FT-8 und das begehrte DXCC

Das Golmly. Ein ehemaliger Wachposten des Militärs. Heute eine kleine privat genutzte Berghütte.

Wie es wohl im Innern aussieht? Hier ein Blick, der uns der freundliche Hüttenwart gewährt hat:

Funkverbindungen über möglichst große Distanzen zu tätigen und dabei seltene Länder und einsame Inseln zu erreichen, ist eine wichtige Triebfeder unserer Tätigkeit. Die Faszination des DX ist ungebrochen bei Newcomern und alten Hasen.

Um ein erfolgreicher DXer zu werden braucht es operatives und technisches Geschick. Belohnt wurden die besten DXer durch die Aufnahme in die DXCC Honor Roll.  

Gute Leistungen wurden zudem durch eine grosse Palette von Diplomen gewürdigt. In vielen Funkshacks zieren sie die Wände und die Funkamateure sind stolz darauf.

Allerdings kenne ich viele Funkamateure, die längst weit oben in der offiziellen DXCC Honor Roll wären. Sie ziehen es aber vor, inkognito zu sein. Stille Freude, nenne ich das. 

Mit den digitalen Betriebsarten hat sich die Welt der DXer ohnehin verändert. Nun können auch Funkamateure mit bescheidenen Mittel und weniger gut gelegenen Standorten erfolgreiche DXer werden. Das begehrte DXCC zu schaffen ist mit einem 1000$ Transceiver und einem Stück Draht auch aus dem Reihenhaus möglich. Ein Gittermast mit Beam und eine Kilowatt-Endstufe brauchte es dazu nicht. Joe Taylor und FT-8 sei Dank. Die Regeln für das DXCC wurden den neuen Gegebenheiten angepasst und die digitalen Betriebsarten in die Regeln für das DXCC aufgenommen.

Jeder hat heutzutage die Chance, in den Hunderter-Club aufgenommen zu werden.

Zum Beispiel Dank der Hilfe einer Antenne von Ivo I6IBE, über dessen Webseite ich kürzlich gestolpert bin. Eine wahre Fundgrube, die Ivo da hat. Zudem hat Ivo ein besonderes Talent: Er ist ein begnadeter Zeichner. Seine Konstruktionszeichnungen von Antennen sind eine wahre Augenweide. Hier zum Beispiel zeigt er, wie man eine G5RV baut. Und hier wie eine Mehrband EndFed gebaut wird. Die folgende Zeichnung zeigt, wie ein Mehrbanddipol mit einfachen Koax-Traps aufgebaut wird. Wem der Platz für lange Drähte fehlt, dem kann vielleicht eine Morgain Antenne helfen? Doch das ThemaAntennen ist nur eine Facette von Ivo's Webseite. Hier z.B. verrät er uns Tricks und Tipps für den weit verbreiteten Yaesu Ft-991A.

Noch mehr Fragen

Ob dieses Tier vom Himalaya in die Freiburger Alpen ausgewandert ist? Keine Kuh, sondern ein Yak. Seinem Auftreten nach vermutlich der Chef der Bande.

Im folgenden Bild drei weitere seiner Kumpel:

Zu meinem letzten Blog "Fragen zu Magnetloop Antennen" tauchten in den Kommentaren verschiedener Funkamateure noch mehr Fragen auf. Anstatt sie einzeln in der Kommentarspalte zu beantworten, möchte ich hier darauf eingehen. Aber zuerst einmal: "Vielen Dank für die Kommentare, Anregungen und Hinweise."

Der Hinweis auf den leider viel zu früh verstorbenen Leigh Turner fehlte in der Tat. Leigh ist m.E. einer der wichtigsten Experten was Magloops anbelangt. In einem Essay aus dem Jahr 2009, mit einem update 2015, hat er sein Wissen und seine Erfahrung zusammengefasst. Es heisst:  

The Underestimated Magnetic Loop HF Antenna

Jeder OM, der sich ernsthaft mit dieser Art antenne befasst, sollte seine Zeilen gelesen haben.

Aber es gibt noch einen weiteren Magloop Experten, den man erwähnen muss: Mike Underhill G3LHZ. Auch ihn trieb das Mysterium der Magloop Antenne um: Wieso sind gut gebaute Magloops besser als sie sein sollten? Wird die zugeführte Leistung wirklich zum grossen Teil in Wärme umgesetzt, wie es die Formeln in der Antennenliteratur behaupten? 

Mike hat dazu verschiedene Untersuchungen und Messungen angestellt um eine Antwort zu finden. Auch wenn seine Sicht nicht unumstritten ist, lohnt es sich gleichwohl, sich mit seinen Überlegungen und Experimenten auseinanderzusetzen. 

Hier einer seiner Vorträge aus dem Jahre 2006, der seine Überlegungen zusammenfasst. 

Einer seiner Kritiker ist - wie könnte es anders sein - ist Owen Duffy. Hier seine Kritik an den Thesen von Mike.

Zwei Welten prallen da aufeinander: Owen, ein sehr heller Kopf, aber eher ein Theoretiker im Gegensatz zum eher praxisorientierten Mike. Doch das Mysterium der Magloop schwebt weiterhin durch den Aether: Wieso ist diese Antenne oft besser, als sie eigentlich sein sollte?

Doch nun zu den weiteren Kommentaren:

- Natürlich kann man für eine Magloop auch Flachmaterial verwenden. Zum Beispiel ein Kupferband. Und auch hier kenne ich kein Gesetz, dass es dem HF-Strom verbieten würde, auf beiden Seiten des Bandes zu fliessen. Eine Magloop muss ja nicht kreisförmig sein. Das Kupferband kann zum Beispiel auch viereckig aufgespannt werden. 

Entscheidend für den Strahlungswiderstand und folgedessen auch für die Effizienz einer Magloop ist, neben der Anzahl Windungen, die vom Loop umschlossene Fläche - zumindest nach den gängigen Formeln.

Das scheinen die OM vergessen zu haben, die mit mäanderförmigen oder aufgewickelten Loops experimentieren.

Doch der Strahlungswiderstand ist nur eine Seite der Medaille. Sein Gegenspieler ist der Verlustwiderstand. Es lohnt sich, die Oberfläche des Loopleiters so gross wie möglich zu machen. Besonders für die längeren Bänder. Das gängige 22mm Kupferrohr aus dem Baumarkt muss nicht der Weisheit letzter Schluss sein. Man könnte die Oberfläche verdoppeln und damit den Verustwiderstand halbieren, wenn man zwei 22mm Kupferrohre parallel schalten würde. Wegen dem Proximityeffekt in einem Abstand von einigen Zentimetern.

Auch ich möchte diesen Herbst meine Loop boosten. Den Durchmesser des Loops kann ich nicht vergrössern, aber ich habe dafür ein dickeres Koaxialkabel organisiert:

    

Bisher habe ich 7/8 Zoll Koax verwendet (das zweite von rechts). Nun werde ich die Loop mit 1-1/4 Zoll Koax ausstatten. Durchmesser der Abschirmung 35.9mm anstatt 25.2mm (aussen rechts). Das Kabel links ist ein Ecoflex 10, rechts davon ein 1/2 Zoll Koaxkabel.

Wie bereits verschiedentlich erwähnt, ist die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Loop ein kritischer Punkt. Ciro Mazzoni hat das perfekt gelöst, indem sein Luftkondensator mit dem Loop verschweisst ist. Was man bei manchen Konstruktionen sehen kann - dünne Litzendrähte als Verbindung - ist ein absolutes No-Go und eine Quelle von Enttäuschungen.

Zum Schluss noch ein Wort zu der Richtwirkung von Magloop Antennen. 

Wird eine senkrecht stehende Magloop symmetrisch eingespeist, mit einem Speiseloop gegenüber dem Abstimmkondensator, hat sie ein symmetrisches Richtdiagramm. Das heisst zwei Maxima in der Loopebene und zwei Minima 90 Grad zur Loopebene. Wird sie unsymmetrisch eingespeist, wie bei der Ciro Mazzoni, hat sie in der Loopebene eine Vorzugsrichtung. 

Das gilt jedoch nur für flache Abstrahlwinkel. Denn eine Magloop strahlt in allen Elevationswinkeln gleichzeitig. Sie ist also sowohl eine DX-Antenne wie auch ein NVIS-Strahler. Ab einem gewissen Elevationswinkel verliert sie aber ihre Richtwirkung und wird zu einem Rundstrahler. Für NVIS-Verbindungen ist das ein Vorteil. Im 40, 60, 80m Band kann man die Stationen im Umkreis von einigen 100km erreichen, ohne die Antenne ausrichten zu müssen. 

Störsignale aus der Umgebung kommen aber in der Regel flach rein. Dann kann man mit der Richtwirkung einzelne Störer sehr gut ausblenden. 

Doch alles hat seine Vor- und Nachteile. Da die Magloop in allen Elevationswinkeln strahlt, vergeudet sie einen Teil ihrer Strahlung bei DX-Verbindungen Richtung Zenith. Ein Beam ist da allemal die bessere Lösung. Bei NVIS-Verbindungen läuft sie jedoch jeder Vertikalantenne den Rang ab. Die Magloop ist ein ausgezeichneter NVIS-Steilstrahler, die Vertikal hat über ihrem Kopf ein Funkloch. Das weiss jeder HB9/HB3er, der mit seiner Vertikal im 80m Band gerne an Schweizer Runden teilnehmen möchte. 

Natürlich kann man eine Magloop auch horizontal montieren. Sie wird damit zu einem flach strahlenden Rundstrahler. Eine gute DX-Antenne. Allerdings muss sie dann in die Höhe wie ein Beam, da sie viel abhängiger wird von ihrem Abstand zum Untergrund. In diesem Fall kann man sich eine Magloop sparen und ist besser dran mit einer Vertikalantenne. Zum Beispiel eine ab der Stange.   

Fragen zu Magnetloop Antennen

 

Ein Kreuz zum Sprung bereit? Auf der Euschelsflue.

Viele Funkamateure interessieren sich für das Thema Magnetloop Antennen, kurz Magloop genannt. Dabei tauchen immer wieder spannende Fragen auf.

Kürzlich fragte mich ein Funkkollege: "Sollte man bei einem Loop aus Koaxialkabel den Innenleiter mit der Abschirmung verbinden?"

Bei meinen Loops habe ich das nachträglich getan und dabei keine Nachteile entdecken können. Die Befürchtung, dass sich die innere Kapazität des Koaxialkabels zu der Kapazität des Abstimmkondensators addieren würde, trat nicht ein. Ich konnte keine Veränderung der Abstimmkapazität feststellen. Wieso auch? Der Kondensator wird ja kurzgeschlossen.Ich denke, dass ein angeschlossener innenleiter dazu beiträgt, einen Teil des Stroms zu übernehmen und damit den Verlustwiderstand der Antenne zusätzlich senken kann. Entsprechende Messungen habe ich jedoch keine durchgeführt.

Oft betreffen Fragen den größten Nachteil der Magloop Antennen: ihre Schmalbandigkeit. Schon bei wenigen kHz Frequenzänderung muss die Antenne nachgestimmt werden. Doch das ist nur im Sendefall notwendig. Um zu hören, was links und rechts läuft, ist ein Nachstimmen nicht notwendig. Ein Beispiel: Mit meinem  Loop auf 7025 kHz abgestimmt, kann ich auf der Wasserfallanzeige problemlos den ganzen CW-Bereich des 40m Bandes beobachten. 

Wie schmal eine Magloop Antenne in der Theorie ist, sieht man bei der Benutzung eines der Magloop Programme, die im Internet zu finden sind. In der Praxis sind die Loops jedoch oft breitbandiger. Vor allem dann, wenn sie nicht im Freien stehen. Sie werden von der Umgebung (Mauern, Leitungen etc.) ebenso beeinflusst wie alle Antennen. Das heisst: die Umgebung vermindert die Güte der Antenne und vergrößert damit ihre Bandbreite. Geringere Güte bedeutet aber auch mehr Verluste - die Antenne wird ineffizienter!   

In diesem Zusammenhang taucht auch die Frage nach dem Stehwellenverhältnis auf. Wie wichtig ist das SWR bei Magloop Antennen und muss es unbedingt 1:1 betragen? Nein. Das SWR hat bei der Magloop die gleiche Bedeutung wie bei allen anderen Antennen. Es gelten die gleichen Regeln und ein SWR von 1:2 ist keine Katastrophe. Ein ungenügendes SWR kann mit einem Tuner verbessert werden. Doch Achtung beim Frequenzwechsel: Tuner ausschalten und die Loop zuerst wieder auf Resonanz abstimmen. Einfach nur mit dem Tuner nachzustimmen ist keine gute Idee.

Dazu noch ein wichtiges Detail: automatische Tuner mögen es nicht, wenn das SWR innerhalb der Sendebandbreite stark variiert. Reicht die Bandbreite der Loop nicht für SSB Betrieb, läuft der Tuner Amok. Das ist bei meinem Loop im 160m Band der Fall.

Um aus dem SWR die Güte einer Antenne zu bestimmen hat Owen Duffy ein interessantes Programm.

An dieser Stelle möchte ich auf einige Berechnungsprogramme hinweisen, die man im Web findet. Sie arbeiten alle mit den gleichen Formeln, treffen aber zum Teil etwas unterschiedliche Annahmen:

- Das Programm von DL0HST, der Hochschule in Stralsund

- Das Programm von 66Pacific.com

- Das Programm von VK3CPU für etwas kompliziertere Gemüter

- Das Programm aus Tschechien von den Autoren dieses Buches 

Bei Magloops einfach darauf los zu basteln lohnt sich nicht. Erst Rechnen, recherchieren, dann bauen. 

Einer der sehr viel Wissen und Erfahrung über Magloop gesammelt hat ist

- Frank Dörenberg  

Seine Seite ist ein wahre Schatztruhe und die umfassendste Dokumentation die ich bisher im web gefunden habe. M.E. ein MUSS für den seriösen Magloop Konstrukteur.

Damit kommen wir zu einer anderen wichtigen Frage. Frank Dörenberg hat für seine Loops Kupferrohr benutzt, Ciro Mazzoni benutzt für seine Aluminiumrohr. Auch die Käferlein-Loops vom WIMO sind aus Alurohr. Doch viele Loops - vor allem die portablen - werden aus Koaxialkabel gebaut. Ist Koaxialkabel ebensogut wie Kupfer oder Aluminium?

Im Fall von Corrugated Coax (Koax mit gerillter Abschirmung) wie ich sie verwende, lautet die Antwort eindeutig Nein. Der Weg des Stroms, der wegen des Skineffekts nur an der Oberfläche fliesst ist wegen der Rillen länger. Der Widerstand und damit der Verlust ist höher. Das drückt auf den Wirkungsgrad. So praktisch der Bau mit diesem Kabel auch ist.  

Aber auch Koaxialkabel mit einem Abschirmgeflecht sind nicht unproblematisch. Für den HF-Strom, der im obersten Mikrometer-Bereich fliesst, stellt ein Geflecht einen Hindernisparcour dar. Kabel mit einer zusätzlichen Abschirmung aus Folie sind besser. Der Strom findet auf der glatten Folie eine hindernisfreie und glatte Fläche, die weniger Widerstand bietet. Nicht vergeben warnen viele erfahrene Konstrukteure von Magloops vor der Verwendung von geflochtenen Kabeln zur Kontaktierung der Kondensatoren. Als Masseband für Autobatterien sind sie ideal, für den HF-Strom jedoch eine unnötige Verlustquelle.

Mikrowellen Spezialisten wissen, dass rauhe Oberflächen zusätzliche Verluste verursachen. Man findet dazu unzählige Studien. Beim Bau von Magnetloops wird das aber manchmal ignoriert. Stellt euch vor, ihr wärt ein 10 Mikrometer hoher Zwerg und müsstet über die Oberfläche eines geflochtenen Kupferbandes klettern! 

RG214 mit seiner versilberten, doppelten Abschirmung scheint auf den ersten Blick gut für Magloops geeignet. Aber es ist keine gute Wahl. Besser sind Kabel mit zusätzlicher Folienschirmung. Natürlich so dick wie möglich. 

Glücklicherweise fliesst der HF-Strom nicht nur an der Oberfläche der Abschirmung, sondern auch an der Innenfläche, was die Verluste zusätzlich minimiert. Ein Umstand der erstaunlicherweise von keinem Berechnungsprogramm berücksichtigt wird. Es gibt m.E. keinen Grund, wieso hochfrequenter Strom nicht auch auf der Innenseite eines Rohrs unterwegs sein sollte. Ausser er hätte Angst vor der Dunkelheit.        

Wie gefährlich sind Magnetloop Antennen?

 

Sender einer Plausch "Fuchsjagd": 12V Akku, Ultimate 3, Matchbox, Vertikalantenne. 

Hochfrequenter Strom kann zwar wegen des Skineffekts nur an der Körperoberfläche fliessen, doch kann er dort schwere Verbrennungen verursachen. Vorsicht ist deshalb unbedingt notwendig, wenn hohe Sendeleistungen und kleine Antennen im Spiel sind. Dazu gehören auch Magnetloop Antennen. Schon bei wenigen Watt Sendeleistung treten am Abstimmkondensator Spannungen im Kilovolt-Bereich auf.

Dazu ein Beispiel: Wir betreiben eine Magnetloop mit einem Durchmesser von einem Meter.  Wir machen damit QRP-Betrieb im 20m Band mit 5W Sendeleistung. Die Spannung am Abstimmkondensator beträgt in diesem Fall mehr als 1kV! Das verträgt ein guter Luftdrehko noch, doch der Mensch nicht. Rüstet man dieselbe Antenne mit einem Vakuumkondensator aus, verträgt sie aber auch die 100 Watt des Stationstransceivers ohne Murren. Doch die Spannung am Kondensator steigt dann bis auf 6kV! Deshalb muss jede Magnetloop Antenne vor unbeabsichtigten Berührungen durch Unbeteiligte geschützt werden. 

Die Hochspannung an der Magnetloop ist aber nur eine Seite der Medaille. Wie steht es mit dem Magnetfeld? Die Magnetloop erzeugt ja im Nahfeld (~0.2 Wellenlängen) hauptsächlich ein magnetisches Wechselfeld. Erst ausserhalb dieses Nahfeldes geht die Strahlung allmählich in ein elektromagnetisches Feld über, das sich nach etwa 5 Wellenlängen von dem Feld eines Dipols nicht mehr unterscheiden lässt. 

Als Funkamateur muss man für seine Antenne eine Imissionsberechnung erstellen um den notwendigen Sicherheitsabstand zu ermitteln. Es sei denn, man funke nur mit einer abgestrahlten Leistung von weniger als 6W. Ich kann aber auch QRP-Stationen diese "Übung" empfehlen. Das relativiert dann doch einige Legenden und Schauermärchen, die leider auch in Funkamateur-Kreisen zirkulieren. Führt man die Berechnung sorgfältig aus, stellt man rasch fest, dass hier nicht so heiss gegessen wie gekocht wird. Aber es gibt immer wieder Verrückte, die FT-8 mit Beam und Kilowatt-Endstufe dem Nachbarn in die Hütte strahlen.  

Was bei Magnetloop Antennen meist überschätzt wird, ist deren Wirkungsgrad. Je nach Band, Loop- und Leiter-Duchmesser und Kontaktwiderstände geht ein Grossteil der eingespeisten Leistung verloren. Sie wird nicht abgestrahlt, sondern in der Antenne als Wärme verbraten. Diese Verlustleistung erzeugt kein Magnetfeld!

Eine sehr gute Magnetloop Antenne mit einem Meter Durchmesser hat im 20m Band einen Wirkungsgrad von ca. 50%. Das heisst, die Hälfte der Leistung geht verloren. Benutzt man die gleiche Antenne für das 40m Band sind es aber nur noch 10%. Portable 1m Magnetloops mit Rundfunkdrehkos und 10mm Koaxkabel bringens nur noch etwa auf die Hälfte. Das kann jeder selbst nachrechnen. Zum Beispiel hiermit. Auch mit 100 Watt wird man dann schneller zum QRP-Funker als man meint.

Steckt man nicht gerade seinen Kopf während des Sendens in den Loop, sollte man sich keine grosse Sorgen machen. Aber werfen wir doch mal einen Blick in die USA. Auch dort fordert die FCC bestimmte Grenzwerte und Sicherheitsabstände. Wie gross diese bei Magnetloop Antennen sein sollten, wird von der ARRL in diesem Papier beschrieben.   

Amateur Radio Propagation Studies

 

1.August (Nationalfeiertag) in der Alphütte. Kein Strom, kein Luxus, dafür keine Knallerei und keine langweiligen Politiker Reden.

IK3XTV Flavio Egano hat sich intensiv mit der Ausbreitung der Funkwellen auseinandergesetzt und viel Erfahrung auf diesem Gebiet gesammelt. Flavio ist kein Big Gun Funker mit Antennenfarm und dicken Endstufen. Er arbeitet mit bescheidenen Mitteln. Sein Motto lautet: Less is more. Weniger ist mehr. Er setzt bei seiner Tätigkeit als Funkamateur vor allem auf geduldiges Beobachten der Ausbreitungsbedingungen. 

Nun hat er seinen Erfahrungsschatz in einem Buch zusammengefasst. Es ist eine Mischung aus Manual und Erfahrungsbericht und umfasst praktisch alle Eigenarten und Phänomene der Ausbreitung. Auch Sporadic Es und EME finden darin Platz. Und natürlich sind die einzelnen Bänder und ihre Eigenarten von 630m bis zum 2m Band ausführlich beschrieben.  

Das Buch ist in Italienisch aber auch in Englisch erhältlich. Für seine 476 Seiten ist es auch als gebundene Ausgabe vergleichsweise günstig. Flavio geht es nicht darum, damit das grosser Geld zu machen, sondern seine Erfahrung an die Gemeinschaft der Funkamateure weiter zu geben.

Ich bin im Rahmen meines Flatrate Abos bei Amazon (Amazon Unlimited) darauf gestossen. Bei diesem Abo ist es in der Mitgliedschaft eingeschlossen. Aber man kann es auch als Taschenbuch und als gebundene Ausgabe kaufen und natürlich auch als Ebook ohne Abo. Bei letzterem empfehle ich jedoch das Tablet als E-Reader zu verwenden, wegen der z.T. farbigen Illustrationen. Ich werde mir dieses Buch sicher auch noch als gebundene Ausgabe kaufen. Bei Fachbüchern geht nichts über Papier. 

Ich habe es noch nicht vollständig gelesen aber bereits vieles entdeckt, das mir bisher noch nicht bekannt war. Es ist spannend zu lesen, wenn man die englische oder italienische Sprache beherrscht. Flavio hat hier ein grossartiges Werk geschaffen. Dass sich die englische Version manchmal etwas holprig liest, ist zu verschmerzen in Anbetracht der vielen wertvollen Informationen und Tipps. 

Das Buch findet man hier.