"Mantelsperrfilter berechnen" oder "AIS Antenne selber bauen"

[Chili]

Hallo Freunde,
ich habe eine Aufgabenstellung, die an's Eingemachte geht.

Ich habe einen Weatherdock AIS Empfänger, den ich an meinen Plotter anschließen möchte. Habe ich günstig bei eBay geschossen.
Da ich das eigentlich gar nicht brauche (sporadischer Binnenfahrer; einmal jährlich Ostsee-Treffen) habe ich mich gescheut, für eine Antenne knappe 100,- EUR auszugeben.
Und ausserdem brauchen wir ja hin und wieder neue Herausforderungen, gelle?

Also Google angeschmissen und irgendwann bei einer "FlowerPot" Antenne gelandet.
Diese hat den Reiz, so dermaßen simpel aufgebaut zu sein, dass man nicht mal löten muss:
http://vk2zoi.com/articles/half-wave-flower-pot/
http://muck-solutions.com/?p=1324

Das Prinzip ist so einfach wie genial:
Dort, wo die Schirmung endet, ist der Speisepunkt.
Nach oben hin ist die Seele der eine halbe Dipol, nach unten hin ist der Schirm der andere halbe Dipol.
Also im Ergebnis ein mittengespeister Dipol.

Damit aber der untere halbe Dipol - die Schirmung - auch nach der richtigen Länge endet, ist ein Mantelwellen-Sperrfilter ("Koax Sperrkreis") da.

Also:
Flugs provisorisch nachgebaut, funktioniert.

Dann wollte ich die Antenne etwas sauberer bauen.
10mm weisses PVC-Rohr, da passt das RG58 Kavel sauber rein, so mein Plan. Das 16mm bzw. 25mm Rohr der beiden obigen Seiten war mir zu mächtig und kam mir unnötig vor.

Die Längen bleiben, einzige Hürde: den Sperrfilter mit neuem Durchmesser berechnen.

Mit einem Tool habe ich gerechnet - und komme auf 2,5 Windungen...


Hä?? 2,5??

Also nachgerechnet mit 16mm und 25mm Form (also Spulenkern):


Da kommt das Tool auf 1,75 und 1,26 Windungen.
Statt 8 oder 9 Windungen, wie dort auf den beiden Seiten zum Ansatz kamen.

Wo liegt der Fehler?
Rechnet das Tool Quark?
Wer kann helfen...

[hermann.l]

Moin Hans.
Du benutzt die Formel für SPERRKREISE aus
Koaxkabel , wie sie in multiresonanten Antennen , wie z.B.
W3DZZ benutzt werden können . Die Koaxspulen wirken dann mit ihrem
L und C als Parallelkreis für die Nennfrequenz
und sperren den Rest der Antenne.
Du suchst doch Mantelwellenfilter.

[edjm]

Mantelwellenfilter kannst Du z.B. mit Klappferriten herstellen.

https://www.wimo.com/antennen-filter_d.html#40090

Diese Klappferrite kann man direkt hinter dem Funkgerät oder direkt vor der Antenne auf das Koax-Kabel draufklappen. Wie viele Du benötigst kannst du ausprobieren.

Viel Vergnügen beim Eintritt in die Amteurfunkwelt wünscht: edjm.

[AG31]

Ich habe, ohne weiter nachzurechnen, den "FlowerPot" nach gebaut. Der Empfang ist für mich mehr als ausreichend. Ich glaube bei glatter See waren es mal ein 23SM entferntes Schiff dessen Signal ich bekommen habe.

[Chili]

Zitat von AG31

Ich habe, ohne weiter nachzurechnen, den "FlowerPot" nach gebaut.

Mit dem dicken Rohr?

[Chili]

Sperrkreis oder Mantelwellenfilter - mir waren die Unterschiede in den Begrifflichkeiten nicht so klar.
Auf das von mir verwendete Tool verweist eine der verlinkten Seiten - deswegen hatte ich da keine Zweifel.

Mit dem Begriff "Luftspule" (als eine Art des Mantelwellenfilters) bin ich auf diese Seite gestoßen: http://www.df7sx.de/luftspule/
Dort habe ich durch Probieren mich der Frequenz 162 MHz genähert (in der Annahme, dass die Resonanzfrequenz das Maximum der Filterwirkung bedeutet):



Die 27,3 Windungen erscheinen mir plausibel.
Die anderen Werte (bei 16mm oder 25mm Durchmesser) kann ich damit leider jedoch auch nicht verifizieren.

Als Mantelwellenfilter fungieren auch die üblichen Ferritkerne um irgendwelche Leitungen.
Läge doch nahe, sowas zu verwenden.
(Dann müsste man das Koaxkabel nicht wickeln, denn der Biegeradius bei RG58 soll 25mm nicht unterschreiten. Mein 10mm Rohr wären 5mm Radius...)

Das wäre doch die einfachste Antenne:
Etwas Koaxkabel, ab einer gewissen Länge nur noch den Innenleiter lassen und einen Ferritmantel an der richtigen Stelle - fertig.
Wird doch einen Grund haben, warum das so keiner macht.

[edjm]

Das entkleidete Koaxialkabel ist im Amateurfunk sehr gut bekannt. Das kannst Du ruhig als Antenne benutzen.

Die Mantelwellensperre benötigst Du nur, um Störungen in dem direkten Umfeld der Antenne zu verringern.

Auf meinem Segelboot hatte ich zwar ein wunderschönes Koax-Kabel, welches zu einem Balun (ein Anpassungsglied am Fuß des Achterstags, welches die Impedanzen aufeinander abstimmt) führte, über den ich die Achterstag-Antenne gespeist hatte. Leider hatte jedoch das Koax-Kabel auf dem Weg vom Sender zum Balun so gestrahlt, daß an Bord einiges nicht mehr rational funktionierte. Erst als ich eine Menge Ferrite ausgebracht hatte, hörte die Störung auf.

Übrigens mußte ich auch meinen Kühlschrank mit Hilfe von Alufolie und Ferriten abschirmen bzw. entstören. Er "funkte" exakt auf der Frequenz der Navtex-Aussendungen.

Ferrite sind wahre Wunderdinger.

Aber woher weißt Du, daß Du eine Mantelwellensperre brauchst

fragt: edjm?

[chrhartz]

Ich habe mir vor zwei Jahren diese Antenne auch nachgebaut:

https://www.neptun-forum.de/viewtopi...=5293&start=75

Bei 16 mm Installationsrohr kam ich aber mit den angegebenen
Windungen nicht auf die AIS-Frequenz, sondern lag vieel zu hoch,
um die 180 MHz, meine ich.

Mit mehr Wicklungen kam ich dann in der Frequenz weiter runter.
Ich habe sie dann gleich auf Kanal 16 abgeglichen und bin damit
bei 15 Windungen gelandet.

Für den Notfall war mir eine bessere Reichweite auf Kanal 16 wichtiger
als ein paar km mehr AIS-Reichweite. Die Antenne habe ich mit
Adaptern auf die Handgurke umsteckbar gemacht.

Ich kann allerdings nur sagen, dass die Stromaufnahme vom Funkgerät
mit der selbstgebauten Antenne erheblich größer war als mit der
Stummelantenne. Ich hatte das darauf zurückgeführt, dass mehr Leistung
von der Antenne abgestrahlt wird.

Naja, ohne geeignete Messmittel steht man eben mit solchen Versuchen
da. Jedenfalls hatte ich dann im Urlaub auf der Ostsee erheblich mehr
Reichweite als meine Freunde mit ihrer originalen Stummelantenne.
Scheint also doch was dran gewesen zu sein an der Beobachtung mit
der Stromaufnahme.

Viele Grüße,
Christian

[Chili]

Ich will ja nicht senden. Es ist ein reiner AIS-Empfänger.
Die Sperre dient auch nicht als Entstör-Komponente.

Die Mantelwellensperre markiert das Ende des unteren Halb-Dipols.
Die Sperre muss deshalb - nach meinem Verständnis - auf jeden Fall an der korrekten Stelle sitzen, damit der ummantelte Teil und der "entkleidete" Teil im richtigen Längenverhältnis zueinander stehen.
Nochmal: der (obere) "entkleidete" Teil und der untere ummantelte Teil bilden einen mittengespeisten Dipol.
Und damit der untere Teil nicht unendlich lang ist, brauchts die Sperre als Begrenzung.

Christian verweist auf seinen Beitrag im Neptun-Forum - dort ist der gleiche Link zitiert, den auch ich hier eingangs verlinkt habe.

@ Christian:
Wie bist du auf die 15 Wicklungen gekommen?

Nach dem Rechner müsste dein Rohr knapp 16mm Durchmesser haben:

[AG31]

Zitat von Chili

Mit dem dicken Rohr?

Sorry,
es war doch eine andere Anleitung:
http://muck-solutions.com/?p=1324

[Chili]

Ja, den Link habe ich ja im ersten Beitrag schon.
Das ist aber auch noch ein 16mm Rohr. Da schwurbelt das RG58 Kabel so lose drinnen rum, weshalb es ja oben fixiert werden muss.
Ich habe ein 10mm Rohr mit 8mm Innendurchmesser (oder sind es gar 8mm aussen und 6mm innen??). Ich glaube sogar letzteres.
Da kann das 5mm starke RG58 satt eingeschoben werden und braucht nicht sonderlich fixiert werden. Zudem wirkt der Stab deutlich schlanker.

Aber auch bei dem Muck-Beispiel komme ich bei 8 Windungen auf eine ziemlich abweichende Frequenz:



Ich habe den Durchmesser bewusst auf 17,5mm festgelegt.
16mm Rohr zzgl. 1,5mm für 2 x Aussenisolierung bis zum wirksamen Draht.

12 Windungen passen nach meinem Verständnis deutlich besser zu den 160 MHz:

[edjm]

Warum gibst Du für das Koax-Kabel einen Drahtdurchmasser von 0,9 mm ein? Auch der Abstand der Windungen müßte bei Koax größer sein.

[chrhartz]

@Chili

Stimmt, ich hatte 16 mm Installationsrohr aus dem Baumarkt verwendet.
Dein Rechner dürfte danach also stimmen, während die Vorgaben aus
der Zeichnung bei muck-solutions bei mir nicht gepasst haben.

Ich weiß gar nicht mehr genau, was wir angeschlossen hatten für die
Messungen. Mein Kumpel hat einen Spektrum-Analyzer mit Tracking-
Generator. Soweit ich mich erinnere, hatte er den Freischaltcode für
den TG nicht gefunden, den hatte er so noch nie im Einsatz.

Es kann auch gut sein, dass wir seinen Network-Analyzer dran hatten
und nur die Reflexion gemessen haben. Bei Antennen führen ja
verschiedene Ansätze zur ungefähren Frequenz.

Mit mehr Windungen kamen wir jedenfalls in der Frequenz runter. Man
muss bei den Messungen aber die Finger unterhalb der Koax-Spule lassen
und möglichst von allen Metallteilen in der Nähe wegbleiben. Sonst ist
die Antenne gleich vertrimmt.

Die beste Antenne ist die Flowerpot sicherlich nicht aber dafür sehr einfach
zu bauen. Ich kam auf gut 10 km AIS-Reichweite und das genügt völlig
um sicher durch ein Trennungsgebiet zu fahren. Darauf kam es mir
hauptsächlich an.

Viele Grüße,
Christian

[Chili]

Zitat von edjm

Warum gibst Du für das Koax-Kabel einen Drahtdurchmasser von 0,9 mm ein? Auch der Abstand der Windungen müßte bei Koax größer sein.

Die 0,9mm sind der Innenleiter. Aber auf den zielt ja der Filter gar nicht - insofern guter Hinweis!
Der Abstand der Windungen hingegen müsste so passen. Das ist die Stärke zweier Aussenisolierungen zwischen zwei nebeneinander liegenden Aussenleitern. Und die sind ja im Fokus.

[edjm]

Obwohl ich mich das letzte Mal vor 40 Jahren mit solchen Themen wissenschaftlich befaßt habe, möchte ich dennoch noch einmal Stellung nehmen - allerdings ohne Gewähr.

Das 15 mal um die Röhre Wickeln erzeugt einen Parallelkreis. Ein Parallelkreis, der auf die gewünschte Empfangsfrequenz abgestimmt ist, hat für diese Frequenz einen hohen Widerstand. Das heißt, daß bei der gewünschten Empfangsfrequenz praktisch das Ende mit dem umgeklappten Drahtgeflecht elektrisch von dem Rest des Koax-Kabels abgetrennt ist.

Wenn man dies beachtet, dann handelt es sich bei dieser Blumentopf-Antenne nicht um einen Dipol, sondern nur um einen halb-Wellenlängen Draht gegen Erde. Also ein Halb-Dipol. Das bedeutet, daß als Antenne nur das kurze Stückchen Draht, welcher entkleidet wurde, als Antenne fungiert. Diese Technik hatte schon Marconi bei der Entwicklung seiner ersten Funkantenne genutzt: Draht in die Luft, anderer Pol in die Erde.

Aus diesen Überlegungen heraus müßte eigentlich die Idee mit den Ferriten funktionieren. Auf die genaue Länge des umgekrempelten Teils dürfte es nicht ankommen, da dieser sowieso keinen Strom an den Empfänger leitet (sondern höchstens als ein Kondensator in einem Schwingkreis fungieren könnte).

Ferrite sind aber zusätzlicher Aufwand. Außerdem zerfallen sie an der frischen Luft im Laufe der Zeit, man kann sie eigentlich nur innen anbringen. Ein paar Wicklungen mit dem ohnehin schon vorhandenen Koax-Kabel sind sicherlich weniger aufwändig bzw. kostenträchtig. Die Anzahl der Windungen könnte man problemlos auch ausprobieren. Bei irgendeiner Anzahl hat man den besten Empfang.

Dies schreibt einfach aus Interesse an dem Thema: edjm.

[Chili]

Zitat von edjm

Obwohl ich mich das letzte Mal vor 40 Jahren mit solchen Themen wissenschaftlich befaßt habe, möchte ich dennoch noch einmal Stellung nehmen - allerdings ohne Gewähr.

Das 15 mal um die Röhre Wickeln erzeugt einen Parallelkreis. Ein Parallelkreis, der auf die gewünschte Empfangsfrequenz abgestimmt ist, hat für diese Frequenz einen hohen Widerstand. Das heißt, daß bei der gewünschten Empfangsfrequenz praktisch das Ende mit dem umgeklappten Drahtgeflecht elektrisch von dem Rest des Koax-Kabels abgetrennt ist.

Wenn man dies beachtet, dann handelt es sich bei dieser Blumentopf-Antenne nicht um einen Dipol, sondern nur um einen halb-Wellenlängen Draht gegen Erde. Also ein Halb-Dipol. Das bedeutet, daß als Antenne nur das kurze Stückchen Draht, welcher entkleidet wurde, als Antenne fungiert. Diese Technik hatte schon Marconi bei der Entwicklung seiner ersten Funkantenne genutzt: Draht in die Luft, anderer Pol in die Erde.

Aus diesen Überlegungen heraus müßte eigentlich die Idee mit den Ferriten funktionieren. Auf die genaue Länge des umgekrempelten Teils dürfte es nicht ankommen, da dieser sowieso keinen Strom an den Empfänger leitet (sondern höchstens als ein Kondensator in einem Schwingkreis fungieren könnte).

Ferrite sind aber zusätzlicher Aufwand. Außerdem zerfallen sie an der frischen Luft im Laufe der Zeit, man kann sie eigentlich nur innen anbringen. Ein paar Wicklungen mit dem ohnehin schon vorhandenen Koax-Kabel sind sicherlich weniger aufwändig bzw. kostenträchtig. Die Anzahl der Windungen könnte man problemlos auch ausprobieren. Bei irgendeiner Anzahl hat man den besten Empfang.

Dies schreibt einfach aus Interesse an dem Thema: edjm.

Dein ganzer Text hakt an der falschen Annahme, dass der Aussenmantel umgeklappt sei. Dem ist aber nicht so!

Nochmal: das Prinzip der FlowerPot beruht nach meinem Verständnis darauf, sich die Mantelwelle aktiv zunutze zu machen.
Dazu dieses Bild:

Dipolarm 1 ist klar, der Innenleiter.
Den grünen Dipolarm gibt's nicht, weswegen I2 = I3 ist, der Aussenleiter wird zum zweiten Dipolarm.
Damit dessen Länge stimmt, muss der Mantelwellensperrfilter an der richtigen Stelle sein. Soweit klar.
Mein Problem ist, diesen Sperrfilter zu berechnen.

[ManfredBochum]

Das ganze geht doch so gar nicht.
Im Bild ist hat der Dipol 240 Ohm symmetrisch und Koax 50-75 Ohm unsymmetrisch.
Entweder mit Balun, oder lambda/2 Umwegleitung arbeiten.

[edjm]

Zitat von Chili

...
Mein Problem ist, diesen Sperrfilter zu berechnen.

Versuchs doch einfach mal mit 15 Windungen. Und dann laß etwas Platz/Reserve, um diese Windungszahl zu varieren.

Zum Grundsätzlichen. Nach meiner Ansicht hast Du keinen Dipol. Der Dipol müßte ja mit der Empfangsfrequenz schwingen und seine Ströme über Innenleiter und Mantelgeflecht an den Empfänger bringen. Hier soll aber durch die Luftspule gerade bei der Empfangsfrequenz der Strom durch das Mantelgeflecht verhindert werden.

Übrigens wird auch in Deiner Zeichnung auf vielfältige Möglichkeiten einer Mantelwellensperre hingewiesen.

Viel Vergnügen beim Ausprobieren wünscht: edjm.

[Chili]

Geflecht ist nicht gleich Geflecht.
Die unterscheiden da zwischen innerer Oberfläche und äusserer Oberfläche.
Verflixte Hochfrequenz....

@edjm:
Das habe ich mir nicht ausgedacht. FlowerPot ist nicht auf meinem Mist gewachsen.