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BC-DX
Rahmenantenne für Langwelle
SIEGMAR HENSCHEL – DL2JSH
Die Freigabe eines kleinen Segmentes des Langwellenbereiches für
LOWFERS (Low Frequency Experimental Radio Station) wird auch in
DL immer wahrscheinlicher. In der Diskussion ist nach [1] ein Bereich
von 142 kHz bis 147 kHz. Die freigegebene Sendeleistung wird sich aufwenige
Watt beschränken, so daß auf der Empfängerseite die Empfindlichkeit
so hoch wie möglich sein sollte.
Im folgenden sollen einige Anregungen zum Bau einer Langwellenantenne
für den „neuen“ Amateurfunkbereich gegeben werden, von
denen auch der BC-DXer profitieren kann.
Einen λ/2-Dipol werden die wenigsten
installieren können. Als Alternative ergibt
sich die Wahl einer kürzeren Antenne mit
Verlängerungsspule, wobei ein beträchtlicher
Gewinnverlust zu verzeichnen ist.
Ferritantennen besitzen nach [2] etwa die
gleiche Empfindlichkeit wie eine der Stablänge
entsprechende ringförmige Rahmenantenne.
Handelsübliche Ferritstäbe sind
etwa 20 cm lang, für den gewählten Frequenzbereich
von λ = 2069 m erzeugt ein
so kleiner Rahmen nur eine geringe Spannung.
Die vom Rahmen gelieferte Urspannung
läßt sich nach [3] mit folgender Formel
berechnen:
Ur = n · F/λ · 2π · cos ϕ · E (1)
Rahmen
R1
1044 • FA 10/95
C1
C2
R2
Bild 1:
Niederohmige Auskopplung
der Antennenspannung
Bild 2:
Impedanzwandler
mit regelbarer Verstärkung
Drehko
Anpaßschaltung
für Rahmenantenne
DL2JSH 9504
S1
VT1
2" ^ 58,8 mm
S E
VT2
Ausgang
Bild 3: Layoutvorschlag für den Verstärker
nach Bild 2
–
+
Rahmen
CP
n = Windungszahl, F = Fläche des Rahmens
in m 2 , λ = Wellenlänge in m, cos ϕ (senkrechter
Einfall=1, sonst Einfallswinkel),
E in V/m, U r = vom Rahmen gelieferte
Spannung in V.
Wird der Rahmen zu einem Schwingkreis
erweitert, vergrößert sich U r um die
Schwingkreisgüte zu:
U res = U r · Q. (2)
Die Schwingkreisgüte läßt sich nicht beliebig
erhöhen, denn die daraus resultierende
Bandbreite wird (speziell für den BC-Empfang)
dann zu gering.
Man kann die vom Rahmen aufgenommene
Energie über einen kapazitiven
Spannungsteiler niederohmig auskoppeln
R1
560
9,2V
C1
0,1μ
+ C2
10μ
VT1 VT2
R2
47
RP1
470
0,6V
R3
330
VT1 = BFW11, 2N3823, KP303g (s. Text)
VT2 = BC309, SC309 o.ä.
Spannungen bei V = 1 (RP1 = 0Ω) gemessen
–
12V
+
z. RX
C5
R4
RP1
C4
VT2
C5
1μ
C
B
E
9,9V
C3
0,1μ
C3
R3
R2
C1
Bild 4: Bestückungsplan
+ C4
10μ
R4
47
+12,6V/
12,5mA
CS
s G
VT1
S D
R1
C2
z. RX
Rahmen
S1
CP1…4
und dem Empfänger zuführen (Bild 1). Die
optimale Auskopplung kann nach:
R1 = R2 · (1 + (C2/C1) ) 2 (3)
ermittelt werden. Um von der Resonanzüberhöhung
zu profitieren, ist es besser,
einen Impedanzwandler an die Rahmenantenne
anzuschalten. Dieser sollte eine
hohe Eingangsimpedanz und geringes
Rauschen im gewünschten Frequenzbereich
besitzen. Die Spannungsverstärkung
sollte etwa 1 betragen. Bild 2 zeigt
eine für den vorliegenden Fall optimierte
Schaltung. Es handelt sich dabei um einen
zweistufigen Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz
und niedriger Ausgangsimpedanz.
Für VT1 sollte ein rauscharmer metallverkappter
FET und für VT2 ein rauscharmer
NF-pnp-Transistor Verwendung finden.
Wie Messungen gezeigt haben, sind für
VT1 die Typen BFW11, 2N3823 oder
KP303g (SU-Typ für ladungsempfindliche
Vorverstärker) gut geeignet.
Es erwies sich als günstig, für VT1 eine
Fassung einzusetzen, um aus mehreren
Exemplaren das rauschärmste Exemplar
auszusuchen. Für VT2 läßt sich jeder
rauscharme NF-Typ verwenden. Infolge der
starken Gegenkopplung zeigen Exemplarstreuungen
der Transistoren wenig Auswirkung
auf den Arbeitspunkt von VT1
und VT2.
Die Spannungsverstärkung sollte bei
modernen Empfängern „eins“ betragen.
Um auch weniger empfindliche Empfänger
einsetzen zu können, ist die Verstärkung
mit RP1 um 20dB regelbar (V = 1
bis 10).
Der Verstärker ist unmittelbar am Rahmen
zu installieren und abzuschirmen. Bild 3
zeigt einen Layoutvorschlag für den zweistufigen
Verstärker. Für den Vorverstärker
lassen sich auch spezielle OPVs einsetzen.
Die optimale Auswahl ist noch nicht abgeschlossen,
es wird zu einem späteren Zeitpunkt
an gleicher Stelle darüber berichtet.
Dem Aufbau der Rahmenantenne sollte
große Aufmerksamkeit gewidmet werden.
Es ist zur Erzielung einer hohen Güte
darauf zu achten, daß sich innerhalb des
Rahmens keine Metallteile befinden.
Der Musterrahmen ist aus Holzleisten 10
mm × 20 mm hergestellt, welche am Kreuzungspunkt
verleimt sind. Ein Gestell aus
Kunststoff (PVC o. ä.) ist ebenso geeignet,
jedoch aufwendiger und teurer in der
Herstellung. Bild 5 zeigt den Aufbau. Der
Musterrahmen enthält 15 Windungen aus
0,7 mm Kupfer-Lackdraht, welche eine
Induktivität von 943 µH ergeben.
Für andere Abmessungen oder Windungszahlen
läßt sich die Induktivität folgendermaßen
berechnen: