Hallo,
wüsste gern, was die erlauchte Gemeinde zu dem Artikel von PA3FWM meint.
http://wwwhome.cs.utwente.nl/~ptdeboer/ham/tn/tn07.html
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Andreas
Aktivantenne
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Dise Untersuchungen von PA3FWM haben Hand und Fuß. Er betreibt ja den bekannten Web-SDR der Uni-Twente an dem eine Mini-Whip als Antenne hängt. Das war für ihn Anlass sich wissenschaftlich der Funktion zu nähern. Pieter-Tjaerk hat darüber in einen Vortrag auf der letztjährigen UKW-Tagung berichtet. Sein Vortragsskript ist in Deutsch im Tagungsband 2014 enthalten. Ergänzend dazu ist noch seine Untersuchung: "Capacitance of Antenna Elements" zu berücksichtigen
Er hat auf Grundlage der Maxwellschen Gleichungen mit numerischen Methoden die Feldverteilung um die Antennefläche der Mini-Whip errechnet und grafisch dargestellt. Darin zeigt er auf, dass die MiniWhip nicht als Kapazität gegen den freien Raum funktionieren kann, sondern als Feldsonde die Potentialdifferenz zwischen ihrer Antennenfläche und Erdpotential bzw. dem Potential von einem Gegengewicht wie z.B. dem Koaxmantel auswertet. Als Gegengewicht wirkt dabei entweder der metallische Montagemast oder bei isoliertem Mast ein Stück des Außenleiters des Koaxkabels. Das bedeutet, ohne einen Gegenpol, ohne Kabelmantel oder ohne Metallmast funktioniert die MiniWhip nicht richtig. Wenn man eine Mantelwellensperre direkt zwischen Miniwhip und Koaxkabel schaltet und damit der Whip ihren Gegenpol nimmt, kann man das leicht selbt überprüfen
Auf die gleichen Fakten, allerdings ohne den numerischen Nachweis wie ihn Pieter-Tjaerk führte, hat auch schon früher VK1OD, Owen Duffy hingewiesen. Sein Artikel “How does the PA0RDT Mini-Whip work” ist leider nicht mehr online, er hat seine Seite geschlossen. Aber er hat darüber ein Video auf Youtube gestellt in dem er praktisch vorführt und nachweist, dass die Miniwhip bzw. jede E-Feld Aktivantenne nur dann funktionieren kann, wenn ein Gegenpol zur Kapazität der E-Feldsonde vorhanden ist. Er zeigt das in dem Video auf, in dem er einen kleinen Empfänger ohne Koax-Kabel direkt an die Mini-Whip hängt und dann abwechselnd ein Gegengewicht in Form eines Stückes Draht an Masse anbringt und wegnimmt.
Yoututbe Video: Mini-Whip - a short test on a stand alone receiver.
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Günter -
Das Schema der Antenne von PA3FWM zeigt einige Dinge nicht, mit denen ich mich bei meinen aktiven Antennen lange beschäftigt habe:
Das Kabel von der Antenne führt nicht so einfach ins Shack w ie dort gezeichnet! Bei mir geht das Kabel im Kästchen für die Fernstromversorgung an einen 1:1-Übertrager mit zwei Wicklungen von je 7 mH, zu sehen in meinem Artikel in CQ-DL5/2007. Selbst die Polung dieses Übertragers Tr1 ist kritisch (in diesem Artikel leider noch nicht angedeutet). Ferner sind die HF-Drosseln in der Stromversorgung von PA0RDT meines Erachtens für VLF zu niedrig bemessen. Ich verwende 10 mH; das ist natürlich wegen des Gleichstromwiderstandes dieser Drosseln beim niedrigen Strom eines Operationsverstärkers leichter zu machen als bei 50 mA bei PA0RDT.
Das Thema, wie man die Erde bzw auch den Schirm des Koaxkabels zur aktiven Antenne eliminiert, habe ich in CQ-DL 4/2011 gezeigt, noch etwas unvollkommen: Der Ausgang der aktiven Antenne zum Kabel führt über eine Mastentkopplung, ein Strombalun von 2 x 13mH! Eine Erleichterung für die Stromversorgung ist auch die Verwendung eines Operationsverstärkers, der mit 10 mA Strom auskommt. Noch bessere aktive Antennen benutzen zwei Operationsverstärker, jeder für eine der beiden Antennenteile; das Ausgangssignal wird mit einem Übertrager zusammengefaßt oder mit einem weiteren Operationsverstärker dahinter, wie in manchen Schaltungen zu sehen. Der Ausgang zum Kabel enthält dann ebenfalls einen Strombalun. Das Kabel von der aktiven Antenne zur Stromeinspeisung, das an beiden Enden Übertrager hat, ist nur an einer Stelle geerdet, dort, wo es ebenerdig das Haus erreicht. Auch im Shack ist das Metallgehäuse für die Fernspeisung nicht extra geerdet; wenn das zufällig passiert, steigt der Störpegel sofort enorm an!
Viel Erfolg beim Ausprobieren!
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Das Thema, wie man die Erde bzw auch den Schirm des Koaxkabels zur aktiven Antenne eliminiert, habe ich in CQ-DL 4/2011 gezeigt, noch etwas unvollkommen: Der Ausgang der aktiven Antenne zum Kabel führt über eine Mastentkopplung, ein Strombalun von 2 x 13mH!
Wenn ich mich an den Artikel recht erinnere HaJo hast du einen elektrisch kurzen Dipol als Antennenelement, da kann man das machen.
Wenn man an einem elektrisch kurzen Monopol wie der Mini-Whip direkt an der Verstärkerelektronik zwischen Koaxkabel einen Strombalun einfügt, ihr also HF-seitig das Erdpotential nimmt, muss man anderweitig für einen elektrischen Gegenpol zu dem Antennenelement sorgen. Sonst empfängt sie nicht mehr vernünftig, da kein Potenzialunterschied mehr vorhanden ist. Der Gegenpol kann ein geerdeter leitfähiger Mast sein oder aber ein anderes metallisches Gegengewicht die mit dem Masseanschluss der Verstärkerelektronik verbunden ist.
Genau dieses Verhalten zeigt die oben bezogene Untersuchung von deBoer und das Video von Owen Duffy auf. Auch Roeloff Bakker, der Vater der Mini-Whip, hat das mittlerweile eingesehen und weist darauf hin.
Man kann aus dem deBoer Artikel kurz zusammenfassen:
• Der hochohmige Verstärker der Mini-Whip misst die Potentialdifferenz zwischen dem Antennenelement und “Erde” des Verstärkers
• Aktive Monopol E-Feld-Antennen empfangen vertikal polarisierte Signale, unabhängig davon, ob das Antennenelement vertikal oder horizontal ausgerichtet ist. Das gilt, so lange Mast und Aktivantenne kurz sind im Vergleich zur Wellenlänge.
• Die Form des eigentlichen Antennenelementes, Stab oder Fläche, ist von untergeordneter Bedeutung.
• Die Größe des Antennenelementes bestimmt seine Kapazität gegen den Raum, diese bildet einen Spannungsteiler mit der Eingangsimpedanz des Verstärkereingangs.
• Eine Erdung oder ein ausreichendes metallisches Gegengewicht an Masse der Aktivantenne ist wichtig. Erfolgt die Erdung nur über den Schirm des Koaxkabels und über die Erdverbindung im Shack, besteht die Gefahr, dass durch eine derartige „schmutzige Erde“ Störungen auf die Antenne übertragen und verstärkt werden.73
Günter -
Lbr Günter,
danke für deinen Kommentar.
Bei der asymmetrisch betriebenen aktiven Antenne ist richtig, daß sie eine Erdung benötigt. Benutzt man aber als Erde das Koaxkabel zum Shack, läßt sich nicht vermeiden, daß zumindest im vertikalen Teil dieser Kabelverbindung, die also nicht vergraben ist, Resonanzen entstehen, die eine solche Kabelerdung bei höheren Frequenzen stören! Dazu habe ich in meinem Artikel in CQ-DL 4/2011 extra einen Meßplatz skizziert, der erkennen läßt, daß oberhalb von etwa 16 MHz infolge dieser Resonanzen Pegelunterschiede von bis zu 20 dB entstehen. Das ist auch ein Grund, weshalb es für Besitzer solcher aktiver Antennen schwierig ist, allein aus den Empfangsbedingungen die obere Frequenzgrenze ihrer Antenne sicher zu erkennen. Diese Probleme habe ich selbst bei meiner aktiven Antenne mit nur einem Operationsverstärker, bei der ein Dipolteil am hochohmigen Eingang und der andere an die Masse der Schaltung gelegt wird, nicht mehr. Also "kann ich es nicht nur tun, den Strombalun am Kabelausgang vorzusehen", ich muß es einfach tun! Die voll symmetrische Schaltung mit zwei Operationsverstärkern hätte natürlich den Nachteil, daß die Gesamtstromaufnahme doppelt so hoch wird.
Bis heute läuft meine aktive Antenne zufriedenstellend. Da waren schon Ameisen drin (vielleicht jetzt sogar wieder, denn die Abtropfbohrung habe ich immer noch drin), einmal ist der Holzmast bei einem Sturm umgefallen, weil sich Verschnürungen gelöst hatten, aber Schäden an der eigentlichen Antenne gab es bisher nicht.
In diesem Sinne
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Zitat
Diese Literaturstelle würde mich sehr(!) interessieren, habe auf die Schnelle
nichts gefunden..73
Bodo/DL2FCNHallo Bodo,
hier die versprochene Literaturstelle:
https://groups.yahoo.com/neo/g…onversations/topics/65535
Die Berichte von RB und PTdB sind eine krause Mixtur
altbekannter Tatsachen aktiver Antennen mit physikalischem Unsinn,
"hochwissenschaftlich" verpackt, damit die Zuhörer es auch andächtig schlucken :http://www.pa3fwm.nl/technotes/tn07.html
Danach hat also ein kurzer Vertikaldraht
von unten bis oben zur Spitze ein Groundpotential.
Muss Gerd Janzen DF6SJ, Autor von "Kurze Antennen" sein Werk jetzt umschreiben ?Sicher nicht, denn nach bisher gültiger Lehrmeinung
hat ein kurzer, geerdeter Vertikaldraht von unten nach oben
eine praktisch linear ansteigende Spannungskurve.
Das ist seit fast einhundert Jahren bekannt
und bedarf keiner neuen "Computerlösung der Maxwell-Gleichungen",
(die bisher noch niemand gesehen hat).Die sogenannte Mini-Whip ist in Wirklichkeit eine aktive Antenne,
bei der die Anschlüsse vertauscht sind :
Die eigentliche Antenne ist das Zuleitungskabel,
an dessen Spitze ein Spannungsbauch steht.
Der Verstärker steht zwischen diesem Signal und einer Kapazität zur Umgebung.
Ob diese Kapazität aus 1 m Draht oder einer Sensorfläche besteht,
ist nur für die konstruktive Ausgestaltung von Bedeutung,
aber nicht für die Funktion.Fazit:
Bekannte Technik in interessanter, neuartiger Verpackung,
mit einem schlagkräftigen, einprägsamen Namen,
eine anerkennungswert geschickte Marketingsidee.DL2JMB Jürgen
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Die eigentliche Antenne ist das Zuleitungskabel,
an dessen Spitze ein Spannungsknoten steht.Eine Miniwhip wirkt wie eine E-Feld Sonde.
Das Kabel, genauer gesagt der Kabelschirm liefert das Bezugspotential für die Sonde. Und das ist vollkommen im Einklang mit der "geltenden Lehrmeinung" und stellt auch nicht in Frage, dass auf einem elektrisch kurzen Leiter die Stromverteilung als konstant angenommen werden kann.
Daraus zu folgern, das Kabel sei die Antenne ist aber zu weit hergeholt.Das ist seit fast einhundert Jahren bekannt
und bedarf keiner neuen "Computerlösung der Maxwell-Gleichungen", (die bisher noch niemand gesehen hat)....
Die Berichte von RB und PTdB sind eine krause Mixtur altbekannter Tatsachen aktiver Antennen mit physikalischem Unsinn "hochwissenschaftlich" verpackt, damit die Zuhörer es auch andächtig schluckenSolche Seitenhiebe auf den von mir sehr geschätzten Pieter Tjaerk deBoer finde ich absolut deplaziert. Mit herabwürdigenden Angriffen wie lässt sich vielleicht die Lufthoheit auf manchen Funkerstammtischen erringen. Hier in diesem Forum ist es eher üblich respektvoll miteinander umzugehen. Dazu gehört es, abweichende Meinungen substanziell zu begründen und plausibel darzulegen und nicht nur großspurig mit flapsigen Sprüchen um sich zu werfen.
Man wird nicht dadurch größer, indem man versucht verächtlich zu machen. Das ist schlechter Stil. Auf diesem Niveau möchte ich mit dir nicht weiter diskutieren.
Günter
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Die eigentliche Antenne ist das Zuleitungskabel,
an dessen Spitze ein Spannungsknoten steht.Sorry, das kommt davon, wenn man spät nachts schreibt :
Es muss natürlich Spannungsbauch statt -knoten heissen,
(in meinem Beitrag nachträglich korrigiert).Das ändert nichts daran, dass ein Vertikaldraht
keine gleichförmige Strom- und Spannungsverteilung hat,
egal wie lang er ist. und dass man sowas nach 100 Jahren Funktechnik
noch anfängt zu diskutieren, finde ich einigermaßen befremdlich.> abweichende Meinungen substanziell zu begründen und plausibel darzulegen
Das entsprechende Bild in seinem Artikel ist einfach physikalischer Blödsinn
und wenn einer sowas zeichnet, muss er das substanziell begründen,
aber nicht nur mit irgendwelchen nebulösen
"Computerlösungen der Maxwell-Gleichungen".
(Ich lasse mich gern eines Besseren belehren und tue dann öffentlich Buße.)Davon abgesehen will ich den von Dir "sehr geschätzten" PTdB
durchaus nicht "verächtlich machen".
Sein Twente SDR ist eine technische Meisterleistung,
und was ich sonst von ihm gelesen habe, ist von höchstem Niveau.
Aber - auch Albert Einstein hat seine Frau verhauen !Jürgen DL2JMB
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"Das ändert nichts daran, dass ein Vertikaldraht
keine gleichförmige Strom- und Spannungsverteilung hat,
egal wie lang er ist."Das ist ja mal eine ganz neue Physik - bin gespannt, wie es weiter geht. Vielleicht ist die Erde ja doch eine Scheibe...
kopfschütteld-nachdenkliche Grüße
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Vielleicht ist die Erde ja doch eine Scheibe...
Unsinn, die Erde ist natürlich eine Hohlkugel!
Beweis : Deine Schuhsohlen krümmen sich immer nach oben !
q.e.d.
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Lieber OM DL2JMB,
die Anzahl Beschwerden aus mehreren Threads wird uns Admins langsam zu viel. Gerügt wird von mehreren langjährigen Mitgliedern des Forums dein "arrogante Stil", "herabwürdigende Äußerungen", "Oberlehrer Verhalten" und mehr. Wir haben keine Lust, alle Tage Rede und Antwort stehen zu müssen, warum wir so etwas dulden. Wir eher ungern und selten ein, aber es muss wohl mal wieder sein, ehe die Sache ganz aus dem Ruder läuft.
Wir werden es nicht mehr dulden.
Bitte passe dich der sonst meist sehr noblen Etikette dieses Forums an, oder höre auf hier zu schreiben.
Wir haben absichtlich nicht die Form einer PN gewählt damit die Mitglieder sehen, dass es die Instanz Admin noch gibt
Die Admins DL2FI, DL1JGS -
Bitte passe dich der sonst meist sehr noblen Etikette dieses Forums an
Zitat DL2JMB :
Ich lasse mich gern eines Besseren belehren und tue dann öffentlich Buße.
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Hallo QRPeter,
das ist richtig so. In einem anderen Forum wurde mir als Moderator wieder ein neuer Thread gegen mich eröffnet, in dem dann meine private mail der Ermahnung wieder eingestellt wurde ohne meine Freigabe. Daraus habe ich gelernt, nur noch öffentlich zu verwarnen, damit ich nicht selbst mit dem Rücken vor der zur Wand stehe.
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Gerhard
