Drehbare Mini-Loop im Vergleich
von Lukas und Heinz D.
Grundsätzliches:
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Elektromagnetische Wellen bestehen immer aus einer elektrischen (E-) und
einer magnetischen (H-) Komponente, die 90° aufeinander stehen. Die
Polarisation bei AM ist meist vertikal=elektrische Ebene (die magnetische Ebene
ist dann horizontal). Dabei spielt es keine Rolle, ob der Sender nur die
elektrische (Stab-Antennen-Mast) oder die magnetische (Loop) Komponente
aussendet! In größerer Entfernung (> Lambda) ergänzt sich die fehlende
Komponente automatisch und beide machen sich auf den Weg zum Empfänger. Am
Empfangsort kann man sich dann entscheiden, welche Komponente man dem Empfänger
zuführt. Wie bereits erwähnt werden über das Haus-Leitungsnetz die Störungen
von Schaltnetzteilen und Sparbirnen als elektrische Wellen 'gesendet'. Die
magnetische Komponente wird sich erst in größerer Entfernung bilden. Innerhalb
eines Hauses ist die magnetische Komponente noch nicht so stark ausgeprägt.
Die Ausbreitung ist abhängig von:
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1. Die Neigung der Erdachse (Sommer, Winter) bestimmt die Dauer des
Empfangs.
2. Durch den Sonnenwind werden bestimmte hohe Luftschichten leitfähig
und spiegeln die Wellen zur Erde zurück.
Bis etwa 500 kHz (LW) schmiegen sich die Wellen an die Erdoberfläche,
darüber ist eine Sichtverbindung oder spiegelnde Luftschichten erforderlich.
Bezogen auf den Empfangsort Deutschland ergibt sich dann für jedes sendende
Land ein Zeitfenster, in dem bestimmte Frequenzen empfangbar sind.
Asien und Australien: Winter 3-10 MHz, 15-21 UTC, Sommer 3-12 MHz, 18-21 UTC
(Süd-)Afrika: Winter
3-10 MHz, 18-4 UTC, Sommer 3-14 MHz, 18-4 UTC
Nord- und Südamerika: Winter 3-10 MHz, 21-7 UTC, Sommer 3-14 MHz, 22-5 UTC
Ganz grob kann gesagt werden: für den erfolgreichen Empfang sollte es
Nacht sein zwischen Sender und Empfänger. Im Sommer ist die MUF (most usable
Frequenz) etwas höher, was im Sommer/Winter-Sendeplan Ausdruck findet. Tagsüber
steigt die MUF durch die Sonneneinstrahlung bis über 20 MHz, weshalb dann manche
Stationen nur tagsüber hörbar sind.
Überlegungen zur Auswahl eines Antennentyps:
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Auf den Seiten www.elektronik-labor.de/HF/Radiozeit.html haben
wir schon einige unserer Erfahrungen mit
Loop-Antennen beschrieben. Der bisher beste Kompromiss ist eine direkt
angeschlossene n=2, D=32cm-Loop am JGC-DSP mit Si4734. Der Si473x stimmt die
Antenne automatisch mit 5-500pF ab.
Der Si macht das so gut, dass ein Störer in 5 kHz Abstand schon gedämpft
wird. Loops mit D=24-32 cm sind noch handlich. Eine 25 cm Küchenuhr hatte den
richtigen Rahmen um drei Windungen 1 mm-CuL zu tragen. Mit einer 6,3 mm-Klinke
haben wir eine steckbare und drehbare Verbindung gefunden. Da sich
handelsübliche Drehkos nur im Verhältnis 1:10 verstellen lassen wird der
SW-Bereich umgeschaltet (n=1/n=3).
Hier lässt sich auch ein LW/MW-Ferrit oder andere Test-Loops anschließen.
Die Loop ist im Resonanzfall extrem hochohmig! und eignet sich fast nur zum
Anschluss an das Gate eines JFET.
Im Bild sind die Schwingkreise nur für die Rechnung vier mal dargestellt.
Grün, blau und rot ist für n=1, vio und cyan für n=3. Als Stromversorgung sind
6 V/3 mA vorgesehen, es sollte zwischen 3 V und 9 V funktionieren.
Ein Ferritstab mit LW- und MW-Spule ist auch leicht anschließbar. Mit
der Rahmenantenne AN-200 von Tecsun (D=23cm, d=0,8mm, n=28, n=3
Auskoppel-Windungen) haben wir in etwa gleiche Ergebnisse erzielt.
Vergleiche:
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Mit den Sommer-2016-Frequenzen haben wir die Spannungen in uV oder das
DRM-SNR gemessen. Die Loop wurde mit einer unabgestimmten 140cm-Stabantenne
(DV27) verglichen. Als Empfänger kamen der Degen DE1103 und der Elektor-DRM
(nicht im Bild) mit AD9835 von 2004 zum Einsatz (und ein geliehener selektiver
Pegelmesser 0-18 MHz, 3uV-10V nicht im Bild). Der Rauschteppich (man-made-noise)
liegt bei uns im Haus auf allen Bändern recht hoch (Tabelle-> Freq,
Noise=Rauschspannung an der Stabantenne, Stab=Nutzsignal der Stabantenne,
Spannungspaar Noise/Loop). Aus den Wertepaaren Noise/Stab und Noise/Loop lässt
sich das SNR errechnen.
Ein (Breitband-) Vorverstärker ist keine Lösung.
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Wir haben ganz bewusst auf einen Vorverstärker verzichtet und einen
Impedanzwandler realisiert (-3 dB). Er ist bis >1 V großsinalfest und
verursacht keine Kreuzmodulation/Intermodulation. Ein Verstärker macht nur
Sinn, wenn Kabelverluste ausgeglichen werden müssen. Er kann das SNR nur
verschlechtern! Die Loop in Resonanz verursacht eine leichte Verstärkung von
+10 dB. Man sieht sehr gut, dass bei einem höheren Nutzsignal auch das Rauschen
im gleichen Verhältnis ansteigt. Bei AM-Rundfunk sind die Unterschiede minimal,
nur mit der Loop sind Störer ausblendbar. Bei DRM sind die Unterschiede deutlicher.
Die Decodierung setzt seltener aus.
Wir haben ein paar DRM-Daten notiert: B17k 16/64 bedeutet Mode B,
17kBps-Bitrate, SDC=16QAM, MSC=64QAM, FAC ist immer 4QAM. Weshalb einige Sender
nicht gehört wurden, konnten wir nicht klären.
Erstaunlich gut hörbar war die Testsendung von Voice of Nigeria auf
15120 DRM trotz niedrigem SNR! Rechnerisch ist 16/16QAM um 6 dB günstiger als
16/64QAM.
P.S. Der JFET mit der geringsten Gate-Kapazität und dem geringsten
Rauschen ist der J308-J310 (= E310 = U310). Alle anderen sind zwar schlechter
aber immer noch besser als eine Fehlanpassung.
Nachtrag: Ferritstab für Kurzwelle
Ein
schneller Versuch mit n=5 auf einem Ferritstab war erstaunlich gut
zwischen 3 MHz und 10 MHz. Auch China auf 17615/17720 kHz konnte mit
Abstrichen gehört werden. Die Abstimmung ist (schlechtere Güte) nicht
so scharf, wie mit der Loop. Zum Ausblenden einer Störung ist die
Richtwirkung jedoch sehr gut. Jeder Ferritstab hat einen etwas anderen
AL-Wert, deswegen können Sie mit n=3 bis N=6 experimentieren. Und
erwarten Sie über 10 MHz nichts mehr. Versilberten Draht gibt es in
Hobby/Schmuck-Märkten für unter 2 €, je dicker, je besser. 50 cm
reichen meist aus.
