Home - Techniek - Electronica - Radiotechniek - Radio amateur bladen - CQ-DL - Ein Rahmenantenne für 137 kHz
Antennen für den Langwellenbereich werden vergleichsweise selten vorgestellt. Mit einfachem Aufbau lassen sich schon gute Ergebnisse erzielen.
Lediglich in alten Radiobüchern kann man etwas über die Vorzüge der LangwellenRahmenantenne, die bereits 1899 van Ferdinand br /aun erfundenen wurde, erfahren. Urn herauszufinden, ob diese Antennenfarm zum Empfang schwacher Amateurfunksendungen auf 137 kHz geeignet ist, habe ich eine Versuchsantenne aufgebaut.
Sie besteht aus einem sechseckigen Gestell mit einer Diagonale van 130 cm. Am Omfang des Rahmens ist eine Wicklung (L) mit 25 Windungen aus vier verdrillten und miteinander parallel geschalteten HFLitzen (45 x 0,07) aufgebracht. Zur Verringerung der Eigenkapazität sind die Windungen über eine breite van 100 mm verteilt und haben einen Windungsabstand van 4 mm. In dieser Anordnung ergibt sich eine Rahmen-Induktivität van 1,51 mH mit einer Eigenkapazität van etwa 50 pF. Das Empfangssignal wird mil einer Drahtschleife (Lk) induktiv ausgekoppelt. Sie ist für eine Impedanz van etwa 50 Ω ausgelegt und besteht aus einer Windung isoliertem Kupferdraht mit 1 mm Durchmesser. Die Auskoppelschleifeist in einem Abstand van 10 cm innerhalb der äußeren Wicklung angeordnet.
Mit hilfe eines Drehkondensators (Co) und zuschaltbaren Festkondensatoren lässt sich der Rahmen im Frequenzbereich van 10...500 kHz auf Resonanz abstimmen (Bild 1). Der Drehkondensator (Co) hat eine Endkapazität van 1000 pF. Die Festkondensatoren sind binär gestuft und können mil Kippschaltern einzeln zugeschaltet werden. In der Summe ergibt sich so die erforderliche Kapazität für die tiefste Empfangsfrequenz. Wird die Antenne ausschließlich im 137-kHz-Amateurfunkband betrieben, genügt der Drehkondensator (Co), Die Festkondensatoren mit den Kippschaltern können dann entfallen. Um eine hohe Güte der Rahmenantenne zu erreichen, sollten ein guter Luftdrehkondensator und für die Festkondensatoren hochwertige Ausführungen verwendet werden.
Bild 1 - Die Rahmeantenne wird kapazitiv angepasst
Gütemaximum bei 137 kHz
Aus dem Drahtverlust, der Kreisfrequenz und der Rahmen-Induktivität lässt sich für 137 kHz eine Leerlaufgüte van Q = 440 abschätzen. Die gemessene Betriebsgüte beträgt für 137 kHz Q = 115. Dieses schlechtere Ergebnis ist darauf zurückzuführen, dass der Rahmen einmal durch den 50 Ω Eingangs-Widerstand des nachfolgenden Verstärkers belastet wird und die Gütemessungen in einem dämpfenden Umfeld erreicht wurden. Wie das Diagramm (Bild 2) zeigt, ist das Gütemaximum für 137 kHz gut getroffen.
Bild 2 - Das Gütemaximum liegt im Amateurfunkband
Der vertikale Rahmen weist ein Doppelkreisdiagramm mit zwei Maxima und zwei Minima auf. Für ein ausgeprägtes Richtungsminirnum muss der Rahmen elektrisch erdsymmetrisch aufgebaut werden. Dazu Wild ein Drehkondensator mit isoliertem Rotor und Stator eingesetzt und die Kondensatorbank elektrisch isoliert.
Um eine hohe Empfindlichkeit der Rahmenantenne zu erreichen, Wild zwischen Antennenausgang und dem Langwellenempfänger ein rauscharmer Vorverstärker eingefügt (Bild 3). Dieser Vorverstärker ist für eine Ein- und Ausgangsimpedanz van etwa 50 Ω ausgelegt, seine Verstärkung beträgt im Frequenzbereich van 10...500 kHz etwa 15 dB. Er ist hoch aussteuerbar und kann in Verbindung mit der Selektionswirkung der Antenne van starken kommerziellen Stationen kaum übersteuert werden.
Der Rahmen (Bild 4) besteht aus wasserfest verleimten Holzleisten, acht Stück 15 x 15 mm für die Diagonalstreben und zwei Stück 25 x 15 mm für die vertikalen Stützen (Bild 5). Sechs radial aufgeschraubte Wicklungsträger aus Polyamid mit 25 Nuten 1,5 x 1,5 in 4-mm-Abstand dienen zur Aufnahme der HF-Wicklung.
Zur Verringerung der Drahtverluste der Rahmenwicklung durch den Skin-Effekt wurde HF-Litze eingesetzt. Die verwendete HF-Litze - vier mal 45 x 0,07 mit einem Gesamtquerschnitt van 0,7 mm2 - war in der Bastelkiste vorhanden. Besser geeignet wären Litzen mit dickeren Einzeladem, da sie mechanisch stabiler sind. Für 137 kHz können die Litzendrähte eine Dicke bis zu 0,15 mm haten.
Bild 3 - Breitbandempfänger sind im Langwellenbereich nicht sehr empfindlich, der Vorverstärker hebt Signale um 15 dB an
Bild 4 - Schematischer Aufbau der Rahmenantenne
Bild 5 - Die Rahmenteile werden durch Abstandbolzen gehalten
Empfangsergebnisse
Meine ersten Empfangsversuche habe ich vom Kellergeschoss aus gemacht. Als Empfänger kam ein Langwellenkonverter var einem TS-570 zum Einsatz. Die Antenne zusammen mit dem zweistufigen Vorverstärker brachte duf Anhieb respektable Ergebnisse. Ich konnte im 137-kHz-Amateurfunkband Stationen aus DL, G, HB und OE hören. Auch Stationen im Bereich zwischen 10...15 kHz waren zu empfangen. Jedoch erwiesen sich vorhandene Leuchtstofflampen, Netz- und Telefonleitungen als starke unerwünschte Störquellen, die zeitweise den Empfang schwacher Signale stark beeinträchtigten ader unmöglich machten. Erst in einer elektrisch ungestörten Umgebung im freien Gelände bewies der LW-Empfangsrahmen seine hervorragenden Eigenschaften.
Aufgebaut duf einem Holzstativ etwa 1 m über einem Wiesenboden und unabhängig van einem Stromnetz betrieben, konnte ich selbst schwächste Stationen auf 137 kHz empfangen und deren Richtung anpeilen. Meine Aufzeichnungen sind die Ergebnisse van eigenen Experimenten, Überlegungen und Berechnungen. Es sind keine Bauanleitungen. Sie sollen interessierten LW-Freunden Anregungen zu eigenen Versuchen geb en. Eine kommerzielle Nutzung ohne meine schriftliche Einwilligung gestatte ich nicht.
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