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Anders als die meisten elektrischen [[Antenne|Antennen]], z. B. eine elektrische [[Dipolantenne]], die die elektrische Komponente zur Erzeugung und Empfang des elektromagnetischen Feldes nutzt, wird bei '''Magnetantennen''', z. B. einem magnetischen Schlitzdipol, primär die magnetische Komponente zum Empfang und bei manchen Typen auch zum Senden der elektromagnetischen Wellen verwendet. Im [[Nahfeld und Fernfeld (Antennen)|Fernfeld]] einer Antenne ist nicht zu unterscheiden, ob eine Antenne die elektrische oder magnetische Komponente zur Erzeugung der elektromagnetischen Felder nutzt.

Bei bestimmten Anwendungen erlauben ''magnetische Antennen'' eine Nutzung, während ''elektrische Antennen'' nur bedingt oder gar nicht nutzbar sind, z. B. bei Nutzung von unter der Erde,<ref name=":1" /> oder unter dem Meeresspiegel.<ref name=":2" /> Dementsprechend bieten ''magnetische Antennen'' auch Vorteile gegenüber elektrischen Antennen bei Nutzung innerhalb von Gebäuden. Bei Luftfahrzeugen bildet sich bei Überschallgeschwindigkeiten, ebenso wie beim Wiedereintritt von Satelliten in die Erdatmosphäre, eine Schicht von leitendem [[Plasma (Physik)|Plasma]], die das Luftfahrzeug umhüllt und das elektromagnetische Signal stark reflektiert.<ref>{{Literatur |Titel=The Radiation Field of a Magnetic Dipole Antenna in a Conical Sheath, D. C. Pridemore-Brown, Journal of Mathematics & Physics; 1964.September, Vol. 43, S. 199-217, 19p}}</ref>

Bei magnetischen Antennen gibt es Antennentypen die lediglich zum Empfang verwendet werden können, dies sind z. B.:

* [[Rahmenantenne|Luftspulen Rahmenantennen]] bestehen aus großen [[Luftspule]]n mit i.d. Regel mindestens 10 Windungen mit quadratischer oder mehr-eckiger Form, mit Durchmessern von wenigen 10 cm bis über ein Meter.
* [[Ferritantenne]]n stellen aufgrund der Verwendung von Ferritstäben, auf denen die Empfangsspule aufgebracht ist, die kleinste magnetische Antennenform dar, die Nutzung ist aufgrund der Verluste in den Ferritstäben auf max. wenige MHz begrenzt, z. B. zum Empfang von Lang- und Mittelwelle.
* ''Magnetische Loop-Antennen''
Damit eine Loop-Antenne vorwiegend die magnetische Komponente abstrahlt, bzw. diese sich ausbilden kann, muss der Radius einer ''Magnetischen Loop-Antenne'' klein im Verhältnis zur Wellenlänge (λ) der höchsten Betriebsfrequenz (f) sein, gemäß [[John D. Kraus]] R < λ.<ref>{{Literatur |Titel=Electrical and Electronic Engineering Series, Antennas, Chapter 6,
The Loop Antenna, John D. Kraus, 1950}}</ref> Der Umfang (U) einer ''Magnetischen Loop-Antenne'' muss, damit sie eine omnidirektionale [[Strahlungscharakteristik]] besitzt, kleiner 0.1λ der Wellenlänge der höchsten Betriebsfrequenz sein oder U < 0.1λ.<ref>{{Literatur |Titel=Handbook of Antenna Technologies, Zhi Ning Chen Editor-in-Chief, Duixian Liu, Hisamatsu Nakano, Xianming Qing, Thomas Zwick Editors, 2016, Springer}}</ref> Daher zählen ''Quad-Antennen'', bzw. dreieckige oder runde Varianten mit einem Umfang von 1 λ nicht zu den ''magnetischen Antennen'', sondern zu den ''elektrischen Antennen''. Die ''Loop'' kann rund, elliptisch oder mehr-eckig sind. Sie besteht i.d.Regel aus nur einer einzigen Windung, die z. B. als kreisförmig gebogenes Rohr realisiert ist.

Diese kann z. B. als [[Radiokompass]] (engl. ''Radio Direction Finder'', RDF) in Luftfahrzeugen genutzt werden. Dazu ist sie oft auch mit einer zuschaltbaren Stabhilfsantenne (d. h. einem vertikalen Antennenstab, der die elektrische Komponente des elektromagnetischen Feldes erfasst) ausgerüstet. Je nach Aufbau unterscheidet man zwischen folgenden Varianten (siehe auch [[Balun]]):
[[Datei:-Balanced-Shielded-loop-antenna.png|mini|''Balanced Shielded Loop Antenne'']]''- Balanced Shielded Loop''<ref>{{Literatur |Titel=Special Aspects of Balanced Shielded Loops, L. L. Libby, Proceedings of the I.R.E. and Waves and Electrons, 1946, S. 641ff.}}</ref>[[Datei:-Balanced-Moebius-loop-antenna.png|mini|''Balanced Moebius Loop Antenne'']]''- Balanced Moebius Loop''<ref>{{Literatur |Titel=AnaIysis of the Moebius Loop Magnetic Field Sensor, Paul H. Duncan, Jr., IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC-16, No. 2, 1974, May, S. 83 ff.}}</ref>
[[Datei:-Balanced-Transmit-loop-antenna.png|mini|''Balanced Transmit Loop Antenne'' ]]

* [[Nahfeldsonde|Magnetische H-Feldsonden]] stellen eine Sonderform von ''magnetischen Antennen'' dar, da sie nur im Nahfeld oder direkt an einer HF-Quelle zu Messzwecken verwendet wird, und magnetische Antennenformen die auch zum Senden geeignet sind.
Dies sind z. B.:
# [[Schlitzantenne]]n, z. B. [[Ringschlitzantenne]]n
# ''Balanced Transmit Loop Antenne'', ''Magnetic Loop'' oder ''Magloop''<ref name=":0">{{Literatur |Titel=DX-Antennen mit spiegelnden Flächen, 12. Teil, Magnetische Antennen, Hans Würtz, DL2FA, cq-DL 1983.2, S. 64 ff.}}</ref>
[[Datei:-H-Field-Probe.png|mini|258x258px|''Prinzipieller Aufbau einer H-Feldsonde'']]

== Aufbau von magnetischen Antennen ==
[[Datei:Schwarzbeck HFRAE 5161.jpg|mini|''HF-Empfangsrahmen'', Durchmesser 100 mm, 50 kHz – 120 MHz (breitbandige Magnetfeldsonde). Sichtbar ist oben die Unterbrechung des abschirmenden Rohres, um einen Kurzschluss der innenliegenden Spule zu verhindern.]]
'''Rahmenantenne'''

Eine Rahmenantenne ist eine Luftspule mit mindestens einer Windung und großem Durchmesser im Vergleich zu den in Sendern und Empfängern verwendeten Luftspulen. Die Windungen bestehen je nach Frequenzbereich und Anforderungen i.d. Regel aus [[HF-Litze]]. Es können aber auch Kupferlackdrähte verwendet werden. Rahmenantennen werden i.d. Regel ausschließlich zum Empfang verwendet.

'''Ferritantenne'''

Eine Ferritantenne (en. ''Ferrite Loopstick Antenna'') ist eine Sonderform der Rahmenantenne, jedoch ist diese nicht als Luftspule ausgebildet, sondern die Spule besitzt einen Ferritkern. Während Rahmenantennen einen großen Durchmesser benötigen, wird der Durchmesser der Ferritantenne durch den verwendeten Ferritkern bestimmt und erlaubt ausreichend kleine Bauformen um Ferritantennen in tragbaren Radiogeräten zum Empfang von Sendern im Lang- und Mittelwellenbereich zu nutzen. Ferritantennen können nicht zum Senden verwendet werden.

'''Schlitz-Antennen'''

Schlitzantennen oder Schlitzstrahler (en. ''Slotted Antenna''), z. B. ein als Schlitz ausgeführter Dipol ist das magnetische Pendant zu einem elektrischen Dipol,n der aus Draht oder Rohren besteht. Während ein elektrischer Dipol mit zunehmendem Durchmesser der Rohre breitbandiger wird, wird die Bandbreite einer ''Schlitz-Dipol-Antenne'' umso größer, je dünner der Schlitz in der metallischen Fläche (z. B. kupferkaschierte Platine, Blech oder [[Hohlleiter]]) wird.

'''Magnetische H-Feldsonden'''

''Magnetische H-Feldsonden'' besitzen maximal einen Durchmesser von wenigen mm bis cm und sind eine Abwandlung der ''Balanced Shielded Loop Antenne'' die nur im [[Nahfeld und Fernfeld (Antennen)|Nahfeld]] oder direkt in der Nähe von Hochfrequenz(HF)-Quellen oder Leitungen zu Feldstärke-Messzwecken verwendet werden.

'''Balanced Transmit Loop Antenne'''

Eine ''Balanced Transmit Loop Antenne Magnetic Loop'' (z. T. in der Literatur auch als ''Magnetische Antenne''<ref name=":0" /> bezeichnet), besteht aus einer [[Spule (Elektrotechnik)|Spule]] mit mindestens einer Windung, wobei der Umfang der Windung kleiner als eine viertel [[Wellenlänge]] (λ/4) der höchsten Betriebsfrequenz sein muss, damit bei Parallelschaltung eines abstimmbaren Kondensators mit der Eigenkapazität der Windung(en) die Antenne auf der Betriebsfrequenz, noch auf Resonanz abgestimmt werden kann. Es existiert ein US-Patent aus dem Jahr 1967 für John H. Dunlavy, Jr.<ref>{{Patent| Land=US| V-Nr=3588905| Code=A| Titel=Wide range tunable transmitting loop antenna| A-Datum=1967-10-05| V-Datum=1971-06-28| Erfinder=John H. Dunlavy Jr.}}</ref>

Die Windung(en) muss aus möglichst gut leitendem Material bestehen, z. B. [[Aluminium]] oder [[Kupfer]] oder Kupfer versilbert, da sonst aufgrund der extrem kleinen [[Strahlungswiderstand|Strahlungswiderstände]] durch die ohmschen Verluste der Wirkungsgrad zu klein würde. Bei der höchsten Betriebsfrequenz kann der Strahlungswiderstand bei wenigenen hundert Milliohm liegen und kann bei tieferen Frequenzen auf wenige Milliohm abfallen. Es werden Rohre, Quadrat- und Flachprofile sowie die Außenleiter von [[Koaxialkabel]]n verwendet.<ref>{{Internetquelle |url=http://adl509.xara.hosting/DL8NDG-Loop.pdf |titel=Beschreibung DL8NDG-Loop |format=PDF |abruf=2019-08-03}}</ref> Zur Antennenankopplung werden kleine Leiterschleifen verwendet (induktive Kopplung) oder das Rohr besitzt eine „Anzapfung“, von der aus ein Leiter zur Speisung führt. Diese wird oft als Gamma-Match bezeichnet, hat jedoch eine andere Wirkungsweise als diese an Dipolen so bezeichneten Anpasskonstruktionen.

Balanced Transmit Loops werden vorzugsweise im Frequenzbereich unter 30 MHz benutzt, weil ihre wesentlich kleineren Abmessungen im Vergleich zu einem Dipol sie trotz des begrenzten Wirkungsgrades attraktiv erscheinen lassen. Empfangsseitig spielt der Wirkungsgrad in diesem Frequenzbereich sowieso keine große Rolle, weil die [[Rauschtemperatur]] der Atmosphäre zu Ausgangsspannungen führt, die weit über dem Empfängerrauschen liegen. Bei Frequenzen ab dem [[Dezimeterwelle|UHF-]]Frequenzbereich werden die Abmessungen zunehmend kleiner und sind daher nicht mehr so einfach zu bauen.

Die besten Ergebnisse liefert ein möglichst kurzer Leiter, der eine möglichst große Fläche einschließt. Deshalb sollte die Schleife möglichst kreisförmig sein. Aus konstruktiven Gründen werden aber auch Rechteck- und Quadratform sowie Fünf-, Sechs- und andere Vielecke benutzt.

== Wirkungsweise und Eigenschaften ==
Magnetische Antennentypen eignen besser zum Empfang in Räumen, da magnetische Felder in der Regel bedeutend weniger gestört werden, als die elektrischen. Das gilt sowohl für die Abstrahlung aus Stromversorgungskabeln, als auch für die Dämpfung durch Baumaterialien in Gebäudewänden, aber auch beim Empfang von oberirdischen Sendern unter der Erde (z. B. in Tunneln oder Höhlen)<ref name=":1">{{Literatur |Titel=920 MHz Band Magnetic Loop Antenna Buried in the Ground
Fumiya Morozumi, Hitoshi Shimasaki, 2023 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), IEEE}}</ref>, oder unter dem Meeresspiegel zu Empfängern über dem Meeresspiegel<ref name=":2">{{Literatur |Titel=Air To Undersea Communication with Magnetic Dipoles, S.H. Durrani, IEEE Transactions on Antennas and Propagation ( Volume: 12, Issue: 4, July 1964)}}</ref>, was mit elektrischen Antennen nicht möglich wäre.

Je nach Antennentyp, können Magnetantennen ein omnidirektionales [[Antennendiagramm]] (z. B. ''Ringschlitzantenne''), ein bidirektionales Antenndiagramm ähnlich einer liegenden Acht (z. B. [[Rahmenantenne]] oder ''Magnetic Loop Antenne'') oder gerichtetes Antennendiagramm (z. B. S''lotted Waveguide'') besitzen.

Das Antennendiagramm einer Vollwellen-Schleifenantenne hat ihr Maximum im Rechten Winkel (90°) zur eingeschlossenen Fläche. Bei Antennen deren Umfang wesentlich kleiner als eine Wellenlänge sind bilden sich Maxima in Richtung der eingeschlossenen Ebene aus (s. Abbildung der Antennendiagramme).<ref>Antenna Theory: Analysis and design, S. 235, Constantin A. Balanis, 2016, Verlag: John Wiley & Sons</ref>

[[Datei:Large and small loop antenna patterns.jpg|mini|Antennendiagramme von Rahmenantennen: links: Vollwellen-Schleifenantenne (Umfang eine Wellenlänge), rechts:kleine Rahmenantenne (Umfang kleiner als eine halbe Wellenlänge)]]

Bei Ferrit-Antenne ist die Empfangsrichtung quer zum Ferritstab bzw. zur Spulenachse. Wird die Antenne gedreht, löscht sich das Empfangssignal genau dann aus, wenn die Spulenachse in Richtung des Senders weist. Das macht man sich bei [[Peilempfänger]]n zunutze.

Schlitzantennen mit omnidirektionalar Antennencharakteristik, z. B. [[Ringschlitzantenne]], werden in Luftfahrzeugen eingesetzt, z. B. für Senden und Empfang von aeronautische Systeme im L-Band, wie z. B. [[Distance Measuring Equipment|DME]], [[TACAN]], [[Freund-Feind-Erkennung|IFF]], oder auf [[Sekundärradar|SSR]] aufbauenden Systemen, sowie für den [[Flugfunk]] auf [[Kurzwelle]], für den die Schlitzantenne im [[Leitwerk]] des Luftfahrzeuges untergebracht sein kann.

Kreisförmige Magnetantennen mit Richtwirkung bieten einen kompakten Aufbau, und eine große Empfangsbandbreite, z. B. ''Balanced Shielded Loop Antenne'' und ''Balanced Transmit Loop Antenne''. Beim Sendebetrieb besitzen ''Balanced Transmit Loop Antenne'', sofern der Umfang für die höchste Betriebsfrequenz bemessen wurde, annäherend den Gewinn einer [[Monopol-Antenne]]. Der Wirkungsgrad und damit der Gewinn sinkt, je kleiner der geometrische Umfang der Antenne im Vergleich zur Wellenlänge ist, da die Querschnittsfläche des umschlossenen Feldes sinkt.

Da ''Balanced Transmit Loop Antennen'' für die Nutzung auf der Betriebsfrequenz mit einem abstimmbaren Kondensator auf Resonanz abgestimmt werden müssen, stellen sie für die Betriebsfrequenz einen bedämpften Parallel-[[Schwingkreis]] mit hoher Güte dar, welche eine kleine Bandbreite besitzt und daher wie ein selektiver Vorfilter (engl. Pre-Selektor) die [[Trennschärfe]] des Empfängers verbessert. Dadurch verbessert sich wiederum das [[Signal-Rausch-Verhältnis]], und alle Signale außerhalb der Bandbreite des Antennenschwingkreises werden stark unterdrückt. Wegen der primär wirksamen magnetischen Feldkomponente ist eine Magnetantenne weniger empfindlich gegenüber Störungen durch elektrische Felder.

Die Richtwirkung kann zur [[Funkortung]] oder zur Ausblendung störender Signale genutzt werden. Dazu muss die Antenne korrekt auf den empfangenen Sender ausgerichtet werden.

Selektive Magnetantennen sind an die Kabel- bzw. Empfängerimpedanz anpassbar (s. [[Impedanzanpassung]]). Dazu kann ein Transformator ([[Balun]]) benutzt werden, oder die Spule bzw. der Schwingkreis wird so dimensioniert, dass sich [[Anpassung (Elektrotechnik)|Anpassung]] ergibt.

Breitbandige Magnetantennen sind niederohmig abgeschlossen, um einen möglichst flachen Frequenzgang zu erhalten. Um Anpassungen der Kabellängen zu vermeiden, werden teilweise Verstärker unmittelbar an der Antenne angebracht.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.activeloop.de/html/technische_daten.html |text=Elektrische Daten der HDLA: |wayback=20160304100503}}, auf activeloop.de</ref>

== Nutzung von Magnetischen Antennen ==
Luftspulen-Rahmenantennen wurden vor der Verfügbarkeit von Ferriten bei Rundfunkempfängern im Lang- und Mittelwellenbereich verwendet.

Ferritantennen erlauben aufgrund der kompakten Bauweise den Empfang von [[Langwelle|Lang-]] und [[Mittelwelle]]-Rundfunksendern auch in sehr kleinen Radioempfängern, z. B. Transistorradios, oder für die Zeitsynchronisierung in [[Funkuhr]]en werden zum Empfang von [[Zeitzeichensender]], in Deutschland [[DCF77]] auf 77 kHz, verwendet.

[[Röhrenradio]]s hatten oft ergänzend zu einer anzuschließenden Langdrahtantenne eine eingebaute, teilweise mittels Handrad drehbare Ferritantenne. [[Kofferradio]]s sind typische Beispiele, bei denen der Empfang von Lang- und Mittelwelle auf kleinstem Raum mit einer Ferritantenne erfolgt.

''Balanced Shielded Loop Antennen'' werden i.d. Regel drehbar montiert und wurden früher zum Peilen ('''''R'''adio '''D'''irection '''F'''inder'', RDF) von [[Langwelle|Lang-]], [[Mittelwelle]]- und [[Kurzwelle]]nbereich auf [[Schiff]]en, in [[Luftfahrzeug]]en und Kraftfahrzeugen verwendet, z. B. Telefunken Nahfeldpeiler P-701 (''Anmerkung: Nach heutiger Definition wird nicht das Nahfeld, sondern [[Nahfeld und Fernfeld (Antennen)|Fernfeld]] der Sender gepeilt'')<ref>{{Literatur |Titel=Kurzwellen-Nahfeldpeiler P-701, Stiftung HAMFU / Verein IG Uem |Online=https://www.hamfu.ch/de/geraete/geraet.php?id=70Kurzwellen-Nahfeldpeiler P-701 |Abruf=2025-07-30}}</ref>. Aufgrund der großen Bandbreite, des einfachen und kostengünstigen Aufbaus werden sie heute wieder zunehmend als Empfangsantenne bei Radio-Empfangsamateuren (en. '''''S'''hort '''W'''ave '''L'''isteners'', SWL) eingesetzt.

Balanced Transmit Loop Antennen werden im [[Amateurfunkdienst|Amateurfunk]] primär auf Amateurfunkbändern im Kurzwellenbereich aufgrund der kleinen Baugröße großen nutzbaren Bandbreite von einer Oktave und der Richtwirkung verwendet.

H-Feld-Sonden werden bei Messungen zur [[Elektromagnetische Verträglichkeit|elektromagnetischen Verträglichkeit]] eingesetzt.

Magnetantennen werden auch in der [[Speläologie]] zur Kommunikation und für die Übertragung von Sensordaten eingesetzt, wie z. B. beim System [[Cave-Link]].

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor= [[Alois Krischke]] und [[Karl Rothammel]]
|Titel=Rothammels Antennenbuch.
|Auflage=13. aktualisierte und erweiterte Auflage
|Verlag= [[Deutscher Amateur-Radio-Club|DARC]]-Verlag
|Ort=Baunatal
|Datum=2013
|ISBN=978-3-88692-065-5
|Kapitel=Kapitel 14. Schleifen-Antennen}}

== Weblinks ==
{{Commonscat|Ferrite rod antennas|Ferritstabantennen}}
{{Commonscat|Loop antennas|Rahmen- und Ferritstabantennen}}
* [http://www.schwarzbeck.de/Datenblatt/k5161.pdf Passive Magnetische Empfangs-Rahmenantenne] (PDF; 189 kB)
* [http://www.dl0hst.de/magnetlooprechner.htm Berechnungsprogramm für Magnetantennen]

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

{{Normdaten|TYP=s|GND=1116963965}}

[[Kategorie:Magnetische Antenne|!Magnetantenne]]
[[Kategorie:Funkpeilung]]

Magnetantenne - Versionsgeschichte

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