Nader bekeken; de magnetic loop antenne 2
En dan nu de praktijk, die begon bij mij al heel wat jaren geleden. In de 60-er jaren zag ik als luisteramateur wel iets in de z.g.n. raamantenne voor de kortegolfbanden. Dat dit soort antennes later bekendheid zouden krijgen als 'magnetic loop' wist ik toen ook nog niet. Veel succes had ik er ook niet mee en achteraf gezien is dat ook wel verklaarbaar. Mijn `spoel'antennes hadden gewoon veel te veel windingen - zoveel verstand had ik toen ook niet van de radiotechniek. U begrijpt dan ook wel dat ik er weinig vertrouwen in had toen ik na jaren het idee weer eens tegen kwam en dan nog om mee te zenden ook! Wat doe je dan? Eenvoudig beginnen en omdat het weer buitenexperimenten niet toeliet, moest het indoor gebeuren. Een stuk dikke coax van 9 meter was aanwezig (iets te kort voor 80 meter), maar dat kon ik kwijt beneden in de hal. Met een plakbandje aan de trap en aan het plafond (lamp) kon een vrij Platte cirkel worden geInstalleerd.
De afstem-C lag op de tegelvloer alles begane grond. De aankoppeling van de set (QRP 1 Watt) geschiedde capacitief en met de dipper op een halve meter afstand werd de antenne met de afstem-C op .maximum signaal afgeregeld. De resultaten waren wel minder dan met de dipool buiten, maar vielen zeker niet tegen en verschillende QSO's werden ermee gemaakt. Na een week moest de proefopstelling toch maar eens uit de hal verdwijnen en werd het wachten op beter weer, om buiten verder te kunnen gaan, want 1 ding was zeker dit was tot op heden de eerste kleine (binnen)antenne waarmee op 80 meter behoorlijk gewerkt kon worden.
Na een paar maanden brak dan eindelijk het voorjaar los buiten werd aan het schuurtje een 5 meter Lange hauten mast van een junior zeilbootje geplaatst, waarin een stuk buigkoper (⌀ 12 mm) werd opgehesen. Lengte ook nu weer 9 meter. De onderopening van de cirkel kwam op hoogte van het schuurdak (2 mtr) en daar kon dan rustig worden geexperimenteerd met diverse waarden van de afstem- en koppel-C's. Ook nu werd weer op max. signaal afgeregeld met de dipper. Resultaten: Tijdens verschillende QSO's werd de dipool verwisseld met de mag-loop en over het algemeen werd geen verschil geconstateerd tussen de beide antennes. Het richteffect is niet goed merkbaar, behalve het `nulpunt' waarmee QRM soms goed kan worden onderdrukt. Voor stations op korte afstand kon, vooral overdag, een duidelijke toename van de grondgolf worden waargenomen met de magnetische antenne. Niet slecht voor een antenne met een diameter van 3 meter, waarvan het middelpunt slechts 3,50 meter boven de grond is geplaatst.
Het op maximum signaal afregelen met de dipper heeft in de praktijk een ernstig nadeel het is niet goed mogelijk om vergelijkende metingen te verrichten en daar zijn we bij de experimenten nu juist in geinteresseerd. De aanwijzing op de dipper is n.l. afhankelijk van de positie van de dipmeter t.o.v. de magnetic loop. Al snel werd op de antenne een meter geplaatst, waarmee de spanning over de afstem-C kan worden bepaald. De gegeven waarden gelden voor QRP vermogentjes. Uit de literatuur blijkt, dat bij een goed geconstrueerde magnetic loop, de spanning over de afstem-C kan oplopen tot 4kV! bij een vermogen van 100 Watt. Daar mag u dan wel rekening mee houden bij grote vermogens. Met de hiervoor beschreven loop (9 meter Lang) kan ook op 40 meter worden uitgekomen voor hogere frequenties dient men een kleinere loop te nemen, daar de afstem-C dan een onbruikbare kleine waarde krijgt. Frequenties lager dan 80 meter kunnen ook gewerkt worden gewoon extra C bijplaatsen, maar het rendement loopt dan behoorlijk terug.
Nog even de eisen voor een goede werking op een rij:
- Maak de loop zo groot mogelijk, met een looplengte tussen de ¼ en ⅛ lambda. Men kan de frequentie nog naar omlaag tunen, alleen loopt het rendement van de antenne dan wat terug.
- De spanning over de condensatorplaten kan hoog oplopen!
- De antenne moet voor iedere frequentie worden ingesteld een frequentieverschuiving van een tiental KHz binnen de band is al merkbaar!
- De verliezen dienen zo klein mogelijk gehouden te worden, dus DIK materiaal gebruiken.
- Een metalen mast mag gebruikt worden (deze mag zelfs met het midden van de loop worden verbonden), behalve indien wordt ingekoppeld met een koppellus. Het verdient echter aanbeveling in het experimentele stadium te beginnen met een nietmetalen mast en dan later eens te kijken of metaal verschil maakt.
Over het klein houden van de verliezen is in de vorige aflevering al iets gezegd, bedenk wel dat met het stijgen van de frequentie de verliezen door het 'skin' effect dramatisch toenemen. De gebruikte 12 mm Buis is aan de krappe kant, zelfs voor de relatief lage frequentie van 3,5 MHz. De oppervlakte = omtrek is dan πd = 3,14 × 12 = ± 37 mm. Bij latere experimenten werd gebruik gemaakt van materiaal met een omtrek van 100 mm. Het verschil is goed merkbaar in prestaties en een hogere selectiviteit. Pijp heeft als nadeel dat het slecht te buigen is, maar een voordeel is wel dat kabels door de pijp getrokken kunnen worden. Indien een niet metalen mast moet worden toegepast kunnen we natuurlijk ook geen kabels door de loop heen laten lopen, in de pijp is dan een oplossing.
Tenslotte nog iets over de aankoppelingsmethodes, want het signaal moet natuurlijk in > < uit de antenne. Er zijn zeer veel manieren bruikbaar, waarbij de koppellus de eenvoudigste methode is als u hecht aan een goede SWR. Met de capacitieve koppelingen is een fatsoenlijke SWR veel moeilijker te realiseren, zeker indien u ook nog op meerdere banden wilt uitkomen. De koppellus dient, ⅕ van de lengte van de loop te hebben en tegenover de afstem-C te worden gemonteerd. Voor een vaste opstelling (bij de shack) is het raadzaam de afstemming vanuit de shack te kunnen bedienen >>> dat geeft twee kabels aan boven- en onderzijde van de loop, waarvan er dan 1 door de pijp zal moeten worden geleid. Voor de afstandbediening van de afstem-C kan ik u nog geen pasklare oplossing bieden. Dat mechanische probleem zal een ieder naar zijn eigen mogelijkheden moeten oplossen. Een aantal OM's gebruikt met succes een grillmotor. In ieder geval is men het er over eens dat het motortje twee kanten op moet kunnen draaien en niet meer dan ½ omw./minuut moet maken. De tuning kan in de shack worden afgelezen: grof aan de ontvangst (lastig bij fading); met de SWRmeter (hiermee is een zeer nauwkeurige instelling mogelijk) of door de draden van de meter, beschreven in dit artikel, te verlengen tot in de shack.
Amateurs uit de omgeving hebben de experimenten met belangstelling gevolgd. Over een ding hebben ze zich altijd verbaasd: over de SWR heb ik me nog nooit druk gemaakt! De door mij gebruikte koppeling met de antenne was capacitief (fig. 3) en dan gedraagt de antenne zich als een seriekring >>> met als gevolg een afsluitweerstand van enkele milli Ω aan de 50 Ω kabel. Maar dan gaat de kabel toch stralen en gaat er veel vermogen verloren ??? Welnee, er gaat niets verloren als u tenminste geen honderden meters coaxkabel van slechte kwaliteit gebruikt. Wie me niet gelooft: zie ARRL Handbook (1989) Hfst. 16. Een antenne die in resonantie is doet gewoon z'n werk en resonantie kan worden bepaald met de dip- of spanningsmeter. Maar dan gaat mijn set toch kapot??? Bij mij niet, maar ik gebruik een QRPset met een ruim bemeten eindtrap, die kan wel een misaanpassing verdragen. Moderne fabrieksapparaten hebben over het algemeen een beveiligde eindtrap, waarbij de zender automatisch vermogen terugneemt als de SWR aan de uitgang voor de zender gevaarlijke vormen aanneemt. Een nadeel is dan wel, dat minder vermogen wordt afgegeven een automatische QRPinstelling, hi! Daar is wat aan te doen de antennetuner, een raar woord, want aan de antenne wordt niets afgestemd. Het Amerikaanse `transmatch' is beter; antennekabel en zenderuitgang worden ermee op elkaar aangepast. Voorlopig heeft u nu stof genoeg om eens met deze kleine 'wonder' antenne aan het experimenteren te kunnen. De volgende keer: de praktische uitvoering van een portabele antenne voor 20, 30 en 40 meter. Hiermee is tijdens de vakantie in 1990 veel ervaring opgedaan en zeer veel verbindingen mee gemaakt. Zelfs op een parkeerplaatsje Tangs de grote weg kunt u daarmee de dagelijkse sked met het thuisfront houden. Verder een loopje voor 2, waarmee de vossenjagers ook leuk uit de voeten kunnen (⌀) slechts 16 cm !) en nog wat formules voor hen die aan het rekenen willen gaan.
Opmerking: Het midden van de loop, de buitenmantel van de coax en de metalen mast (zie fig. 1, 3 en 4), kunnen worden geaard.
Fig. 1.
Fig. 2.
Fig. 3.
Fig. 4.
Fig. 5.
Fig. 6.
Bastiaan, PA3FFZ