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Magnetic Loop Vergleichstest 40m

Verkäufer von Loopantennen argumentieren gern mit der Vielseitigkeit von Loopantennen. Es heißt dann; Loopantennen können ohne wesentliche Beeinträchtigung innerhalb von Gebäuden verwendet werden, ohne ihre Effektivität zu verlieren. Diese Aussage ist schlicht nicht korrekt. Die Beeinträchtigung hängt sehr stark von der Art des Gebäudes ab, genauso von der Bedachung. Auch die Aufbauhöhe spielt hier eine Rolle. Nicht zuletzt müssen die Koppelschleifen einer Loop, zum Senden, dem Montageort, unter Dach, auf dem Balkon, oder freistehend, angepasst werden.

Testaufbau

Zwei gleich große Antennen, 1.7m Durchmesser, Oktagon, identische Vorzugsrichtung, abgestimmt im 40m Band, vertikal polarisiert.

Antenne 1 freistehend 5m über Grund auf einem Garagendach.

Antenne 2  2m über Grund in einem überdachten Hof.

Beide Antennen exakt abgestimmt. Die Ummauerung des Hofes ist kein Stahlbeton, sondern Hohlblock und Ziegel. Die Bedachung ist Polyester/ Glasfiber.

Der Pegelunterschied zwischen beiden Loopantennen beträgt mehr als 2 S Stufen. Zum Vergleich stehen noch ein endgespeister Langdraht, ca. 18m lang und ein 40m Dipol zur Verfügung. Dipol und Langdraht sind minimal lauter, haben aber ohne Signal schon 2 S Stufen höheres Rauschen. Die Signale von Loop 1 sind bei schlechteren Ausbreitungsbedingungen wegen des geringeren Rauschens deutlich verständlicher, als die Signale des Langdrahtes und des Dipols. Bei guten Ausbreitungsbedingungen heben sich die Unterschiede auf.

Die 1.7m Version eignet sich besonders für 40m

ATU100 Automatischer Antennen Tuner 100W Test

Das Fazit zuerst. Ein Kauf dieses Tuners lohnt sich, ob als Bausatz, oder als Fertiggerät liegt in der Entscheidung des Nutzers. Es sind aber nicht nur Lötfähigkeiten nötig, sondern man muss auch das Schaltbild lesen können, da es keine Baubeschreibung gibt. Beim Kauf ist auch darauf zu achten, dass der PIC gebrannt ist. Die beigelegten SMD Widerstände werden nicht benötigt. Sie liegen sogar dem Fertiggerät bei. Auch die drei Microtaster benötigen eine extra Platine. Ich habe sie beim Einbau in ein Gehäuse durch drei Kipptaster ersetzt. Wo die angeschlossen werden sagt das Schaltbild. Auch die Steckverbindung OLED – Platine ergibt das Schaltbild. Das Wickeln der Induktivitäten ist sehr einfach, die angegebenen Windungszahlen stimmen. Man muss nur auf den Anfang der Windung achten, damit sich die Spule auch leicht einlöten lässt. Den SMA Ausgang und Eingang des Tuners sollte man beim Einbau in ein Gehäuse durch BNC, oder PL Buchsen ersetzen, um Adaptierungen zu vermeiden. Die Leistungsanzeige auf dem kleinen OLED Display ist korrekt, auch das angezeigte SWR stimmt weitgehend, zeigt aber nie 1:1. Was nicht stimmt, ist die Effektivitätsanzeige, die aber auch nebensächlich ist. SWR Werte von 1:4 werden auf nahe 1:1 abgestimmt. Einen Speicher gibt es nicht. Das Preis,- Leistungsverhältnis ist super, selbst, wenn man sich für ein Fertiggerät entscheidet. Als Stromversorgung genügt ein 9Volt Block, aber auf die Dauer gesehen sind zwei Lion Zellen, in Serie geschaltet, effektiver.

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NanoVNA 50KHz-900MHz

Der inzwischen weit verbreitete NanoVNA aus China ist ein sehr preiswerter Ersatz ( 40 – 50€) für viel teurere Messgeräte, die aus Kostengründen von Funkamateuren nicht verwendet werden. Die Bedienung ist sehr einfach, will man aber einen PC nutzen, ist die Softwareversion 1.03 nötig, die unter Win7 und Win 10 einwandfrei läuft. Die Version 1.0 funktionierte bei mir nicht. Ein weiteres Programm nanovna-saver ist etwas umpfangreicher, aber z.Zt. noch relativ langsam. Die letzte Ausgabe nanoVNA-H mit erweitertem Frequenzbereich ist mit dem Vorläufer identisch, hat aber im erweiterten Frequenzbereich 900 – 1500 MHz nur noch einen Dynamikumfang von 20dB. Durch die einfache Bedienung und schnelle Anzeige kann man beim Antennen, – Filterabgleich Änderungen sofort sehen. Das Gerät hat sich als präziser und in der Bedienung einfacher als der chin. NWT500 dargestellt, der den Frequenzbereich bis 600MHz abdeckt. Die PC-Diagramme zeigen einen Stub für 2m und 70cm. Ich habe einen Nano mit zwei großen Lion Zellen parallelgeschaltet ausgerüstet. Damit reicht die Stromversorgung für einen ganzen Tag. Als Ladekontrolle dient eine Kontrollplatine aus einem alten Lionakku.

dav

Betrachtungen zur Polarisation einer Magnetic Loop in Aufbauhöhen von 0.1 – 1 Lamda

Die Polarisationsebene einer Magnetic Loop ist entscheidend für ihre Effektivität. In der vertikalen Polarisation, wie die meisten Loops betrieben werden, genügt eine Höhe von ca. 1/10 Lamda über Grund. In dieser Ebene verliert man aber in den Frequenzbereichen mit Transkontinentalbetrieb ( DX ) rd. 20dB an Pegel, wie mit allen Vertikalantennen und mit Vertikalaufbauhöhen über ¼ Lamda ( hier 40m ) reduziert sich auch der Wirkungsgrad der Loop-Antenne merklich. Untersuchungen haben gezeigt, das ca. 90% der ankommenden transkontinentalen Signale, egal ob horizontal, oder vertikal gesendet, horizontal empfangen werden. Für DX Betrieb (Horizontalbetrieb) sollte eine Magnetic Loop folglich auch horizontal polarisiert werden. Hier ergibt sich aber ein Problem. Eine Minimalhöhe über Grund ist, z.B. bei 40m, ¼ Lamda, oder 10m. Ist für das 40m Band häufig noch realisierbar, bei 80m wird es aber zumeist schon schwierig bis unmöglich. Es bietet sich aber eine Lösung an. Mittels eines Vertikalrotors läßt sich eine Polaritätsdrehung relativ einfach durchführen. Damit ist mit einer Loop, die die Bänder 17m – 80m beinhaltet der Vertikalbetrieb für 40 und 80m möglich, als auch Horizontalbetrieb von 17m – 40m. Hiermit kann das Potential der Magnetic Loop voll ausgeschöpft werden. Die Strahlungscharkteristik einer horizontal polarisierten Magnetic Loop ist absolut rund, während sich die Hauptstrahlungskeule einer vertikal aufgebauten Loop 0° zu 180° darstellt. Diese Hauptstrahlrichtung wird um so deutlicher, je geringer die genutzte Bandbreite ist, will heißen, bei 40 – und 80m ist die Richtwirkung stärker, als bei 20 – 10m. Bei sehr starken Signalen ist diese Richtwirkung weitgehend vernachlässigbar. Eine zweite Möglichkeit ist der Aufbau von zwei Loops , sprich eine Vertikalloop für 80m und eine 2. Loop für DX Bänder. Diese Möglichkeit ist immer noch weniger raumgreifend als Dipole und Langdrähte. Es tauchen auch immer wieder Doppelringlloops auf. Diese sind in ihrem Wirkungsgrad um weitere 3dB reduziert. Es wird auch immer wieder behauptet, dass der Wirkungsgrad der Loop innerhalb von Gebäuden erhalten bleibt, diese Aussage ist nur sehr bedingt richtig. Die Effizienz hängt stark von der Art des Gebäudes ab. Diese Betrachtung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit

1.7m Magnetic Loop Eigenbau

Die Loop steht nicht mehr zum Verkauf. Ich war viele Jahre in Unkenntnis der Eigenschaften dieses Antennentyps davon überzeugt, diese Antenne könnte mit den gängigen Langdrähten, Vertikalantennen, Dipolen und anderen offenen Systemen nicht konkurieren. Die letzten 6 Monate, seit dem Bau fünf verschiedener Loopgrößen und die Testerfahrungen haben gezeigt, dass diese Magnetic Loop Antennen sehr wohl mehr als konkurenzfähig sind. Die Loop ist ein Oktagon mit einem Durchmesser von 1.7m und einem Leiterdurchmesser von 28mm, Jennings Vakuumdrehko 5-750 pF 5kV. Sie ist nutzbar von 17m – 80m mit 100 Watt Sendeleistung. Da ich selbst derartige Antennen nutzen will, habe ich zur besseren Übersicht eine spannungsgesteuerte Digitalanzeige aufgebaut. Ist die Antenne errichtet, wird eine Tabelle erstellt, die jedem Frequenzbereich eine Spannung zuordnet. Da die Wiederkehrgenauigkeit sehr hoch ist entfällt das Suchen eines Frequenzbereiches. Sie wissen am nächsten Tag, wenn eingeschaltet wird, wo die Antenne am Vortag abgestimmt war. Ich habe bisher 5 verschiedene Loops gebaut. 1x 1.3m, zur eigenen Verwendung  ( ist inzwischen wegen des besseren Wirkunggrades auf 1.7m umgebaut worden), 1x 1.7m für die Bereiche 17m – 80m, 1x 1.7m 17m – 40m belastbar mit ca.1 kW, die ich auch selbst horizontal aufgebaut verwenden will und eine kleine Loop mit 80cm Durchmesser für den Bereich 14MHz – 29.7MHz, 100 Watt, als portable Antenne.

Die Antenne ist jetzt regendicht, verschraubt und mit Klebeschrumpfschlauch wasserdicht, auf einem Nebendach drehbar aufgebaut und bleibt am Montageort zur Eigennutzung stehen.

dh3przh@gmail.com

 

Die Bilder der Fernbedienung zeigen die Spannung analog zu 14,218MHz. Kann anders kalibriert werden

Magnetic Loop 1.3m, 15m – 80m

Die Antenne steht nicht mehr zum Verkauf

Eine Magnetic Loop, 1.3m, Oktagon mit 15mm Kupfer, 5-500pF Cermet Vakuumdrehko 5000Volt, kann also mit 100W betrieben werden. Die Antenne funktioniert ab dem 15m Band durchgängig bis ins 80m Band. Das 80m Band ist nutzbar ab 3,620 MHz bis 3.8MHz. Diese Einschränkung ist bedingt durch die Kapazität des Vakuumdrehkos. Z.Zt. sind die Oktagon Elemente noch nicht hartverlötet, sondern mit Klemmschellen versehen. Wird die Antenne unter Dach betrieben, muß sie nicht verlötet werden und ist sehr einfach zu transportieren. Mit Klebeschrumpfschlauch guter Qualität kann man sich das Hartverlöten gänzlich ersparen. Zur einfachen Frequenzeinstellung habe ich eine spannungsgesteuerte Digitalanzeige implementiert. Man erstellt eine Tabelle mit den angezeigten Daten und findet jedes gewünschte Frequenzband sehr einfach wieder, da die Steuerspannung stabilisiert ist. Die Antenne hat noch keine Wetterschutzhabe, die bei Innenbetrieb auch nicht nötig ist. Die Antenne kann ab einer Höhe von 2m über Grund betrieben werden.

Ich habe diese Antenne, wegen des besseren Wirkungsgrades inzwischen auf 1.7m Durchmesser umgebaut. Dadurch fiel 15m raus, aber 80m, nun kompletter Bereich, wie auch 20 und 17m funktionieren. Das Verlöten mit Weichlot hat keine Vergrößerung des Wirkwiderstandes ergeben. Er liegt nach, wie vor bei 2mOhm.

 

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Mag.-Looptest 6. – 7.7.2019

Ich habe den angekündigten Looptest etwas reduziert, da meine Mitstreiter wegen anderer Verpflichtungen nicht zur Verfügung standen. Verglichen wurden nur die 1.7m Loop, Oktagon, 28mm Kupferrohr, Vakuumdrehkondensator, Frequenzbereich 17m – 80m, mit einer 40/80m RoomCap und einer 40m Pyramide. Die 6m Allbandvertikalantenne war nur zum Rundempfang montiert, ist aber nicht verglichen worden, da sie nur eine Behelfsantenne ist und nicht wirklich konkurieren konnte. Gehörmäßig waren nur geringe Unterschiede festzustellen. Die Loop war im 40m Band nur empfangsmäßig durchgängig der RoomCap um ca. 3dB überlegen. Sendemäßig waren keine Unterschiede festzustellen. Die Loop und die Pyramide sind gleichwertig, beide rauschen etwas weniger, als die RoomCap. wenn es nur um Vertikalsignale geht. Sendet die Gegenstation horizontal, hat die Pyramide deutliche Vorteile, da sie vertikal, als auch horizontal sendet und empfängt. Auf 80m hat die RoomCap die Nase vorn, da 1.7m Durchmesser bei der Loop nicht ausreichen, um gleichwertig mit der RoomCap zu erscheinen. Um hier bestehen zu können sollte die Loop rechnerisch dann schon 2.5m Durchmesser haben. Im 80m Band ist die Roomcap mit ihrer geringen Baugröße nicht zu übertreffen. Sie ist, wie bereits bei früheren Tests festgestellt, jedem 80m Dipol deutlich überlegen.

Es konnten bauartbedingt natürlich nicht alle Frequenzbereiche verglichen werden. Ich habe die Loop aber auch auf 20 und 17m quer durch Europa getestet und sehr gute Rapporte erhalten. Die erhaltenen üblichen 5/9 spielen hier keine Rolle, entscheidend ist, ob die Gegenstation das Rufzeichen beim ersten Anruf korrekt versteht. Die beschriebene Richtwirkung der Loop bei Vertikalmontage ist übrigens minimal und in den meisten Fällen zu vernachlässigen. Für alle Verbindungen wurde mit 100Watt gesendet. Dazu muß man anmerken, wer heute mit 100Watt im KW Bereich sendet, ist schon als QRP Station anzusehen. Folglich werde ich meine zweite 1.7m Loop, die von 17m – 40m arbeitet und für 1kW Leistung ausgelegt ist, bei mir horizontal montieren und mit meiner FL2100Z betreiben, um die Verhältnisse anzugleichen.

Für die ungewöhnlich gute Funktion der Loop spricht die Tatsache, dass einige Stationen mit 500-1000 Watt sendeten, aber Dipol,- oder Langdrahtantennen verwenden, mich einwandfrei empfangen konnten.

Peter DH3PR

Bauprojekt Magnetloop

Habe ein neues Projekt angefangen und zwar eine Magnetloop. Meine Interessen liegen hierbei nur auf den Bändern 40m, 20m, 17m und 15m. Die erste Testversion ist schon funktionstüchtig, aber noch nicht fertig. Durchmesser 1.3m, 15mm Kupferrohr als Oktagon mit Vakuumdrehko von Cermet. Der Aufbau der Loop ist relativ einfach, sehr viel Arbeit macht aber die Koppelschleife, denn sie soll nicht starr befestigt werden. Auch ist zu ermitteln, ob mit einer Koppelschleife ohne Einschränkungen über 2 Oktaven das Ergebnis wie erwartet sein wird. Die zweite Ausführung wird 2m Durchmesser haben, auch als Oktagon mit 28mm Kupferrohr. Dann wird 15m rausfallen, aber zum Testen 80m möglich sein. Ich habe 5 verschiedene Berechnungsprogramme getestet, nur 2 sind ohne größere Unterschiede zu vergleichen. Ausgelegt werden beide Antennen für 100 Watt Sendeleistung, verzichte ich auf 80m kann ich die große Loop mit einem Vakuumdrehko 5 – 100pF bauen, die dann ohne Einschränkung 1KWatt verträgt. Soll 80m eingebunden werden, habe ich nur einen 5 – 750pF, 5KV Jennings, der die Spannung bei 100Watt ohne Überschläge verträgt.

Als erste Testantenne entstand eine 80cm Empfangsversion an einem Vormittag. Die Vermessungsergebnisse waren sehr zufriedenstellend, ebenfalls die Empfangsversuche auf 20 und 40m. Bilder siehe unten.

Wird fortgesetzt

Antennenvergleich Pyramide, RoomCap, 7m Vertikalantenne

Antennenvergleich in Norwegen im September 2017

Pyramide, RoomCap, 7m Vertkalantenne

Der TS 50 wurde im Vorlauf mit einem Synthesizer vermessen. Die Bargraphanzeige bei -73 dBm mit 30% Modulation ist genau S9. Bei geringeren Pegeln wird die Anzeige ungenauer. -80 dBm ist nur noch S7, -90 dBm ist S5, -103 dBm ist S1, -120dBm ist S0, aber der Messton ist noch hörbar. Oberhalb S9 ist die Anzeige deutlich ungenauer. So zeigt der Bargraph bei -63 dBm schon 9+20 dB. Es sind aber Richtwerte, die zur Beurteilung der Antennensignale als Referenz ausreichend sind. Der Grundrauschpegel ist in Norwegen, abseits der Bebauung geringer als in Deutschland. Die Vergleichstests konnten wegen mangelnder Ausbreitungsbedingungen im 80m Band nur im 40m Band durchgeführt werden.

Zur Grundbeurteilung der drei verglichenen Antennen sei gesagt, bei S9 hört man keinen Unterschied bezüglich des Signalrauschens, d.h. alle drei Signale sind rauschfrei. Unterhalb S9, bei -80dBm ist der Rauschanteil der Vertikalantenne schon deutlich zu hören, während RoomCap und Pyramide bis ca. S8 nur wenig Unterschied zeigen. Die RoomCap bringt schon hörbare Rauschanteile und der Bargraph zeigt sichtbare Pegelunterschiede. Bei S7 Signalen ist die Verstädlichkeit mittels der Vertikalantenne sehr eingeschränkt, während der Rauschanteil bei der RoomCap zwar auch ansteigt, aber man noch deutlich zwischen Nutzsignal und Rauschen unterscheiden kann. Die Pyramide bleibt hier noch unbeeinflusst. Dabei muß man berücksichtigen, dass die Pyramide ein Fullsizesystem ist. Fullsizesysteme sind konstuktionsbedingt deutlich rauschärmer. Meine Vorabeinschätzung hat sich bezüglich der Pyramide bestätigt, da ich viele Jahre damit gearbeitet habe und früher auch schon Vergleiche in Norwegen zu Vertikalantennen und anderen offenen Antennensystemen machen konnte. Bezüglich der Vertikalantenne sei noch erwähnt, das Gegengewicht sollte sternförmig ausgelegt sein, je weniger Gegengewicht, um so geringer ist der Wirkungsgrad der Antenne. Die häufig verwendeten horizontal polarisierten Langdrahtantennen mit Z-Anpassungstransformatoren verhalten sich bezüglich des Rauschanteils bei schwächeren Signalen wie die Vertikalantennen, eben wie alle offenen Systeme.

Die RoomCap ist wegen der geringen Abmessungen für die niederfrequenten Bänder, 40/80m eine sehr gute Alternative zu großen Systemen und ist mit etwas Geschick und Mehraufwand an Material zu einem Zweibandsystem, 40/80m, auch für Leistungen über 1KW zu realisieren. Mein in Norwegen verwendeter Aufbau für die RoomCap ist für diese Leistung ausgelegt. Die RoomCap ist sehr schmalbandig, daher wird mittels E-Motor immer auf VSWR 1:1 nachgestimmt. Diese Fernabstimmung kann fast beliebig entfernt sein, da nur der Gleichstromwiderstand der Motorstromversorgung in die Steuerfähigkeit eingeht. Weitere Informationen zur RoomCap finden Sie im Internet.

Die Beurteilung der beschriebenen Funktionen der Antennen erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Peter, DH3PR