Lezing Magnetic Loop antenne

Op onze club bijeenkomst op dinsdagavond 17 september 2019 heeft ons lid Frans de Keijzer ons meegenomen op zijn zoektocht om toch op de HF banden actief te blijven ondanks de enorme storing die hij ondervond.

Wat was de reden om een magnetic loop antenne te maken. Het antwoord is vrij eenvoudig.

Heel veel amateurs hoor je klagen over de toegenomen storing en dan heb ik het niet over de elektro smog. Maar echt storingen veroorzaakt door PLC oftewel Power line Communication.
Er zijn apparaten die genotched zijn, maar die worden pas geleverd door Ziggo en KPN als er melding van storing wordt gemaakt door het Agentschap Telecom.

Ik heb die meldingen gedaan en er werden ook PLC’s omgewisseld, maar in de betreffende restaurant gebeurde het niet. Dus ik had nog steeds veel storing. S9+10 of meer.

langdraad antenne

Van alles geprobeerd . Deze antenne 1 op 9 UNUN met langdraad was niet meer bruikbaar op het moment dat het restaurant in bedrijf is.

X-phase storingsonderdrukker.

X fase storingsonderdrukker gebouwd en dat werkt. De storing is uit te notchen. Het nadeel is echter, dat je eerst de antenne moet aanpassen met de tuner.

En dan de storingsonderdrukker moet instellen. En ook dat gaat (behoorlijk omslachtig). Er moet dan niets veranderen anders moet die procedure overnieuw. En dat werd ik snel zat. Dus eerst maar een experimenteren om op een andere manier te ontvangen.

Een Zwitserse OM Heinz Stampfl HB9KOC heeft een ontvangst loop ontwikkeld die van 100 kHz tot 30 Mhz recht is binnen 1,5 dB.
Nou dat leek me wel wat en dat is het ook. Tijdens het testen heeft de loop verschillende vormen gehad. De antenne wordt overigens door mij nog steeds gebruikt in combinatie met de Lowe HF225 ontvanger. Om de draadantenne en de ontvangst loop te kunnen gebruiken heb je een automatische antenne omschakelaar nodig . Zie bovenstaande foto. Dat heeft wel eens een paar transistoren gekost. Plakkende relais en zo. Maar goed dat is allemaal opgelost en het werkt.
Dus twee antennes. Overigens ben ik daar geen fan van. Ik wil ook nog mijn lineair kunnen gebruiken en dat is niet aan te raden met een voorversterkte antenne vlak bij elkaar.

Toch maar eens gaan denken aan een magnetic loop

De eerste experimenten zijn op de foto’s te zien.
Een houten frame een variabele C een d.c. motortje en wat coax type RG 214. Die had ik toevallig liggen.
Die experimenten gingen eigenlijk heel erg goed. Dat houten geval heeft in de shack gestaan en werkte prima. Dus de magnetic loop op zolder gezet en werkte ook goed, maar de storing was haast niet weg te notchen door het draaien van de loop
Heel erg logisch. Het stoorsignaal kwam schuin van onderen en het dooie punt zit aan de zijkant. Dus dat werkte niet.
Maar geen nood achter in de tuin neergezet en ziedaar de storing was behoorlijk goed weg te draaien.
Overdag in de shack met gemak 100 Watt er op maar ’s avonds in de tuin hooguit 30 Watt.
Wat blijkt? De vochtigheidsgraad van de lucht liet bij dat lage vermogen de vonken al overslaan in de condensator. Dus dat was ook niet de oplossing.

Detail van de condensator met D.C. motor. Dan maar een vacuum condensator met een D.C. motortje eraan.

Om dat motortje goed te kunnen regelen hen ik een pulslengte modulator gebouwd. Dat draait heel mooi langzaam en als het moet snel met alle tussenliggende standen.
Maar met 1 ding geen rekening gehouden. Het benodigde koppel om een vacuum condensator in of uit te draaien verschilt behoorlijk en daar is de P.L.M met D.C. motor absoluut niet op berekend

Dus gaan experimenteren met een stappen motor. Een motor op de kop getikt en een stuur printje plus voeding van Van Dijken en dat werkte wel.
Echter nog een probleem. Hier konden geen eindschakelaars bij dus dat moest toch anders.

Goede raad is soms niet duur. Na wat gesprekken met collega amateurs kwam aan AD PE1HRZ met het idee. Je moet het met een Arduino doen. Heel goed natuurlijk, maar ik weet daar niets vanaf.
Het mechanische deel heb ik dus afgemaakt en dat ziet er uit als volgt uit:

Hier is alles samengebouwd. De vacuum condensator aangedreven door de stappen motor met vertraging.
Tevens is hier de via extra tandwielen en een wormaandrijving de schijf te zien waar de nokken op zitten die de eindschakelaars besturen.
Ook is de 3 slagen potmeter te zien die bedoeld is voor de standaanwijzing.
De Arduino is zo geprogrammeerd dat hij de stappenmotor voor en achteruit kan laten draaien met drie verschillende snelheden.
Er worden dus geen stappen geteld en de maximale uitslag wordt bepaald door de eindschakelaars.

De bovenstaande foto’s geven een goede indruk van hoe het samengebouwde geheel eruit ziet.

Bovenstaande foto geeft een detail van de aansluitingen.
Het bereik van de vacuum condensator is behoorlijk beperkt. De waarde loopt van 10 pF naar 1200 pF.
Door de begrenzing met de eindschakelaars is het bereik beperkt van ca 12 pF tot ongeveer 700 pF. Je mag een vacuüm condensator niet te ver uitdraaien anders beschadigd deze permanent! Hiermee is de loop af te stemmen van circa 2,7 Mhz tot ca. 17 Mhz. De loop zou tot de 160 meter band af te stemmen zijn bij het volledig gebruik van de vacuüm condensator. Maar het rendement wordt dan wel heel erg laag. Minder als 1 % . Dat heeft dus niet zoveel nut.

Het geheel (vacuüm condensator plus aandrijving) is ondergebracht in een PVC buis rond 125 mm.
De ronde ring bij de vacuüm condensator zit geklemd tussen de schroeven midden in de buis. De contacten op de condensator zijn gemaakt van een pianoscharnier. (als ringklemmen).
Daarop is het litze van coax RG214 gesoldeerd voor contact met de loop.

Bovenstaande foto’s laten zien hoe de condensator met overbrengingen in de PVC buis zit.

De loop is gemaakt van koperen waterleidingbuis met een diameter van 22mm. De bochten zijn gesoldeerd met 135 graden knieen.
Er is gewoon zacht soldeer gebruikt met een zo hoog mogelijk zilver gehalte.
De buis met de condensator is bevestigd met de loop door middel van metalen 22 mm klembeugels.
De elektrische verbinding met de loop is gemaakt met het litze en dat is aan de loop gesoldeerd.

De loop met de inkoppellus.
De lus is van het type shielded faraday en is hier strak met de loop gekoppeld.
De loop kant en klaar. Waterdicht gemaakt en de buis vanaf de vacuum condensator naar beneden is voor de doorvoering van de bedrading. Goed te zien zijn de deksels op de buis met de condensator.
Het bovenste deksel zit gewoon los en het onderste deksel is geklemd met Teflon tape.
In het onderste deksel zitten ongeveer 16 gaatjes van 1 mm. Voor de ventilatie en om eventueel condens af te voeren.

En daar staat hij dan.
Op een 40 mm stalen buis en de stalen buis staat in een PVC buis welke in de beton staat.
De hele antenne is dus op een vrij simpele manier naar beneden te halen. Een loop hoeft zich niet te spiegelen in een aardvlak. Dus hoogte is voor het afstralingspatroon niet interessant. Wel is een plek met zo min mogelijk QRM interessant en een mogelijkheid om de QRM te nullen.
De foto laat het zien.
Het testen kon dus beginnen en wat gebeurt.
De antenne is niet op alle banden 1 op 1 af te stemmen.
Op 80 en 60 meter wel , maar op 40 , 30 en 20 meter niet.

Wat nu? Het antwoord was :
De inkoppellus minder strak koppelen.

De dunne lijntjes die je op de foto ziet zijn nylon draden om te antenne te beschermen tegen harde windstoten.

Links is de besturingskast en rechts de tuner waarvan alleen de SWR meter wordt gebruikt.
In de besturings kast is de Arduino met de driver en de voeding ondergebracht.
Het metertje geeft de stand van de antenne aan . Denk aan de potmeter in de antenne. De potmeter is opgenomen in een brug van Wheatstone
Het zwarte knopje is een joystick voor de voor en achteruitloop. De joystick indrukken is voor de snelheidsregeling.

Is de lineair die op 80 meter ruim 400 watt levert en op 20 meter nog altijd ruim 300 watt. De loop kan dat makkelijk verwerken.

Met de gehele combinatie zijn verbindingen gemaakt naar noord en zuid amerika en ook heel ver in Aziatisch rusland.

Voor en nadelen van een loop antenne.
Voordelen: Nadelen:
Compact Beperkt frequentie bereik
Storingsonderdrukking Zeer beperkte bandbreedte

Nadelen:
Beperkt frequentie bereik
Zeer beperkte bandbreedte
Beperkt vermogen (afhankelijk van de gebruikte materialen). Duur

Specificaties
Frequentie bereik 2,7 tot 17 MHz.
Vermogen 400 Watt
Reken programma www.66pacific.com
Rendement 10% op 80 mtr. En 92% op 20 mtr.
Afmetingen
Omtrek buiten loop 5,2 mtr.
Inkoppellus 1,04 mtr
Materiaal buiten loop 22 mm koperen waterleiding buis
Beugels Zamac rond 22 mm. levering Gamma
Materiaal inkoppellus Coax aircell 7 shielded farady principe
Vacuum C fabrikaat Russisch 10 pf- 1200pf 5K Volt
Besturing Homebrew
Tandwielen en assen Volp Amersfoort
Computer Arduino Nano
Verf op de loop Hamerrite.
Kosten ca. €350 tot €400