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La loop magnetica produce poca o nulla TVI, la ricezione è chiara e libera da scariche di origine artificiale, ha una banda passante molto stretta (50 KHz) e per questa ragione non viene disturbata da segnali vicini e potenti.

L'antenna, con le dimensioni descritte di spira e condensatore, funziona da 23 MHz a 36 MHz.

 

Occorrente per i loop:

 

tubo di rame lungo 2.29 metri, diametro 12 mm

tubo di plastica, PVC o simile, lunghezza 1.5 metri

 

Diametro Loop grande:              73cm

Diametro Loop accoppiamento: 15cm

 

Il diametro della spira di accoppiamento è all'incirca un quinto del diametro del loop principale ed è isolata dal loop stesso.

La spira viene piazzata nella parte bassa del loop principale, dalla parte opposta al condensatore e la distanza deve essere trovata sperimentalmente, cercando il ROS più basso possibile e il massimo segnale ricevuto/trasmesso.

IL CONDENSATORE VARIABILE

Il componente più importante di questa antenna è il condensatore variabile e la sua costruzione è la parte più impegnativa di tutta la realizzazione.

Il condensatore "Butterfly" deve essere ben costruito, altrimenti l'efficienza dell'antenna sarà molto bassa.

Occorrente per il condensatore:

a: pezzo superiore di plastica rigida spessore 5 mm

b: pezzo inferiore di plastica rigida spessore 5 mm

c: armature dello statore in alluminio

d: "farfalle" di alluminio per il rotore

e: bulloni in ottone

f: rondelle in ottone

g: barra filettata in ottone da tagliare

Programmi per calcolare i parametri delle loop
LoopCalc	Gira sotto Windows
MagLoop4	Gira sotto DOS-Windows
RJELOOP1	Gira sotto DOS-Windows

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http://fucimin.altervista.org/loop.html

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ANTENNA LOOP  altro progetto di iw3hzx

  

Per il suo dimensionamento occorrerà tener conto che, affinchè il rendimento sia ottimale, il valore della circonferenza risulti compreso fra 1/3 ed 1/8 della lunghezza d'onda più alta (frequenza più bassa) a partire dalla quale la si farà  lavorare (14,200 MHz nel nostro caso) . La loop che presento, (1 m di diametro, 3,14 m di circonferenza), viene definita "piccola loop" o "BABY LOOP" , e questo perché la sua circonferenza risulta essere prossima ad 1/8 λ.  

Altra cosa importante è il range di frequenze di accordo : scelta la frequenza più bassa di lavoro,la loop funzionerà efficientemente fino al suo doppio, ossia da 14,200 Mhz a 28,400 Mhz.

Per potere spaziare fra i due limiti di banda, si renderà necessario l'impiego di un condensatore variabile, con caratteristiche elettriche ben precise: abbiamo parlato infatti di circuito ad alto Q, di conseguenza bisognerà utilizzare un condensatore ad alto isolamento (ampia spaziatura delle armature), visto che la tensione presente ai suoi capi sarà molto elevata e sull'ordine di alcune migliaia di volt.

Reperire in commercio un componente simile non è affatto semplice ed oltretutto risulta anche molto costoso, perciò ho optato per costruirne uno semplice ed economico a capacità fissa, sfruttando uno spezzone di cavo coassiale RG 213 (capacità 98 pF/m).

Ovviamente, a seconda della banda che utilizzeremo dovremo cambiare di volta in volta il condensatore, e questo in un certo senso è una limitazione un po' fastidiosa, ma non troppo in fin dei conti... e comunque, una volta in possesso di un variabile lo si potrà tranquillamente inserire al posto di quello "rudimentale" da me proposto.

Le altre alternative le ho scartate in principio, perché se non realizzate come si deve avrebbero introdotto sicuramente perdite superiori (vedi condensatori a farfalla o a cassetto).

Relativamente al suo dimensionamento, una volta aver ricavato dalle formule il valore di capacità da raggiungere, si procederà con una semplicissima proporzione al calcolo della lunghezza che serve dello spezzone di RG 213 :

Lungh (cm) = ( 100*CT(pF) ) / 98

( NB : la formula per ricavare il valore di CT si trova più avanti )

valore puramente teorico, perché in pratica quello effettivo sarà leggermente più basso, ma andrà bene come punto di partenza (lo accorceremo  poi, di volta in volta, fino al raggiungimento del punto di risonanza).

Una parola a parte va detta infine per il sistema di accoppiamento da me adottato per il segnale RF : ho preferito infatti il GAMMA MATCH al più consueto "ARMY LOOP" o loop induttivo, certamente di minor efficenza, e realizzandolo collegando uno spezzone di RG 213 (solo il centrale) lungo quanto 1/8 della circonferenza al centrale dell'SO-239:

Lungh G.M = ( 3,14*D(cm) ) / 8 = (3,14 * 100) / 8 = 39,3 cm

dove D è il diametro del loop pari a 100 cm.

Passiamo dunque alle equazioni che definiscono il nostro loop.

Supponiamo di doverlo progettare per una frequenza di centro banda pari a 14,200 MHz , con diametro esterno D=100 cm e diametro interno del conduttore DI=1,6 cm.

Avremo perciò :

 

RESISTENZA DI RADIAZIONE :

RR = 3,85*10^-6*S²*F⁴ = 0,12 Ohm

con S=superficie espressa in mt² S=(D²/4)*3,14 ed F=frequenza di lavoro p.es 14,200 Mhz

Come si può notare,la resistenza di radiazione di un'antenna magnetica risulterà estremamente più bassa rispetto a quella di una qualsiasi altra antenna elettrica,ma essendo il tipo di irradiazione differente,ciò non costituirà un problema

 

RESISTENZA DI PERDITA :

RL = CIRC*(SQRT F) / (1200*DI) = 0,062 ohm

con CIRC = circonferenza espressa in metri (CIRC=3,14*D=3 m) e DI=0,016 m (16 mm) = diametro interno del tubo di rame

ovviamente dovrà avere il valore più basso possibile

 

RENDIMENTO EFFETTIVO LOOP :

μ %  = (RR*100) / (RR+RL) = 66 %

davvero buono direi (almeno in linea teorica).

 

INDUTTANZA LOOP :

L = 0,062*10^-8*CIRC*(7,353*LOG₁₀(2,54*(CIRC/DI))-6,386) = 2,62 μH

 

REATTANZA INDUTTIVA :

XL = 6,28*F*L*10⁶= 234 ohm

 

CAPACITA' DI ACCORDO :

CT = 1 / (6,28*F*XL*10⁶) = 47,9 pF

 

CAPACITA' DISTRIBUITA :

CD = 0,027*CIRC = 8,5 pF

Ora, facendo la differenza fra la capacità di accordo e quella distribuita, otterremo il valore effettivo che dovrà avere il nostro condensatore, e cioè: 39,2 pF  circa.

In realtà, per i nostri calcoli, sarà sufficiente considerare solo il primo dei due valori calcolati, cioè 47,7 pF.

FATTORE DI MERITO :

Q = XL / (2*(RR+RL)) = 645,6

 

LARGHEZZA DI BANDA :

ΔF = F / Q = 22 Khz

 

TENSIONE AI CAPI DEL CONDENSATORE :

VC = SQRT(P*XL*Q) = 1231 Volt

 

dove P è la potenza di prova in uso espressa in Watt.

Faccio notare che anche con soli 10 W, il valore di VC risulta ragguardevole, perciò mi raccomando prestate molta attenzione a maneggiare il condensatore... e soprattutto non in trasmissione!

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ELENCO MATERIALE OCCORRENTE :

• N°1 MATASSA DI RAME DIAMETRO 16 MM LUNGHEZZA 3 MT
• N° 1 TUBO PVC DIAMETRO 32 MM LUNGHEZZA 3 MT
• N° 1 TUBO PVC DIAMETRO 20 MM LUNGHEZZA 1 MT
• N° 2 MT RG 213
• N° 4 MT DI GUAINA ISOLANTE ELASTICA
• N° 1 COLLARE IN ACCIAIO PER TUBI DIAMETRO 16 MM
• N° 1 CONNETTORE D'ANTENNA SO-239
• N° 2 MAMMUTH DIAMETRO  CON FORI DIAMETRO 6 MM
• N° 4 VITI DIAMETRO 4 MM LUNGHEZZA 30 MM+ N° 2 GALLETTI E N° 2 DADI
• N° 1 VITE DIAMETRO 4 MM LUNGHEZZA 40 MM + N° 1 GALLETTO
• N° 2 VITI DIAMETRO 4 MM LUNGHEZZA 50 MM + N° 2 DADI
• N° 1 OCCHIELLO DIAMETRO 6 MM

 

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Terminato di assemblare il tutto, si proverà a  trasmettere  con circa  5-10 watt di potenza e se tutto andrà come previsto troveremo il ros ottimale  nei  dintorni della  frequenza  di  centro banda  prescelta, (per ottimale intendo un valore massimo di 2:1).

Nell'esemplare  realizzato, la larghezza di banda riscontrata è risultata maggiore di quanto mi  aspettassi, ossia circa 74 Khz (14.180-14.254 MHz) contro i 22 KHz previsti ! 

Questo a mio avviso è causato dalle perdite sul condensatore, non certo ottimale, che abbassano di molto il Q, però allo stesso tempo non tutto il male vien per nuocere: 74 KHz di copertura non si buttano di certo via in mancanza di un condensatore variabile.

Per ridurre i ros, oltrepassati i limiti di banda, si utilizzerà l'accordatore, ricordandosi che comunque non si modificheranno le prestazioni dell'antenna ma solo l'adattamento d'impedenza, quindi se questa non starà lavorando all'interno del range di frequenze 14.180-14.254 MHz, ma per es. a 14.170 MHz, attenuerà il segnale in uscita (in pratica è un filtro passabanda di 74 KHz, e quindi taglierà).

Passo successivo, aumenteremo gradatamente la potenza fino a raggiungere circa 40-50 watt (ho provato anche con 100 watt ed il "condensatore" sembrava reggere, ma è meglio evitare per una questione di sicurezza: in caso contrario lo vedrete fumare... ne sa qualcosa il primo esemplare fatto con l'RG 58 !!!).

Nel caso invece che l'accordo risultasse fuori frequenza, significherebbe semplicemente che il valore del condensatore non è corretto (per causa sua o per la presenza di strutture che ne influenzano la capacità) e bisognerà intervenire in questo modo :

• spostare avanti o indietro di pochi cm ,lungo la circonferenza del loop, il gamma match

• allungare lo spezzone di RG 213 nel caso in cui il centro banda risultasse maggiore di quello stabilito, o accorciarlo in caso contrario,semplicemente tagliando qualche mm di coassiale e riavvolgendo la calza.

Consiglio comunque di tarare l'antenna quando si trova nella sua posizione definitiva d'installazione.

Il valore di capacità che ho misurato tramite strumentazione (un multimetro) è risultato di circa 48 pF con una lunghezza pari a 46 cm di RG 213.

 

CONCLUSIONI :

Dalle prime prove effettuate, posso confermare in pieno i pregi di cui abbiamo già discusso: l'antenna si è dimostrata da subito estremamente silenziosa e selettiva.

A riprova delle mie supposizioni, per sfizio ho provato a sostituire il condensatore home made con un variabile da 250 pF a basso isolamento (e quindi a solo uso QRP, 5 watt massimi) e la larghezza di banda si è riportata sui valori corretti : 30 KHz, prossimi ai 22 KHz calcolati.

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http://iw3hzx.altervista.org/Antenne/LOOPHF/Loophf.htm

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