M agnetische A ntennen

Wie J.C. Maxwell in seinen Gleichungen beschreibt, erzeugt ein sich zeitlich änderndes elektrisches Feld ein magnetisches Wirbelfeld und ein sich zeitlich änderndes magnetisches Feld erzeugt ein elektrisches Wirbelfeld. Beide Felder stehen senkrecht aufeinander und in großer Entfernung von der Strahlungsquelle (Antenne) bildet sich eine ebene Welle aus. Die allgemein bekannten elektrischen Antennen wie Lambda/2-Dipol, Langdrähte, Rhomben, Yagis,Logarithmisch-Periodische Antennen, V-Antennen, Groundplanes, Quad-Antennen, Reusen etc. sprechen auf die elektrischen Komponenten des elektromagnetischen Feldes an.

Magnetische Antennen sprechen stärker auf die magnetischen Komponenten des elektromagnetischen Feldes an, weshalb sie 'magnetische Antennen' genannt werden.

Bei den magnetischen Antennen wird ein hohes magnetisches Feld durch die Spule (Loop) in den Raum abgestrahlt. Bereits im Nahfeld einer magnetischen Antenne ist auch ein elektrisches Feld vorhanden. In größerer Entfernung entsteht eine ebene Wellenfront, die sich von der einer elektrischen Antenne nicht unterscheidet.

Die magnetischen Feldkomponenten werden durch die Umgebung weniger beeinflusst und dringen tiefer in Hindernisse ein als die elektrischen Feldkomponenten. Somit können die magnetischen Antennen erdnah betrieben werden.

Mittels eines einstellbaren Kondensators kann die Resonanzfrequenz einer magnetischen Antenne verändert werden.

Wahrscheinlich war es die menschliche Neugierde, die OM Käferlein DK5CZ veranlasst hat magnetische Antennen zu bauen, die, rein theoretisch betrachtet, nicht viel Erfolg versprechen. Der geringe Rahmenumfang in Bezug auf die Betriebswellenlänge und der daraus resultierende Strahlungswiderstand von wenigen mOhm ließen unter Berücksichtigung der Verlustwiderstände auf einen kleinen Wirkungsgrad schließen - sollte dies wirklich so sein?

OM Käferlein hat in monatelanger Arbeit praktische Versuche und Messungen vorgenommen. Diese haben gezeigt, dass bei einem Aufbau in geringer Höhe die magnetische Antenne mit einem Rahmenumfang von 1/4 der Betriebswellenlänge, dem Lambda/2 Dipol unter gleichen Umgebungsbedingungen ebenbürtig teilweise sogar überlegen ist. Dieser Effekt verstärkt sich je tiefer die Frequenz ist.

Aufgrund der guten Resultate die OM Käferlein mit magnetischen Antennen mit einem Loopumfang von 1/4 bis 1/16 der Betriebswellenlänge gemacht hatte, entstanden noch kleinere Typen ( AMA 11,12,13 = AMA 163,87,85 ). Diese Antennen haben bei der jeweils tiefsten Frequenz nur noch einen Rahmenumfang von 1/20 bis 1/32 der Betriebswellenlänge und wurden für extrem beengte Platzverhältnisse entwickelt. Im oberen Frequenzbereich sind diese Antennen mit einem Lambda/2 Dipol im praktischen Betrieb vergleichbar. Aber auch im tiefsten Frequenzbereich sind diese Antennen mit Gewinnabstrichen von zwei bis drei S-Stufen noch gute Alternativen.
Diese Antennen sind gerade bei den tiefsten Frequenzen extrem selektiv, wodurch der Mindergewinn beim Empfang durch ein hohes S+N/N Verhältnis weitgehend kompensiert wird. Schließlich kommt es nicht so sehr darauf an, wie stark ein Signal ist, sondern wie verständlich ein Signal ist !

 

Folgende Forderungen sind für magnetische Antennen mit hohem Wirkungsgrad und für eine hohe Betriebssicherheit unabdingbar und werden von unseren AMA-Antennen erfüllt:

Eine magnetische Antenne muss für den Betrieb im Freien wetterfest sein. Die AMA-Antennen werden wetterfest für eine vertikale Montage gebaut. Der Schutztopf für die Abstimmeinheit besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und ist somit UV- und witterungsbeständig, elektrisch und thermisch isolierend sowie elektromagnetisch transparent.

Die Verluste der Antenne sind klein zu halten. Hierbei spielt die Auswahl der Materialien und die Zusammensetzung (gerade an den Kontaktstellen) eine große Rolle. In vielen praktischen Versuchen wurden die optimalen Materialien für die AMA-Antennen ausgewählt.

Das Looprohr sowie der Abstimmkondensator müssen extrem stabil aufgebaut sein, um Induktivitäts- oder Kapazitätsänderungen und damit Schwankungen der Resonanzfrequenz zu vermeiden. Neben der mechanischen Stabilität muss der Abstimmkondensator mit dicken Trägerstangen und dicken Platten sowie einer optimalen großflächigen Kontaktierung aufgebaut sein, damit bei den auftretenden hohen Strömen keine Erwärmung eintritt und die Loop frequenzstabil und verlustarm bleibt.

Für eine optimale Abstimmung der Resonanzfrequenz ist ein präziser, kontinuierlicher und spielfreier Antrieb nötig. Diese Abstimmung muss bei allen Wetterverhältnissen zuverlässig funktionieren.

Um die beste Strahlungssymmetrie zu erreichen verwenden wir eine symmetrische Einkopplung.

Die magnetischen Antennen sollen bei Leistungsüberschreitung nicht zerstört werden. Das Isoliermaterial des Abstimmkondensators muss deshalb hochspannungs-, kriechstrom- und lichtbogenfest sein. Bei versehentlicher Überlastung gibt es lediglich Spannungsüberschläge zwischen den Platten des Abstimmkondensators. Die AMA-Antennen nehmen dadurch aber keinen Schaden.