Bau einer Sonde und praktische Erfahrungen bei der Messung von Leitfähigkeit und Permeabilität

Beim Stöbern im Internet stößt man manchmal auf interessante Dinge. So wie dieses Projekt von Christoph Schwärzler, OE1CGS.

In diesem Projekt beschäftigt sich Christoph mit der Messung der Leitfähigkeit und der relativen Permeabilität von Erdboden. Diese Größen werden insbesondere von Simulationssoftware wie EZNEC oder MMANA benötigt, um die Abstrahleigenschaften von Antennen zu berechnen. Mit einer einfach zu bauenden Sonde und einem vektoriell arbeitenden Messgerät (Antennenanalysator oder VNA) können diese Größen ermittelt werden. Die Dokumentation zeigt den Bau einer derartigen Sonde, beschreibt und vergleicht zwei Rechenverfahren und diskutiert Ergebnisse von Probe- sowie Bodenmessungen mit dem System. Die Sonde benötigt ein 3D-gedrucktes Bauteil, welches kostenlos auf Thingiverse unter https://www.thingiverse.com/thing:4750825 zum Download bereit steht.

Brian Beezley, K6STI hat eine Software zur Analyse von Messdaten zu Bodenparametern veröffentlicht. Sie ist unter http://ham-radio.com/k6sti/gnd.zip verfügbar und läuft ab Windows XP aufwärts. Diese Software vereinfacht die Berechnung der Bodenparameter deutlich und bietet auch eine grafische Darstellung der Ergebnisse.

Zitat aus dem unten verlinkten PDF von Christoph:
Die Eigenschaften des Erdbodens am Antennenaufstellungsort können einen wesentlichen Einfluss auf die Abstrahlungseigenschaften der Antenne haben. Deren Beschreibung erfolgt zumeist durch die Leitfähigkeit in S/m und die relative Permeabilität (i.e. Dielektrizitätskonstante) der Erde als dimensionslose Zahl. Auch Antennensimulationsprogramme wie EZNEC oder MMANA benötigen diese Parameter für eine Berechnung. Leider kennen die wenigsten Funkamateure diese Werte an ihrem konkreten Antennenaufstellungsort. Kartenmaterial mit diesen Werten ist selten und oft zu ungenau. So bleibt meistens nur übrig, den Wert für „average ground“ einzustellen und zu hoffen, dass der Fehler nicht zu groß ist. Jedoch kann dieser bei niedrig hängenden Antennen und insbesondere Vertikalstrahlern eine deutliche Auswirkung auf die Simulationsergebnisse haben und anderwärtige Bemühungen um eine möglichst gute Abschätzung der Antenneneigenschaften konterkarieren. Das muss aber nicht so sein, denn mit kleinem Aufwand und mit Amateurmitteln ist es durchaus möglich, die Bodeneigenschaften am konkreten QTH zu messen. Auch wenn man sich von diesen Messungen keine hohe Präzision erwarten darf, geben sie mehr als einen Anhaltspunkt für die eigenen Simulationen.

PDF-Datei mit der Bauanleitung:
https://www.oe1cgs.at/wp-content/uploads/2021/02/Bodenparameter.pdf

Bildquelle: Christoph Schwärtzler, OE1CGS