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Da in unserem Wohnbezirk meist ein relativ hoher Störpegel herrscht, der leise DX- oder QRP-Stationen auf fast allen Bändern überdecken kann, habe ich eine breitbandige magnetische Empfangsantenne gebaut. Die Hardware ist in einem ersten Ausbauzustand fertig. Im Moment handelt es sich um eine geschirmte Schleife aus Koaxialkabel, die an einen zweistufigen Verstärker angeschlossen ist. Die Antenne ist breitbandig, wird also nicht kapazitiv abgestimmt.
Die Antennenschleife hat einen Durchmesser von etwa 110 cm, sie ist in 1,8 m Höhe auf einem Glasfiberrohr montiert, das mit einem Billigrotor gedreht werden kann. Die Befestigung der Antenne ist weitgehend - bis auf die Schrauben - mit Kunststoffteilen realisiert.
Der Mast steht auf einer Granitplatte, die in den Rasen eingelassen ist - die Windlast ist minimal und man braucht nicht betonieren.
Unterhalb des Rotors wird der Mast mit einem Alurahmen am Gartenhaus befestigt. Das Gartenhaus steht in etwa 10 m Entfernung vom Wohnhaus.
Das Koaxialkabel und das Steuerkabel für den Rotor werden in einem Kabelkanal unter dem Rasen ins Wohnhaus und dort in den Shack geführt. Die DC-Versorgung für den Verstärker erfolgt über das Koaxkabel.
Als breitbandigen Verstärker wurden bislang 3 Versionen gebaut. Der erste lehnte sich an das Design an, das von der DL-QRP-AG angeboten wird. Es zeigt einen Norton-Verstärker mit 50 Ohm-Eingang als Eingangsstufe, an die die Antennenschleife direkt angeschlossen wird. Diese erste Version funktionierte prinzipiell sehr ordentlich. Es konnten mit dieser Anordnung Verbesserungen des Signal-/Rauschverhältnisses auf den Kurzwellenbändern von bis zu 5 S-Stufen im Vergleich zum Sendedipol festgestellt werden.
Nach dem Eingraben der bislang auf dem Rasen liegenden Verbindungskabel während des Versuchsstadiums wurde auch eine 2. Verstärkerversion aufgebaut. Ihre Eingangsstufe war eine Basisschaltung mit sehr niedriger Impedanz in den Emitter, um die Anpasssung an die Schleife zu verbessern und damit die Ausgangsspannung der Anordnung zu erhöhen. Dieser Verstärker zeigte an der Station keine Verbesserung der Signal-/Rauschverhältnisse. Offensichtlich geriet die Eingangsstufe bei hohen Frequenzen in Eigenerregung.
Da das Problem der Eigenerregung der Basisstufe nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte, wurde jetzt eine dritte Version gebaut. Diese besteht wiederum aus einem 2-stufigen 50-Ohm-Verstärker. Im Unterschied zur ersten Variante wurde jetzt zusätzlich eine Idee von DL2NI, Jörg, realisiert. Hierzu wird die Ausgangsspannung der jetzt symmetrisch betriebenen Schleife mit einem Transformator im Impedanzverhältnis von 1:36 aufwärts transformiert. Dann folgt ein Symmetriertrafo, der schließlich das Signal an den Verstärkereingang abgibt.
Messungen zeigen: Der neue Verstärker hat eine sehr gute Eingangsanpassung über dem gesamten Kurzwellenbereich, bietet also einen sauberen Abschluss der Schleife. Die Gesamtverstärkung (Spannungs- und Leistungsverstärkung) beträgt gut 45 dB. Erste Empfangsversuche zeigen, dass das Problem mit dem plötzlich verschlechterten Signal-/Rauschverhältnis offensichtlich behoben ist - die Gesamtverstärkung im Vergleich zur Dipolantenne erscheint jedoch mehr als 20 dB zu gering! Es muss also weiter am Verstärker gearbeitet werden.
Das ist die jetzige Verstärkerschaltung. Die 1. Stufe ist ein rauscharmer, stark gegengekoppelter Verstärker mit 50-Ohm-Eingang. Die 2. Stufe ist ebenfalls eine Emitterschaltung mit hoher Verstärkung, Gegenkopplung und hohem Interzeptpunkt. Zwischen den beiden Stufen ist ein Tiefpass angeordnet, der die Übersteuerung der 2. Stufe auf UKW-Frequenzen verhindern soll. Frequenzen um 100 MHz werden rund 30 dB abgeschwächt.
Hier sieht man das vorbereitete Verstärkergehäuse mit der passenden Hardware. Oben ist der Breitbandtrafo 1:6 (1:36) zwischen die heißen Enden der Koaxschleife angeschlossen. Unten sieht man die ausgangsseitige 30-dB-Mantelwellensperre. Zwischenzeitlich wurde der Aufwärtstransformator nochmals neu konstruiert. Er besteht jetzt aus zwei Ferritrohren, aufgebaut wie ein Ausgangstrafo einer PA-Stufe.
Der aktuelle 3. Verstärkeraufbau. Es wurde eine einfache Platine gefräst und teilweise mit SMD-Bauteilen bestückt. Oben sieht man den Symmetriertrafo, gewickelt mit dünnem Koaxkabel auf einen hochpermeablen Rohrkern. Darunter der zweistufige Verstärker. Erste Empfangsversuche zeigen wieder eine Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses der Signale, jedoch um viele S-Stufen zu geringe Signale im Vergleich zum Breitband-Sendedipol.
Mit dieser Schaltung wird im Shack ausgewählt, ob man für Sendung und Empfang dieselbe (Sende-)Antenne verwenden möchte oder diese nur im Sendefall und für Empfang die aktive Magnetantenne. Die Umschaltung erfolgt mit einem Relais; in der Leitung zur Aktivantenne befindet sich nochmals eine effiziente Mantelwellensperre.
Die geschirmte Antenne soll noch mit einer gleich großen, ungeschirmten Antenne verglichen werden. Außerdem muss untersucht werden, wie man den Störabstand auf den Bändern 160 m und 80 m noch verbessern kann.
Im Moment besteht die Antennenschleife aus einer Windung Festmantelkabel.
Im Rahmen eines Projekts für antennengeschädigte QRP-Stationen, hat sich die DL-QRP-AG um die Realisierung einer aktiven, breitbandigen Magnetantenne sehr verdient gemacht. Auf deren Web-Seite kann man weitere Informationen abrufen. Mein Projekt unterscheidet sich vor allem in der Realisierung des Verstärkers und der Antennenumschaltung im Shack.