?


    73, Andreas

    HB9EHI:


    Nachtrag: Ri des Amps war ja im Bereich 3 Ohm; Verstärkung (soweit ich erinnere ca.40dB- ich muss im shack nachsehen, ob ich da noch die Kurven habe)


    Zur Ausblendung der hf- vermüllten Umgebung äußerte sich DJ3DQ wie folgt: Auf 30m ist es Unterschied wie Tag und Nacht. Wo sonst Gebrösel vorherrschte kann man nun Signale aufnehmen.


    Ich bezweifele allerdings Jürgens S-Metereinträge...hi...denn für ihn ist entscheidend, dass er sein Gegenüber klar hören kann. Das Schätzeisen ist ihm also eher egal.


    vy 73
    Andy
    DK3Ji

    AK

    Hallo werte Interessierte,



    ich habe meinen Aufbau, so wie ich ihn hier beschrieb und von denen die Fotos zu sehen sind, nun weit über ein Jahr auf dem unbedachten Balkon in Betrieb. Seiner Zeit hatte ich die fertige Platine nach den Tests zweimal mit Plastiklack überzogen. Das Gehäuse blieb unverändert. Einzig die Deckelschrauben haben aussen etwas Rost angesetzt. Die Funktion ist seit Damals unverändert.


    Manchmal halten Provisorien länger als gedacht....-)


    vy73
    Andy
    DK3JI

    AK

    Hallo Andy,


    schön, dass sie noch zufriendstellend funktioniert. Ich habe diesen Thread archiviert und schon oft darin nachgelesen. Heute noch sehr informativ.


    73 de
    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Hallo werte Interessierte,


    inzwischen ist eine lange Zeit seit meinem Schaltung einstellen verstrichen.
    Mehr als 780 mal wurde die von mir eingestellte Schaltung herunter geladen. Ich hatte mich ja an der Schaltung von


    DK4SX orientiert.


    NUN...er hatte richtig gezeichnet- ich hatte einen gravierenden Fehler eingebaut!


    In den vergangenen Tagen, als ich die Schaltung noch mal aufbaute, schaute ich noch mal genau hin.
    Ich hatte absoluten Blödsinn am Ausgang der Schaltung gezeichnet. Niemand mokierte das Schaltbild. Ich hatte schludrig


    ins Schaltbild/ Board übertragen, denn der fix "gestrickte" Amp läuft ja immer noch. Nur die Doku dazu war besch.....


    ASCHE auf meinen Glatzkopp! Sorry...


    Bild 1 zeigt den bei Fernspeisung via Koax vorhandenen Kurzschluss für DC über die sekundäre Wicklung von TR2. Klar


    kommt dann auch kein Signal...es sei denn die Zuleitung empfängt zufällig was...


    Bild 2 zeigt die "bessere Lösung", so wie sie auch bei mir im Testaufbau arbeitet


    vy 73
    Andy
    DK3JI

    Hallo werte Interessierte,


    nach nun 5 Jahren Aussenbetrieb habe ich meinen H-Feld-Verstärker abgebaut und war gespannt, wie die Umweltbedingungen über die Jahre an der Elektronik gewirkt haben. Meine Überraschung war gross, denn die Elektronik sah so aus wie damals.
    Ich hatte den Schnellaufbau mehrere Male mit Plastikspray eingesprüht und die "Dose" war wie ersichtlich nicht für Ausseneinsatz ausgelegt (IP - nicht der Rede wert..hi), doch gehalten hat das gut!


    Man muss also für erste Versuche(auch wenn sie über Jahre dauern) nicht gleich Wettergehäuse kaufen.


    Ich unterzog den Aufbau auch einer Testmessung mittels NWT und auch hier gibt es keinen Mangel.


    Allen einen guten Einstieg in 2017



    vy 73
    Andy
    DK3JI


    P.S.: Noch eine Ergänzug - bei der Messung waren 22dB Dämpfung dem Amp vorgeschaltet.