Magnetische LOOP Antenne = Mag-Loop, magnetische Antenne, Magnetantenne
Copyright (c) 2003, 2005 Felix Meyer HB9ABX
Update 21.Aug.03, 12.Sept.03, 5.Okt.03, ...  14.April 07 (2020)



Updates: 23.Dez.04: Neue Einkopplungsmethode = ABX-KOPPEL.  
         28.Dez.04: Beschreibung des Abstimmvorganges im Betrieb
           1. Jan.05: Fernsteuerung der Abstimmung über Sendekoax
   14. April 07
: Magnetloop Antenne für 160m (hb9mtn)      

Als Magnetloop bezeichent man eine Loop-Antenne, welche einen Umfang von kleiner als 0.35 Wellenlänge hat.
Die magnetische Loop-Antenne  ist eine erstaunlich leistungsfähige Kurzwellen-Antenne, für die kleinen Abmessungen der Antenne.
Sie besteht aus einem kreisförmigen Strahler aus Kupfer- oder Aluminiumrohr, einem abstimmbaren Kondensator und einer Einkopplung. Der Durchmesser der Loop ist etwa 1/10 bis 1/100 der Wellenlänge und damit im Vergleich zu einer konventionellen Antenne (Dipol, Beam, Quad, Vertikal) verschwindend klein.
Die Antenne arbeitet primär mit der magnetischen Komponente des elektromagnetischen Feldes, welche
erst auf grössere Distanz zum elektromagnetischen Fernfeld wird. Deshalb kann die Antenne auch in kleiner mechanischer Höhe betrieben werden und liefert auf niedriger Höhe eine bessere Abstrahlung als ein Dipol in gleicher Höhe.
Allerdings ist ein Dipol in voller Länge auf einer Höhe von halber Wellenlänge der Mag-Loop überlegen, doch eignet sich die Mag-Loop aufgrund ihrer Eigenschaften sehr gut als Portabel-Antenne oder unsichtbare Heim-Antenne, wenn sie unter Dach installiert wird. Dies ist besonders dann interessant, wenn keine Aussenantenne errichtet werden kann.
Der Kondensator der Antenne muss fernabstimmbar sein damit die Antenne in einem Frequenzbereich von 1 :  2 oder 1 : 3 durchgestimmt werden kann. Auf der jeweils eingestellten Frequenz ist ein SWR
von 1,1 oder besser erreichbar, wenn die Antenne richtig konstruiert ist. Die jeweilige Bandbreite ist dabei jedoch nur immer wenige Kilohertz. Das hohe Q der Antenne trägt zu einem selektivem Empfang bei und unterdrückt wirkungsvoll die Störungen starker Rundfunksender neben der Arbeitsfrequenz und andere Störungen.
Meine Antenne für 14 bis 30 MHZ  besitzt  nur 85 cm Durchmesser.
Ich betreibe eine solche selbstgebaute Antenne unter Dach mit 50 bis 80 Watt und habe damit täglich weltweite Verbindungen mit USA und Südamerika von Basel aus.
Die Antenne kann gut selbst gebaut werden, wenn man einen geeigneten Kondensator findet, oder man
ersteht sich eine fertige Antenne bei einem Händler.

Nachstehend ein Berechnungsprogramm sowie Aufbauhinweise und Bezugsquellen.



Berechnungsprogramm LOOPABX.EXE  für gratis Download anclicken (neue Vers. 31. Dezember 2003)
      berechnet Loop mit 1 bis 4 Windungen für 3 Metalle mit allen Angaben.
>>> 31.12.03:  Siehe hier Erklärung zu den Aenderungen!

>>> Nov. 2003: Formeln, welche dem Berechnungs-Programm zugrunde liegen

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Mag-Loop Berechnungsprogramm (DL0HST)
siehe hier: http://www.dl0hst.de/magnetlooprechner.htm
http://www.dl0hst.de/magnetlooprechner.htm
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Motorsteuerung fuer Mag. Loop   Schaltbild 6. Aug 1999 (Update 28.12.04)

Konstruktionsbeispiel  für Mag Loop (portabel / unter Dach 14 - 30 MHZ)

Bild von Loop 14 - 30 MHZ (Photo thanks HB9DRJ)

Konstruktion für Mag Loop 3.5 - 9 MHZ

Bild von Loop 3.5 - 9 MHZ (Photo thanks HB9DRJ)

Steuerung über Koax 


Magnetische Loop-Antenne, Aufbau und Betrieb  (HB9ABX = CE3CWF)
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Die folgenden Hinweise sind für den Aufbau
sowie für den sicheren und erfolgreichen Betrieb
einer magnetischen Loop-Antenne zu beachten:

 VORSICHT ! Unbedingt BEACHTEN !
Das abgestrahlte Feld ist sehr konzentriert und kann gesundheitliche
Schäden verursachen.
Deshalb ist zu beachten, dass wenn sich Kopf und Körper in einer
Distanz von kleiner als 5 Meter zur Antenne befinden die Sendeleistung
10 Watt nicht übersteigen darf !

Auch im endgültigen Betrieb soll das Nachstimmen immer mit kleinster
Leistung ausgeführt werden um Störungen auf dem Band zu vermeiden.

Die Einkopplung erfolgt meist am untern Ende des Loop und der Kondensator
ist oben am Loop angeschlossen. Aus mechanischen Stabilitätsgründen habe
ich jedoch den Kondensator mit Motor unten und die Einkopplung oben
realisiert. Dies hat zur Funktion keinerlei Einfluss.
Es gibt ganz verschiedene Einkopplungsmethoden, doch hat sich als beste
die folgende neu von mir entwickelte Methode ABXKOPPEL bewährt:

Induktive Einkopplung durch eine Drahtschleife, welche in der Mitte
des Strahlungsloops in der Länge vom halben Durchmesser des Loops
direkt am Loop anliegt, dann von beiden Seiten zur Mitte geführt wird,
dort einige cm leicht verdrillt nach unten zum Ausgang des 1:1 Strombalun;
der Eingang dieses Baluns führt zum 50 Ohm Speisekoax.
Als Draht dieser Schleife eignet sich am besten ein isolierter Kupferdraht von
0.6mm Durchmesser (Sonneriedraht).
Der Drahtdurchmesser kann bis 1mm betragen, doch ist ein dickerer Draht
in keiner Weise besser.
Die Konstruktion ist in diesem Bild ABXKOPPEL ersichtlich.
Der Vorteil dieser Einkopplung liegt darin, dass sich ohne Aenderung der
Koppelschleife im ganzen Frequenzbereich der Antenne das SWR unter 1,1
bleibt!
Bei allen andern Konstruktionen ist die Koppelschleife je nach Frequenzband
zu verändern um wieder Minimum SWR zu erhalten!
Wichtig:
Die genaue Anpassung erfolgt am Installationsort der Antenne, dabei wird
der Mittelpunkt der Koppelschleife (dort wo die Verdrillung beginnt) etwas
nach oben oder nach unten verschoben (dazu wird eine isolierte Abspannung
von der Mitte mehr oder weniger nach oben gezogen) bis SWR < 1,1 ist.
Auf freiem Feld ist die "Höhe" der Schleife an kleinsten (d.h. am meisten
nach oben gezogen), in einem Gebäude oder unter Dach kommt der Mittelpunkt
etwas nach unten.
Die angegebene Länge vom halben Loopdurchmesser ist meist nahe der optimalen
Abmessung. Lässt sich damit das SWR nicht genügend tief einstellen lassen, so ist die
Länge um wenige cm zu verkürzen (oder zu verlängern) und das SWR neu zu messen.
Wurde das SWR tiefer, so ist weiter zu fahren bis das SWR nahe 1:1 ist..
Mit wenigen cm Modifikation wird man das Optimum finden.
Dazu ist keine Lötarbeit erforderlich, sondern einfach die verdrillte Leitung wird
etwas länger oder kürzer, was keinerlei Einfluss hat.

Abmessungen der ABX-Koppel für die 3-Windungsloop Antenne von 85cm Durchmesser:
Länge der Schleife, welche direkt am Loop anliegt: 43cm
                                   Horizontale Länge gesamt: 40cm (je 20cm von Ecke zur Mitte)
                                        Leicht verdrillte Länge: 12cm (diese Länge ist unkritisch)

Update 14.4.2007:
Hier das Bild einer 160m Magnetloop mit ABXKOPPEL (bei HB9MTN)
(Beachte die berechnete Bandbreite und Q sowie die gemessenen Werte).

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Nachfolgend Bilder und Beschreibungen anderer Einkopplungen:

Hier sehen sie eine Loop mit einfacher Draht-Schleifen-Kopplung.
Die Umgebung beeinflusst diese Einstellung.
Die Speisung der Loop kann induktiv, kapazitiv oder galvanisch erfolgen,
wobei es
für alle Arten viele Untervarianten gibt.
Hier Beispiele für kapazitive Einkopplung und Gamma-Einkopplung.
Eine weitere Variante ist die induktive symmetrische Kopplung gemäss
diesem Bild.

Der Strahler und die Koppelschleife sollten zur Verhinderung von Mantelwellen
nicht direkt miteinander verbunden sein.

Jedoch kann sich der Strahler bei hoher Luftelektrizität statisch
aufladen und durch Knaxe entladen (besonders vor Gewittern oder vor dem Schneien).

Um die statische Aufladung der Antenne zu verhindern genügt es, die Mitte der
Strahlerloop über einen Widerstand von 1 KOhm mit einem Draht
auf Erde oder auf die Abschirmung des Speisekoax zu führen. Dieser Draht ist
durch die geometrische Mitte der Antenne, dem senkrechten Träger entlang nach
unten zu führen.


Der Strahler-Loop kann aus Rohr oder dickem  Koax gefertigt werden.
Wird Koax verwendet, dann an beiden Enden je Schirmung und Innenleiter
miteinander verlöten. Im Loop entstehen sehr hohe Ströme. Deshalb müssen
die Anschlüsse zum Kondensator mit kurzen, sehr dicken Drähten ausgeführt werden.

Besonders leichte und hoch effiziente Loops können gefertigt werden indem man
auf einen leichten, möglichst dicken oder breiten Kunststoffträger Kupferfolien aufbringt.
Die Kupferfolie kann streifenweise in Umfangsrichtung aufgebracht werden, da wegen
Zerknittern das Aufbringen in einem einzigen Stück fast nicht möglich ist. Der Strom fliesst
infolge des Skin-Effektes nur in einer dünnen äussern Schicht und bei Rohr trägt der
Innenteil nur zum mechanischen Gewicht bei ohne elektrisch relevant zu sein.
Dies ist für den Experimentator ein interessantes Betätigungsfeld!

Die Form der Loop kann 4-eckig, n-eckig oder rund sein.
Die kreisrunde Form ist am wirkungsvollsten, da die Verluste am kleinsten
sind und der Wirkungsgrad am grössten ist (L:R-Verhältnis am grössten).

Was ist eine GUTE Magnetloop Antenne ? Click zum Lesen.

Die nahe Umgebung beeinflusst das SWR.
Auf freiem Feld sollte der Unterteil der Loop mindestens
2-fachen Loopdurchmesser über Boden sein. Gut sind 5 Loop
Durchmesser. Grössere Höhen ergeben nur noch kleine Signalunterschiede.

Wird die Loop unter Dach montiert, dann am besten 10-30cm
Abstand vom First unter den Ziegeln, möglichst weit weg von Leitungen,
Metallen und Mauerwerk.
Selbstverständlich sollte das Dach darüber nicht metallisch sein.

Es ist wichtig, dass das herunterführende Koax von der
Einspeis-Loop aus senkrecht nach unten geführt wird in der
symmetrischen Mitte zwischen den Strahlerloop-Hälfen.
Dies gilt bis zu einem Loop Durchmesser Abstand unterhalb der Loop.
Bei Nichtbeachtung können Mantelwellen auf dem Koax
entstehen und HF in den Shack bringen !

In jedem Fall empfiehlt es sich in die Speiseleitung ein Mantelwellenfilter
(= Strombalun 1:1) einzubauen, denn oft entstehen aufgrund kaum sichbarer
Kopplungen noch
Mantelwellen auf dem Speisekabel, welche einfach behoben werden können.
Das Mantelwellenfilter ist am Ende des Koax unmittelbar vor der Koppelschleife einzufügen.
Ein breitbandiges und sehr effizientes Mantelwellenfilter ist diese Konstruktion,
wo das Koax wie gezeigt auf einen Ferritring gewickelt wird.
Dieses Filter dient von 3 bis 30 Mhz bestens.

Der verwendete Kondensator muss eine hohe Spannungsfestigkeit
haben und kleine Uebergangswiderstände aufweisen.
Schmetterlingskondensatoren haben sich besonders gut bewährt.
Kondensatoren mit Schleifern sind für diese Anwendung kaum brauchbar,
da der Strom bei 100 W zwischen 20 bis 50 A beträgt.
100 W HF ergeben etwa 4000 V am Kondensator (siehe Programm).
Ebenfalls sehr gut haben sich variable Vakuumkondensatoren bewährt.
(Vorsicht: Einige Vakkumkondensatoren verändern ihr C unter Leistung ...).

Der Kondensator sollte mit einem stark untersetzten Motor
abgestimmt werden koennen (1000:1 bis 2000:1).
Dazu eignen sich z.B. Motoren des Modellbaus.
(Z.B. Robbe No.4103 mit 2430:1 Untersetzung),
oder Grillmotoren.
Zu beachten ist die nötige Isolation zwischen Motor und Kondensator!

Für Gleichstrommotoren empfiehlt sich die Ansteuerung mittels
kurz pulsierendem Gleichstrom. Damit lassen sich kleinste Drehungen
des Motors noch präzis steuern. "Schnell" und "langsam" sollte sich der Motor
steuern lassen, damit ein Bandwechsel schnell geht, und sich die genaue
Arbeitsfrequenz exakt einstellen lässt.

Ein Schaltschema der Motorsteuerung ist in diesem Link enthalten.
(Schalter : Schnell/Langsam,  Taste: Fahren und Taste: Rückwärts).

Die Fernsteuerung des Motors kann über das Speise-Koax erfolgen.
Damit erübrigt sich ein separates Steuerkabel.
Siehe dazu den Link: Steuerung über Koax.

Abstimmvorgang der Antenne im Betrieb:
In Stellung "Empfang" lässt man den Motor schnell drehen, bis das  Rauschen
oder das  Empfangssignal stark ansteigt, dann schaltet man auf
"Senden mit kleiner Leistung" und lässt den Motor langsam drehen unter Beachtung
des SWR-Instrumentes. Fein auf den Punkt "Minimum SWR" einstellen.
(Dazu Vor/Rückwärts fahren).    Fertig.

Butterfly-Drehkondensatoren in verschiedenen Grössen 2,5 bis 6 KV
aus eigener Produktion sind erhältlich bei:
Markus Reber, HB9TJX
Eystrassse 7, CH-3400 Burgdorf, Schweiz, Tel: ++41 (0)34 423 16 79
Homepage:  http://www.qsl.net/hb9tjx/ 


Bitte Fragen/Kommentar an Internet Email:   hier



Hersteller von magnetischen Loopantennen:
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-   MFJ Loops (gute Erfahrung, günstig, nicht so wetterfest wie Käferlein)
    (Product Catalog, Antennas, MFJ-1786, MFJ-1788)

-   Christian Käferlein, Darmstadt, Deutschland
    (leider im Oktober 2005 verstorben)

-   HB9CRU   (I3VHF  LOOP  ANTENNE,  3 Modelle)


Bezugsquellen für Ferritringe:
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Profi-Electronic-Kuhna, (gute Erfahrung)       http://www.amidon.de    
-  Siegfried Hari, HF-Technik, Seligenstadt,       http://www.hari-ham.com
-  Reichelt Elektronik,  Sande,                            http://www.reichelt.de

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