Blitz-Antennen und Empfänger

von Heinz D.

Eine Ferritantenne hat die Richtcharakteristik einer '8'. Ist im Verstärkerzweig ein Gleichrichter oder eine Bevorzugung der Polarität, ist eine magnetische Antenne (Ferrit/Loop) auch noch für Ost/West unterschiedlich empfindlich.

Will man einen Peiler bauen, ist das ideal. Eine kurze Stabantenne (30-90cm), die etwas Energie in den Eingangskreis koppelt, arbeitet dagegen richtungsunabhängig. Außerdem kann die Schaltung gegen 50Hz abgeschirmt werden (Hochpassverhalten). Breitbandverstärker müssen eine sehr hohe Verstärkung haben, weil sie sich nicht auf die entdämpfende Wirkung des Eingangskreises stützen können, im Gegenteil, der Eingangskreis wird um so breiter, je stärker die Bedämpfung (Verluste) ist.

Da alle Stabantennen für die Kilometerwellen viiiel zu kurz sind, ist es wichtiger, das das obere Ende der Antenne möglichst frei ist. Bewährt hat sich ein Stück Draht (~60cm) in der Mitte der Fensterscheibe angeklebt und der Empfänger auf der Fensterbank (ggf. an der Heizung geerdet). Damit werden die gröbsten Störungen aus dem Haus verringert.

WARNUNG: Hüten Sie sich, eine Stabantenn ausserhalb der Wohnung zu betreiben!

Die Software muss nur nach einem Interrupt für 1,5s-2s Monoflop spielen. Damit kann die LED/Spkr gesteuert werden. Die Ereignisse pro Stunde/Tag zu zählen ist nur für die Statistik gut. Eine Gefährlichkeits-Anzeige ist durch den Abstand zwischen 2 Ereignissen zu realisieren. Wird der Abstand in geeigneter Weise angezeigt (rt/ge/gn), muss nichts gespeichert werden. Bei einer Stromaufnahme von ~3mA könnten 2 Gartenlichter einen Langzeitbertieb garantieren.

Breitband-Verstärker für T13
(Idee = nur Simulation)

Download: 1306-blitz-breitband.asc

Hier ist ein Breitband-Verstärker mit asymmetrischem Verhalten in der letzten Stufe, zur direkten digitalen Ansteuerung des T13 simuliert.

Negativ-Blitze, die 95% aller Blitze ausmachen, sollten an einer Stabantenne positive Impulse erzeugen.

Die Eingangsspannung beträgt 2uVss, vor und hinter C0

Am Kollector T1 sind es dann 21mVss (A=35)

Am Kollector T2 etwa 500mVss (A=43)

In der dritten Stufe sind es dann 100mVss (A=33)

Stufe4 mit 2900mV (A=29) ist asymmetrisch eingestellt

Das gleiche Signal X-Achse=500ms erzeugt für jeden Blitz (n=5) ein Signal

Bewusst wurden die Stufen mit den gleichen/ähnlichen Werten simuliert. Nur die letzte Stufe ist asymmetrisch, deshalb kann die 2. Stufe NPN sein. Die Ruhespannung unter 1V sollte ein eindeutiges Auslösen eines Interrupt ermöglichen. Bewusst wurde auf ein Hardware-Monoflop verzichtet, das sollte die Software flexibler erledigen. Kontrollausgänge für LED und Spkr sollten vom T13 besser erledigt werden. Die Speisung wurde mit ~3V für Amp+T13 gewählt. Die Schaltung sollte sich zwischen 2,4V und 5V ohne Änderungen eignen.

(Anmerkung von B. K.: Die Eingangsspannung ist hier mit 2 µV angenommen. Ich vermute, dass das zu wenig ist und allein schon das Grundrauschen sehr viel höher liegt. Um das richtige Maß an Verstärkung zu finden gehe ich so vor: Eine anfangs zu hohe Verstärkung führt dazu, dass das Gerät zu empfindlich auf alle möglichen Störungen reagiert. Dann reduziere ich die Verstärkung soweit, dass ohne Gewitter keine oder fast keine Ereignisse mehr erkannt werden.)

Nachtrag des Autors
Sie haben natürlich Recht Herr Kainka: Eine Verstärkung von 120dB ist ohne Rauschen nicht zu bekommen. Falls sich in einer realisierten Schaltung schon in der 3. Stufe brauchbare Signale zeigen, ohne vom Rauschen in Begrenzung getrieben zu werden, wird R6 auf 1k verringert (Asymetrie) und die 4. Stufe weggelassen. Beim OP kann R1/R3 ggf. auf je 330k (oder 100k) verringert werden.

Die Verstärkung zu reduzieren ist auf jeden Fall besser, als das Eingangssignal (mit einem Poti) zu reduzieren.

Die Simulation des Frequenzgang des 4 Tr.-Breitband ist zu hohen Frequenzen erwartungsgemäss etwas besser als der OP-Amp. Die 50Hz-Verstärkung ist um ~40dB geringer (besser) als beim OP-Amp.

Die Auswahl der Tr. BC547C/BC557C fiel auf die 'C'-Typen, weil sie angeblich rauschärmer sein sollen. Eigene Erfahrungen mit A/B-Typen, BC550/BC560 und BC337/BC327 zeigen kaum bessere/schlechtere Ergebnisse. Das liegt wohl auch daran, dass hier die Tr. mit ganz wesentlich geringeren Kollektorströmen betrieben werden, als im Datenblatt vorgesehen. Die Wechselstromverstärkung Beta sinkt dadurch ebenfalls.

Spulenloser Empfänger mit OP
(als Hochpass 5 kHz wg. Netzbrumm)

Download: 1306-blitz4-OP.asc

Die Verstärkung ist um 10kHz etwa 120dB= 1000000-fach.

Ohne 50Hz-Notchfilter wird es wohl zu Problemen kommen. Es dämpft leider auch die Nutzsignale.

Ausgang OP1

Ausgang OP2

Durch die Asymetrie sollte eine direkte Ansteuerung des T13 möglich sein.

Als OP sollte ein LM358 geeignet sein, ein TLC272 oder einer mit hoher Slew-Rate könnte hilfreich sein. Vielleicht muss es kein UHF-OP sein. LM und TLC sind auch mit 3V zufrieden.

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