Magnetic Loop QRO

Magnetic Loop mit Hochspannungs-Drehkondensator und variablem Einspeisepunkt

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Das ist meine QRO-Magnetic-Loop. Sie hat einen Durchmesser von 72 cm und besteht aus Kupfer-Installationsrohr mit einem Aussendurchmesser von 8 mm. Der Drehkondensator stammt von einem Amateurfunkflohmarkt. Der Plattenabstand (innere Lichte) ist 5-6 mm, die Spannungsfestigkeit daher geschätzt 5000 V. Eine Sendeleistung von 100 W verträgt der Drehkondensator ohne Funkenüberschläge.

Den kostbaren Drehkondensator (so etwas bekommt man ja nicht so leicht) will ich für verschiedenste Experimente mit Magnetic Loop Antennen verwenden. Daher ist er auf einer Sperrholzplatte montiert, auf der auch zwei Gewindestangen M6 senkrecht montiert sind. An diese Gewindestangen lassen sich unter Verwendung einer Plexiglas-Montageplatte verschiedene Magnetic Loop Experimente anschrauben. Die Montage erfolgt dabei werkzeuglos mit Flügelmuttern, die elektrische Verbindung mit Bananenensteckern.

Der Drehkondensator hat einen Kapazitätsbereich von 40-230 pF. Er hat keinen mechanischen Anschlag sondern lässt sich "unendlich" durchdrehen. Eine Scheibe und ein Kontakt stellen über den gesamten Drehwinkel von 360 Grad die elektrische Verbindung von der Anschlussklemme zum Rotor her.

Ein zweiter Kontakt ist bei den einen 180 Grad des Drehwinkels zusätzlich mit dem Rotor verbunden. Bei den anderen 180 Grad hängt diese zweite Anschlussklemme "in der Luft". An diese Anschlussklemme ist eine Parallelkapazität von 200 pF angeschlossen, um einen grösstmöglichen Abstimmbereich des Drehkondensators zu ermöglichen, ohne dass man weitere Parallelkapazitäten anschliessen muss.

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Hier sieht man die zwei Parallelkondensatoren mit je 100 pF. Der Gesamtwert der Kondensatoren von 200 pF ist aber zu klein um die Loop auf das 80 m Band abzustimmen. Die Resonanz liegt damit ca. beim 49 m Rundfunkband. Für das 80 m Band müssen wesentlich grössere Kondensatoren parallel geschalten werden - siehe unten - oder man baut eine grössere Loop.

Die Einspeisung erfolgt mit einem Mittelding aus Gamma-Match und "normaler" Koppelschleife, die in diesem Fall allerdings dreieckig (genau eigentlich: kreissektorförmig) und galvanisch verbunden ist.

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Eine ähnliche Art der Kopplung habe ich beim Surfen im Internet auf http://dl4kcjantennen.beepworld.de/ entdeckt und für die kreisförmige Magnetic Loop adaptiert. Danke an OM Helmut, DL4KCJ ! Helmut hat seine Antenne aus Alu-Streifen, quadratisch und zerlegbar gebaut, meine ist aus Kupfer-Installationsrohr, rund und nicht zerlegbar. Dafür ist aber der variable Abgriff leichter zu bauen.

In der Plexiglas-Montageplatte ist die PL-Buchse für das Antennenkabel so eingebaut, dass ihr Mittelkontakt nach oben schaut. Der Stecker wird von unten eingesteckt. Ein Streifen aus Kupferblech stellt die Masseverbindung mit der Loop her. Dieses Kupferblech ist auf dem Foto weiter unten besser zu sehen.

Oben am Innenleiter des Steckers ist mit Hilfe von 2 cm Kupferdraht 2,5 mm2 eine Ringöse M5 angelötet. An dieser Ringöse ist der senkrechte Aluminiumstreifen angeschraubt. Am oberen Ende dieses Streifens ist der schräge, verstellbare Aluminium-Streifen mit einer Flügelschraube und einer Flügelmutter angeschraubt, damit sich diese Verbindung werkzeuglos lockern oder festziehen lässt.

Loop-variabler-Abgriff.jpg

Die verstellbare Verbindung mit der Loop besteht aus einer zweiteiligen Schelle die ich in meiner Blechkiste gefunden habe. Wo sie ursprünglich herkommt weiss ich nicht mehr...

Auch hier verwende ich zum Festziehen eine Flügelmutter, damit ich beim Betrieb kein Werkzeug dabei haben muss.

So lässt sich der Speisepunkt leicht an das jeweils verwendete Amateurfunk-Band anpassen. Mit einem Stehwellenmessgerät findet man für jede Frequemz, die sich mit der Loop abstimmen lässt, leicht den passenden 50 Ohm Einspeisepunkt. Ein Antennentuner wird deshalb nicht benötigt. Die gefundenen Einspeisepunkte habe ich an der Loop mit kleinen Einschnitten mit der Metallsäge markiert und mit einem Filzstift beschriftet.

Je tiefer die Frequenz ist, desto weiter unten bzw. näher bei der Mitte (Masseanschluss der Loop) ist der richtige Einspeisepunkt, bei dem die 50-Ohm-Anpassung stimmt.

Je höher die Frequenz ist, desto weiter oben bzw. weiter weg vom Masseanschluss der Loop ist der richtige Einspeisepunkt.

Hier noch ein Detailfoto der Anschlussbuchse:

Magnetic-Loop-Antennenanschluss.jpg

Achtung Hochspannung!

Bei 100 Watt Sendeleistung liegt am Kondensator eine HF-Spannung von mehreren 1000 Volt an, abhängig vom Transformationsverhältnis, das sich aus der Position des Einspeisepunktes ableitet und von der Kreisgüte, welche sich aus dem L/C-Verhältnis ergibt. Bitte daher beim Senden weder die Loop noch Metallteile des Drehkondensators berühren!

Deshalb ist auch ein grosser und gut isolierender Drehknopf sehr wichtig. Dieser schützt nicht nur den OM oder die YL vor einem Stromschlag oder einer HF-Verbrennung, sondern vermindert auch den Einfluss der Handkapazität auf die Antenne, die sonst beim Abstimmen sehr lästig wäre. Ausserdem hat man es so bei der Feineinstellung sehr bequem, manchmal kommt es nämlich beim Abstimmen auf halbe Grad Drehwinkel an.

Drehkondensator-isolierender-Drehknopf.jpg

Der Drehknopf besteht aus einem leeren Becher Müller Griesspudding, den ich an der Keramik-Isolierplatte der Drehkondensatorachse angeschraubt habe. Schmeckt gut, dreht gut, isoliert gut, alles Müller, oder was? HI

Auch sonst sind diese Becher in der Werkstatt sehr praktisch, für Kleinteile, Schrauben usw.

Frequenzbereich

Der einstellbare Frequenzbereich geht ohne 200 pF Parallelkapazität von 6,8 MHz bis 16,3 MHz, was das 40-, 30- und 20 m Band sowie viele Rundfunkbänder beinhaltet.

Mit Parallelkapazität geht er von 5,05 MHz bis 6,69 MHz, was ausserhalb der Amateurfunkbänder liegt, sich aber ebenfalls zum Rundfunk hören eignet (49 m Band).

Alle Messungen an der Antenne wurden mit dem vektoriellen Antennenanalyser FA-VA 3 von Funkamateur durchgeführt.

Erweiterung des Frequenzbereiches nach unten

QRO-Magnetic-Loop-Antennenanschluss.jpg

Um den Frequenzbereich nach unten zu erweitern, können weitere Kondensatoren parallel geschaltet werden. Auf dem Foto sieht man eine Zusammenschaltung von drei Hochspannungskondensatoren 150 pF sowie zwei weiteren mit 22 pF und 27 pF zur Feinabstimmung, damit der Einstellbereich im 80m-Band liegt (Werte durch ausprobieren und messen bestimmt).

Das parallel schalten von Kondensatoren vergrössert zwar die Kapazität und ermöglicht so, auch niedrigere Frequenzen abzustimmen. Aber es verkleinert leider auch den Einstellbereich.

Deshalb musste ich die beiden kleinen Kondensatoren experimentell aussuchen, bis der Einstellbereich gepasst hat. Glücklicherweise lässt sich das gesamte 80 m Band abstimmen, ohne dass man die Kondensatoren umstecken muss, aber viel mehr geht nicht!

Die Kondensatoren haben an ihren Enden M6-Gewindelöcher und sind mit M6-Schrauben und Lochblechstreifen miteinander verschraubt.

Die Anschlussleitungen bestehen aus kurzen Stückchen 2,5 mm2 Lautsprecherkabel (je 1 Ader des Kabels) mit Bananensteckern an je einem Ende und 5 mm Ringösen am anderen Ende. 6 mm Ringösen hab ich keine gehabt, deshalb habe ich die 5 mm auf 6 mm aufgebohrt.

Ringösen und Stecker habe ich an den Kabelstückchen angelötet, damit sie besseren Kontakt haben, und nicht geschraubt oder gecrimpt.

Diese Kondensatoren werden mit Bananensteckern bei Bedarf zur Loop parallel geschaltet. Dazu sind an der Loop kurze Kabelstücke mit Bananenkupplungen angebracht (ebenfalls gelötet).

Auf dem Foto sieht man auch das Kupferblechstück deutlicher, das die Masseverbindung zwischen Antennenbuchse und Loop herstellt.

Der Frequenzbereich geht so mit zugeschaltetem 200 pF Kondensator von 3,48 MHz bis 3,87 MHz, was das ganze 80 m Band beinhaltet.

Ohne Parallelkapazität 200 pF geht der Frequenzbereich von 3,88 MHz bis 4,72 MHz, also wieder zum Rundfunk hören gut.

Erweiterung des Frequenzbereiches nach oben

Kondensator-Serienschaltung.1.jpg

Durch Serienschaltung eines Kondensators kann der Frequenzbereich nach oben erweitert werden. Auch hier verkleinert sich natürlich der Einstellbereich, der mit dem Drehkondensator überstrichen wird. Auf dem Foto ist ein 33 pF Kondensator zu sehen.

Der Frequenzbereich ist so ohne 200 pF Parallelkapazität von 17,1 bis 21,3 MHz einstellbar, für das gesamte 15 m Band braucht man einen etwas kleineren Serienkondensator. Das Parallelschalten von Kondensatoren zum Drehko ist in dieser Konfiguration sinnlos.

Das bringt keine Erweiterung des Einstellbereiches sondern würde nur den Einstellbereich weiter verkleinern und das untere Ende geringfügigst (wenige kHz) nach unten verschieben. Das gilt auch für die am Drehkondensator fest angeschraupten 200 pF, es sind hier also nur 180 Grad des Drehwinkels sinnvoll nutzbar.


Erfahrungsbericht

  • QTH: Wien, Altbau (Ziegelhaus), 70 cm dicke Aussenwände, 3. Stock.
     
  • Rig: IC-7200, TX-PWR: 60 W
     
  • 30.3.2014 ca.17:00 LT - Verbindung nach YU klappte im 40 m Band / LSB sofort nach einmaligem Reinrufen!
     
  • Die Mag-Loop Antenne funktioniert am Besten ohne jegliche Erdung. Sämtliche Versuche, das Funkgerät oder die Antenne mit dem Schutzleiter oder der Zentralheizung zu verbinden führten zu einer starken Erhöhung des QRM um mind. 2 S-Stufen. Bessere Erdungsmöglichkeiten bestehen an meinem QTH nicht.
     
  • Der günstigste Einspeisepunkt, bei dem optimales SWR erreicht wird, hat sich als sehr umgebungsabhängig herausgestellt. Er variiert stark mit dem Aufstellort und der Richtung der Antenne (Metallgegenstände und Kabel in der Nähe). Das Anbringen von Markierungen mit der Metallsäge war also nur zur groben Orientierung sinnvoll, bei Standortwechsel müssen die genauen Einspeisepunkte mit einem SWR-Meter neu gefunden werden.
     
  • Im Vergleich mit der in der Wohnung gespannten Magic Spring Antenne (Länge ca. 7,50 m) bringt die Mag.Loop wesentlich weniger QRM und ein um zwei S-Stufen stärkeres Signal von der Gegenstation.