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Loop-Antenne für KW-Empfang
Mein Stahl(röhren)radio betreibe ich bisher mit einer 20m-Langdraht Antenne. Damit erreiche ich zwar guten Empfang, aber mit sehr
hohen Störpegel. Abhilfe soll eine Loop-Antenne bringen.
Die Antennenschleife
Damit auch wirklich nur der magnetische Anteil ausgewertet wird, wird die ganze Anlage
aufwendig abgeschirmt. Ein Verstärker direkt an der Schleife erhöht den Pegel damit
das Kabel zum Empfänger keine verwässernden Signale empfängt. Das Gehäuse für
den Verstärker habe ich aus einen 20mm-Alublech gefräst.
Die Antennenschleife besteht aus einer einzigen Windung mit Koaxkabel RG59. Dessen
Abschirmung wird in der Mitte aufgetrennt damit die Signale nicht kurzgeschlossen
werden. Die eigentliche Antenne ist der Innenleiter.
Das Kabel ist in ein Achteck aus 20mm PVC-Wasserleitung. Diese PVC-Teile sind
wasserdicht verklebt und mit den Verstärkergehäuse verschraubt.
Die Abschirmung des RG59 ist auf beiden Seiten mit den Verstärkergehäuse
verbunden. Die Schleife wird im Kurzschluss betrieben, es wird also der Strom
ausgewertet. Dadurch ist der Frequenzgang linear.
Die Innenleiter des RG59 gehen links und rechts an ein HF-Eingangstrafo 1:2 mit
geerdeter Mittelanzapfung. Durch diese Erdung werden alle noch eingestreuten E-
Feldkomponenten unwirksam.
Der HF-Eingangstrafo besteht aus:
Primär (Antennenseite) 1 Windung, bestehend aus 2 Messingrohre die oben mit einer
kleinen Platine verbunden sind. Diese Platine ist der Mittelanzapf und wird direkt mit
den Verstärkergehäuse über 2 Messing-Distanzhülsen verschraubt, also geerdet. Unten sind die Messingrohre ebenfalls mit einer kleinen
Platine verlötet, deren Kupferschicht in der Mitte aufgetrennt ist. Das ist der Eingang, also der Antenneneingang. Die Anregung zu dieser
Konstruktion habe ich in (1) gelesen.
Sekundär sind 2 Windungen, die durch die Messingrohre gehen. Damit wird eine sehr gute Kopplung erreicht. Diese Wicklung darf auf
keinen Fall mit einer Mittelanzapfung versehen und geerdet werden! Sonst haben wir einen Oszillator.
8 Ringkerne FT50-61
RG59
RG59
HF-Eingangstrafo-Ausgang
Der Schaltplan des Verstärkers
Der Verstärker ist mit NF-Transistoren bestückt. Der Frequenzgang geht linear bis 30MHz. Die untere Grenze wird durch die Eingangs- und
Ausgangstrafos begrenzt und liegt bei etwa 500kHz. Es sind 2 gegenphasige angesteuerte Verstärker. Der Eingangswiderstand beträgt bei
10MHz etwa 2 Ohm. Aus Sicht der Schleife sind es
wegen der zwei Verstärkerzweige und des 1:2-
Eingangstrafos 1 Ohm.
Die Spannungsverstärkung beträgt von INP1 bis zum
50-Ohm Anschluss des Gegentakt -Ausgangstrafos
etwa 58dB.
Ich habe in dieser Schaltung verschiedene Transistoren
getestet. Allerdíngs nur solche, die ich in meinen Hobby-
Lager habe:
BC232, BF199/198 und 2N2369.
Die NF-Transistoren BC232 funktionierten am
stabilsten.
Die HF-Typen waren nicht am schwingen zu hindern.
Der 2N2369 ist mit einer Transitfrequenz von 500MHz
angegeben, funktioniert aber trotzdem nicht so gut
(Rauschen!) wie der mit 250MHz angegebene BC232.
Der symmetrische Aufbau mit Gegentakttrafo am
Ausgang sorgt für eine geringe Kreuzmodulation bei
großen Signalen.
Mit Transistoren brauch ich nicht zu sparen, davon habe
einige Hunderte. Durch die parallele Schaltung von 3
Transistoren in Basisschaltung ist der
Eingangswiderstand wie gefordert mit 2 Ohm
ausreichend niedrig.
Am Ausgang wird ein HF-Trafo mit 3 Wicklungen
angeschlossen.
Der HF-Ausgangstrafo besteht aus:
OUT1 = 4 Windungen
OUT2 = 4 Windungen
5
50-Ohm Ausgang: 2 Windungen
Kerne: 2 Stück Doppellochkern BN61-202
Die Wicklungen für OUT1 und OUT2 sind in Gegentakt
angeschlossen. Siehe folgenden Schaltplan.
Das Steuergerät
Die Loop-Antenne benötigt wegen der Richtwirkung einen Stellmotor.
Das Steuergerät hat folgende Aufgaben:
1.
den Stellmotor ansteuern
2.
die Himmelsrichtung anzeigen
3.
die Betriebsspannung ins Koaxkabel zur Antenne einspeisen
Gesamt-Schaltung der Antennen-Anlage
Gesamt-Schaltung der Antennen-Anlage
Das gesamte Schaltbild besteht aus 4 Seiten. Seite 1 (oben) zeigt die Verdrahtung innerhalb der 3 Gruppen. Das Schaltbild des
Antennenverstärkers ist weiter oben zu sehen. L1 ist der HF-Eingangstrafo, damit wird der Verstärker erdfrei angesteuert. L8 ist der
Gegentakt-Ausgangstrafo. Dessen Sekundärwicklung leitet die Betriebsspannung (12V), die über das Koaxkabel vom Steuergerät kommt
über L3 an den Verstärker. Die Stromaufnahme des Verstärkers beträgt etwa 65mA.
Über eine 4-polige Leitung von X4 nach X1 wird der Stellmotor angeschlossen. L2, L7 und C1 entstören den DC-Motor. Das ist ein kleiner
Getriebemotor mit Kollektor. R1 belastet den Motor, damit er nicht zu lange nachläuft nach abschalten der Betriebspannung.
RV1 ist ein mit der Motorwelle gekoppeltes Sollwert-Poti. Die Stromaufnahme des Motors beträgt im Stillstand (= Anlauf) 120mA, im Betrieb
etwa 30mA.
Im Steuergerät sind die Platinen “Motorsteuerung” und “Netzteil”.
Motor-Steuerung
Motor-Steuerung
Mit Q1 wird ein konstanter Strom über X2 durch das Sollwert-Poti geleitet. An Anschluss Poti+ entsteht eine Spannung von 0,44V bei
Linksanschlag und 3,75V bei Rechtsanschlag. Damit werden die Endlagen erkannt. Extra Endlagenschalter sind nicht nötig. Die Antenne
braucht nur um 180 Grad gedreht werden weil in beiden Richtungen empfangen wird. Um etwas darüber hinaus zu kommen, habe ich die
Anlage auf eine Drehung von 200 Grad dimensioniert.
Das Messwerk an X4 zeigt die Richtung an. Mit U2E wird die Spannung vom Sollwertpoti fürs Messwerk aufbereitet.
Die OPs U2B und U2A sind als Komparatoren geschaltet. R17 und R18 sorgen für eine kleine Hysterese damit es im Grenzbereich
eindeutiger ist. Solange die Anlage innerhalb der Endlagen befindet, erscheint am Ausgang des U2B eine positive Spannung und an U2A
eine negative. Das wird mit den LEDs an X5 angezeigt, damit man die Endstellung erkennt. Der Taster an X7 sind nur wirksam, wenn die
Spannung mit der erlaubten Polarität anliegt. Dafür sorgen D2 und D3.
Der Taster schaltet je nach geforderte Drehrichtung eine positive oder negative Spannung zur Basis von Q4 / Q5. Diese schalten einen der
beiden Endtransistoren Q6 / Q7 zum Motor ein.
Antennenverstärker
Netzteil
Das Netzteil liefert +12V für den Antennenverstärker und +12V / -12V für die Motorsteuerung. Der Motor erhält seine Betriebspannung
mit ebenfalls +12V / -12V über zwei Transistoren getrennt damit keine Rückwirkung auf die Steuerung entsteht. Das könnte sonst zu
unangenehmen Schwingen nahe der Endlagen kommen wegen des Anlauf-Stroms.
Falls sich der Motor zu schnell dreht kann man mit einen Spannungsteiler vor den Basen der Transistoren Q2 / Q3 die Spannung für
den Motor reduzieren.
Die weißen Teile habe ich
mit einen 3D-Drucker
hergestellt.
Die Teile für das Achteck
sind eigentlich
Wasserleitungen. Eignen
sich hervorragend um die
Antennenschleife
mechanisch stabil zu
halten.
Das Verstärkergehäuse ist
aus ein 20mm-Alublech
gefräst, der Deckel dazu
aus 6mm-Alublech.
Der Mechanische Aufbau
1.) die Antenne
Das senkrechte Rohr in der Mitte ist nur wegen der mechanischen Stabilität nötig, es ist leer.