Magnetloop für 2200 Meter?

FT-8 ist zu einer der beliebtesten Betriebsarten geworden. Die FT-8 Kanäle sind proppenvoll. In einem einzigen SSB-Kanal können gleichzeitig bis zu 50 QSO's geführt werden. Bedenkt man, dass ein Funkkontakt mit Rapportaustausch keine zwei Minuten in Anspruch nimmt, ist diese Betriebsart Ressourcen schonender als jede andere.

Trotzdem wird der wachsenden Gemeinde von FT-8 Funkern pro Band nur ein einziger (USB)Kanal zugestanden. Oft trifft man dann auf die absurde Situation, dass kaum eine SSB oder CW Station auf dem Band zu hören ist und sich dafür die FT-8 Stationen in ihrem Kanal auf die Füsse treten.

Ein zweiter FT-8 Kanal pro Band ist meines Erachtens überfällig.

Doch zum eigentlichen Thema. Ganze kurze und ganz lange Radiowellen üben eine hohe Anziehungskraft auf mich aus. Vielleicht weil dort das Funken nicht so einfach ist wie im Kurzwellenbereich. Nachdem die Magnetloop für 160m zu meiner Zufriedenheit funktioniert, frage ich  mich, ob man mit einer Magnetloop für das 630m Band auch aus dem Shack heraus funken könnte. QRV auf Mittelwelle, ohne grosse Antenne in einem Garten, der nicht existiert.

Dieser Frage sind bereits einige Funkamateure auf den Grund gegangen. Z.B. der "Old Tech Guy" Kevin KB9RLW. Er hat sogar eine Telegrafie-Verbindung mit seiner Loop geschafft:

Und Dimitris VK1SV. Seine Antenne aus mehreren Windungen Koaxialkabel im Hängematten-Design ist zwar so chaotisch wie der Inhalt eines Schlampermäppchens, aber immerhin wurde das Signal seines 5 Watt Senders in 150km Entfernung gehört. Na ja, sagen wir mal: vom Computer aus dem Aether herausgerechnet.

Dimitris macht in seinem Artikel denn auch auf ein grundsätzliches Problem der Magnetloop-Antennen aufmerksam: Der Strahlungswiderstand nimmt mit der vierten Potenz der Wellenlänge ab. Bei längeren Wellen gerät er damit rasch in den Mikro Ohm Bereich. 

  

Die erste Formel im obigen Bild macht die Zusammenhänge klar: während die Fläche, die der Loop umschliesst (in Quadratmeter) und die Anzahl Windungen jeweils im Quadrat den Strahlungswiderstand erhöhen, verkleinert die Wellenlänge (in Meter) den Strahlungswiderstand in der vierten Potenz.

Bereits für das 630m Band hat das sehr ungünstige Auswirkungen, doch für das Langwellenband mit 2200 Meter Wellenlänge ist es geradezu katastrophal. 

Die zweite Formel ergibt direkt den Strahlungswiderstand des Loops für eine Frequenz von 136 kHz. Die Wellenlänge ist also in der Zahl 0.001346 bereits "eingebaut". Setzt man die umschlossene Fläche in Quadratmeter ein, erhält man direkt Mikro Ohm. Wie man sieht, muss man sich schon ziemlich anstrengen, um in der Funkbude eine Antenne unterzubringen, die auch nur 1uOhm Strahlungswiderstand aufweist.

Der Gegner des Strahlungswiderstands ist bei allen Antennen der Verlustwiderstand. Die dritte Formel erläutert den Zusammenhang. Hätten wir z.B. bei einem uOhm Strahlungswiderstand auch nur ein einziges uOhm Verlustwiderstand, so würde der Wirkungsgrad unserer Antenne 50% betragen. Von den Umgebungsverlusten mal abgesehen. Aber leider ist der Verlustwiderstand bei unserer Antenne eher im unteren Ohm Bereich. Er hängt von der Oberfläche des verwendeten Materials (Draht), seiner Länge, dem Material und dem Skineffekt ab. Eigentlich auch noch vom Proximity-Effekt, doch den lassen wir mal aussen vor, um die ganze Chose nicht zu komplizieren. 

Doch wie berechnen wir diesen Verlustwiderstand? Gibt es dazu eine einfache Formel? Äh...leider nein. Aber dafür gibt es Online-Rechner, die das können. Zum Beispiel diesen hier. Rechnen wir mal mit ca. 20 Windungen Draht auf einen quadratischen Rahmen von 1x1 Meter. 1mm Kupferdraht von 80m Länge und 136 kHz, so landen wir bei 2.5 Ohm. 

Wie die mittlere Formel zeigt, können wir bei diesem viereckigen Loop aber nur mit ca. einem halben Mikro Ohm Strahlungswiderstand rechnen. Wollen wir die Effizienz ausrechnen beginnt sogar der Taschenrechner zu streiken. Es ist besser, wenn wir die Effizienz der Antenne in dB ausrechnen um eine Vorstellung von deren Wirksamkeit zu bekommen: 10log Rr/Rv. Und so landen wir bei -67dB. Unsere Magnetloop (oder besser Rahmenantenne) mit einer Seitenlänge von 1m und 20 Windungen strahlt von der Leistung eines 5 Watt Senders also bloss ein einziges Mikrowatt in den Aether. Maximal.

Wie wir sehen, werden Magnetloopantennen mit längerer Wellenlänge extrem ineffizient. Magnetloops sind gute Antennen von 40m bis 10m. Im 80m Band sind sie bescheiden aber noch brauchbar, auf 160m sind sie Behelfsantennen. Doch im Mittel- und Langwellenbereich beruhen sie auf dem Prinzip Hoffnung und Wunder. 

Doch das betrifft nur ihre Sendeeigenschaften. Sie sind auf jeden Fall gute Empfangsantennen. Denn dort entscheidet nicht die Signalstärke, sondern der Signal-Rauschabstand.