SDR mit USB, Antennen und Vorverstärker

Langdrahtantennen

Das Software Defined Radio hat bei vielen das Interesse an der Kurzwellen-Empfangstechnik neu geweckt. Aber wer einige Jahre HF-abstinent gelebt hat und jetzt wieder neu anfängt, stolpert oft erst einmal über den inzwischen stark angewachsenen Störnebel. Da muss man sich Gedanken über die passende Antenne machen.



Prinzip der Eingangsstufe

Der FET am Eingang wirkt als Impedanzwandler ohne Spannungsverstärkung. Der Eingang des Empfängers ist mit ca. 100 k sehr hochohmig, ganz anders als die sonst oft verwendeten 50-Ohm-Eingänge.  Damit eignet sich der Empfänger auch für relativ kurze Antennen. Ein erster Versuch gelingt bereits mit einem im Zimmer aufgehängten Draht von 3 m Länge. Wie gut das funktioniert, hängt von der Höhe über dem Boden und von der Art der Wände ab. Allerdings fängt man alle Störungen mit ein, die von technischen Geräten im Haus ausgehen. 


Innenantenne im zweiten Stockwerk

Mein Empfänger steht im zweiten Stock eines Mehrfamilienhauses. Die Innenantenne funktioniert einigermaßen, bringt aber nicht den gewünschten Störabstand. Deshalb habe ich eine Außenantenne gebaut. Leider liegt der Garten genau auf der falschen Seite, sodass das Antennenkabel 10 m durch die Wohnung führt. Ich wollte ein dickes Koaxkabel vermeiden und habe stattdessen einen einzelnen dünnen Spulendraht unauffällig durch die Wohnung geführt. Die Antenne selbst bestand zuerst auch aus Spulendraht, der aber durch Sturm oft beschädigt wurde. Jetzt ist es eine dünne 10 m lange isolierte Litze. Das Ende ist isoliert im Garten abgespannt. Tatsächlich weist die Antenne schräg nach unten und ist am Ende in 2 m Höhe abgespannt.

 


Einfache Außenantenne

Die Außenantenne hat noch einen großen Nachteil. Da praktisch die Hälfte im Gebäude abgespannt ist, werden noch relativ viele Störungen eingefangen. In der Praxis überwiegt aber der außen eingefangene Anteil der Nutzspannung. Deshalb werden AM- und DRM-Stationen meist mit guten Störabstand empfangen. 

Wichtig ist eine gute Erdleitung. Im Normalfall ist der Empfänger über den PC und den Schutzleiter der Steckdose geerdet. Leider kann der Schutzleiter selbst Störpegel haben, die durch Geräte im Haus verursacht werden. Meist reicht er aber als Erdleitung aus. 

Vorsicht bei Laptops! Die Netzteile sind im Normalfall nicht geerdet und reichen erhebliche Störspannungen auf die Masseleitung weiter. In diesem Fall stützt sich die Antenne gegen eine HF-mäßig verseuchte Masse ab. Am Empfängereingang erscheint nur Rauschen. Es kann aber helfen, den Empfänger an der GND-Buchse gegen den Schutzleiter oder ein Wasserrohr zu erden.

Koaxkabel

Werner Girlich berichtete mir von seinen Erfahrungen in einem HF-mäßig stark belasteten Haus. Als Störquellen erwiesen u.a. zahlreiche elektronische Halogentrafos, die leider eine Wechselspannung hoher Frequenz gnadenlos auf die abgespannten Freileitungen legen. Er brauchte deshalb eine Antenne, die im Dachboden ausgespannt werden sollte. Durch das Haus führt ein 20 m langes Koaxkabel nach oben. 



Noch nicht optimal

Im ersten Versuch wurde oben einfach ein 5 m langer Draht an den Innenleiter angeschlossen. Das Ergebnis war aber nicht optimal, weil weiterhin starke Störungen aus dem Haus aufgenommen wurden. Es machte keinen Unterschied, ob unten die Abschirmung an den GND-Anschluss gelegt wurde oder nicht. Der Grund sind Mantelwellen, die sich ausbilden, wenn die Antenne unsymmetrisch ist. Die Abschirmung wirkt dann selbst als Antenne.



Besser: Ein Dipol

Dis Lösung war ein zweiter Draht, der oben an der Abschirmung angeschlossen wurde. Das ganze ist dann ein Dipol. Optimal wäre es, wenn beide Hälften in entgegengesetzte Richtungen ausgespannt werden können. Aber dafür ist meist kein Platz. Dann reicht es schon, den zweiten Draht einfach auf den Boden zu legen. Mit dieser Anordnung konnte der Störabstand wesentlich verbessert werden. Eine Antenne im Dachboden kann in der Empfangsleistung an eine Außenantenne heranreichen.




Abschlusswiderstand

Mit einer guten Dipolantenne können große Signalpegel empfangen werden. Dann kann es sinnvoll sein, das Kabel am Ende mit seinem Wellenwiderstand von z.B. 75 Ohm abzuschließen. Der Empfang wird dann etwas leiser, neigt aber nicht so leicht zur Übersteuerung. An einen hochohmigen Eingang kann es dagegen zu Resonanzen im Kabel kommen, die bei einigen Frequenzen übergroße Signale bringen. In der Praxis muss der Abschlusswiderstand nicht genau passen, weil auch die Antenne nicht in Resonanz ist. Man kann einfach probieren, ob es mit einem Widerstand besser wird. Bei einer ausgewachsenen Amateurfunkantenne sollte der Widerstand unbedingt verwendet werden, um den Empfänger nicht zu übersteuern. Das gilt z.B. für Halbwellendipole für 80 m oder 40 m oder für eine W3DZZ. In anderen Fällen kann ein starker Mittelwellen-Ortssender zu Intermodulation führen, die sich mit dem Widerstand beseitigen lässt.

Achtung, weniger ist oft mehr. Bei seltsamen Störungen sollte man immer wieder einmal testen, ob die Signalabschwächung um -10 dB oder -20 dB eingeschaltet werden muss. Der Empfänger kann nämlich am Ausgang übersteuert werden, weil er keine automatische Verstärkungsregelung hat.



Behelfsantenne mit der Heizung

Bei mir funktioniert auch noch eine andere Antenne recht gut. Dazu habe ich eine leitende Verbindung zum Kupferrohr der Heizung hergestellt. Die Heizung ist unten im Keller geerdet. Weil aber der Schutzleiter der Stromleitungen einen anderen Weg nimmt, bildet sich insgesamt eine große Schleife, die als Antenne arbeitet. Man muss nur noch einen relativ kleinen Kondensator einfügen, weil die Schleife auch einen großen 50-Hz-Anteil liefert.


Mehr Empfindlichkeit

Auf den unteren Frequenzen bis etwa 15 MHz reicht die Empfindlichkeit des Empfängers meist aus. Ein klares Indiz dafür ist, wenn beim Anschluss der Antenne das Grundrauschen deutlich ansteigt. Mehr Verstärkung würde dann nichts bringen, weil man das atmosphärische Rauschen mit verstärken würde. Besonders auf den oberen Frequenzen könnte mehr Empfindlichkeit allerdings nicht schaden. 



Abgestimmter Eingangs-Schwingkreis

Siehe auch: Universal Adapter für diverse Antennen- und Empfängereingänge von Wolfgang Hartmann (antennenfilter.pdf, 209 KB)

Weil der Empfängereingang hochohmig ist, kann direkt ein Resonanzkreis angeschlossen werden. Mit einer tiefen Antennenanzapfung kann die Antenne optimal angepasst werden. Die Daten der Spule und des Drehkos hängen vom gewünschten Frequenzbereich und von der Antenne ab. 

Magnetische Loop mit Vorverstärker

Als Innenantenne eignet sich eine aktive magnetische Loop, die in Elexs genauer beschreiben wurde. Weil Störungen im Haus überwiegend als elektrische Nahfelder auftreten, bringt eine magnetische Antenne einen besseren Störabstand. Das gilt vor allem auch für die tieferen Frequenzen.