Forum QRZ.BY
Рамочная приемная антенна на диапазон 80м
(Magnetic loop. Ver.2)
Всем известна проблема c приемом сигналов на низкочастотных диапазонах в услових современного города. Существует конечно различные варианты приемных антенн, таких как Беверидж ( нагруженный низковисящий провод длинной в несколько лямбд), антенны — рамки, типа «Флаг» и K9AY и им подобные.
Но для размещения даже таких, сравнительно коротких рамок, как «Флаги» и «Вымпелы», требуются определенные условия которые необходимо соблюсти. Так или иначе, нужно располагать местом для их установки.
Кроме того, эти антенны практически не работают, если близко по соседству (обычно ближе 50м), расположена резонансная передающая антенна, которую придется дистанционно к тому же и расстраивать, что бы она не оказывала своего влияния на «Флаг» и не портила диаграмму направленности. К Флагу требуется еще и ВЧ усилитель на качественном дифф.входе, да и с защитой по входу, что бы он не вышел из строя, от близко работающей на передачу другой антенны. Все это накладывает определенные требования,где выполнив их, можно рассчитывать на положительный результат.
Имея на своем очень небольшой участке при городе GP на 80 и 40 метров, я перепробовал несколько суррогатных антенн для приема. Все они по шумам работали гораздо лучше моего GP, но все же не давали полноценной возможности принимать ДХ станции на более удаленных трассах, так как все же сами по себе так или иначе собирали местные QRM, хотя и в гораздо меньшей степени, чем мой Вертикал. Самый простой вариант приемной антенны на небольшом участке, можно выполнить по такой вот схеме RX-ANT. Но ввиду того, что данный вариант антенны оказался очень коротким, он не обеспечивал прием очень слабых сигналов, а потому, было принято решение, заняться экспериментами с антеннами типа Magnetic Loop.
Было прочитано все что только попадалось в сети. Информации по данным антеннам, довольно много, но в основном, люди их делают на прием/передачу, в виду совсем плохих условий со свободным местом под установку нормальных полноценных антенн. Да и то что есть, на 90%, делается на ВЧ диапазоны, где КПД рамок на передачу, будет естественно наибольшим. Меня же интересовал вариант данной антенны исключительно как антенна RX на диапазон 80м.
К сожалению, прочитать что то внятное и более конкретное, по приемным свойствам этих антенн в условиях городских QRM мне найти так и не удалось. Все ограничивалось общими словами — работает хорошо! Ну как то так (Hi)
А вот на сколько это хорошо? Хорошо,это с кем QSO? А что она слышит? А можно ли на рамку осуществить прием станций с другого континента? Какова разница по шумам, между «длинной» резонансной антенной и рамкой? Вот как раз какая либо конкретика приемных свойств рамок и отсутствовала. Зато много информации, как успешно заставить рамку работать на передачу, да вкачать по больше мощности, что бы не прогорел настроечный конденсатор и не поплавилась трубка (Hi)
Как передающая антенна, меня рамка (Magnetic loop), не интересовала вообще. Для этого у меня на участке стоит нормальная, полноценная передающая GP антенна и работает она очень даже хорошо, но принимать на неё можно только очень мощные сигналы, ввиду шумов QRM, не менее S9-S9+10dB в условиях города.
В прошлом году я решил провести небольшие эксперименты с магнитной рамкой на основе спортивного обруча Хулахуп диаметром 90см. Должен сказать, раньше я никогда не имел никакого опыта работы с данным классом антенн, поэтому решил начать с малого размера, из того, что попалось под руки.
Антенна была настроена на частоту CW участка диапазона 80м. Конструтивно как устроена антенна, видно на фотографиях. Вместо классической петли связи был установлен трансформатор тока на феррите подходящего размера, где в качестве катушке связи, было намотано 3 витка провода ПЭВ 1.0 мм и далее через ферритовые защелки на кабеле RG58, сигнал подводился на RX вход трансивера.
Схематехника приемных рамок, показана на фотографии ниже. Обычно используется обычный коаксиальный кабель размером не менее 12мм, где центральная жила, служит активным элементом антенны ( именно она настраивается переменной емкостью в резонанс ), а оплетка кабеля, служит электростатическим экраном, который должен иметь разрыв в полотне кольца или в верхней точке, или в нижней, шириной порядка 10-20мм
Данная антенна повела себя весьма не плохо, не смотря даже на такой малый размер. Она обеспечивает неплохой прием местных и более удаленных станций, таких как станции Украины и Европейской части России, даже днем, в телефонном участке 80-ти метрового диапазона. Сигналы были слышны с уровнями RS53 — 55, но совершенно без шума! Однако данный размер совершенно не пригоден, для приема дальних сигналов. Все же весьма мал размер кольца для такого диапазона, как 80м.
Спустя время, решено было сделать рамку более бОльшего размера. Под руки попался отрезок кабеля RG213 длинной 6.8м из которого удалось изготовить рамку диаметром 2.2м. Настроечная переменная емкость, при величине в 200пф, обеспечила резонанс на участке 3520кгц. Согласование с трансивером выполнено классическим образом, за счет дополнительной петли связи диаметром 65см. Полоса по уровню КСВ 2.0, порядка 60кгц, что вполне приемлемо для RX антенны, что бы перекрыть весь телеграфный участок этого диапазона.
Далее, были проведены практические эксперименты, что бы понять, на сколько хорошо работает данная антенна, по сравнению с тем,что было установлено на моем участке ранее. Сравнение делалось между GP80m и антенной LW длинной 30м, настроенной с помощью СУ на диапазон 40-20м по приему полезного сигнала в условиях местных QRM
На трансивере положение Peam.Gain — OFF. Тест по шумам в дневное время.
1. GP80m — на уровне S9
2. LW — S6-7
3. ML — S0 (практически нет шума)
Тестирование сигналом удаленного маяка.Эксперимент проводился в дневное время.
В этом эксперименте, мне помог EW6X Юрий (TKS), который находился от меня за 100км в городе Новополоцк. Его передатчик работал на станционарную антенну, условленной мощностью в 5 и 50 вт.
Антенны по силе принимаемого сигнала при 5вт показали следующие результаты:
1. GP80m — RST-000 (даже не было признака на сигнал)
2. LW — RST-339 (сигнал читался с трудом на уровне шумов)
3. ML — RST-529 ( очень слабый сигнал, но читается на 100% !)
Все тоже, но при сигнале с мощностью 50вт.
1. GP80m — RST-239 ( читаемость сигнала менее 30% )
2. LW — RST-359 ( сигнал читается на 80% );
3. ML — RST-559 ( читаемость 100%, чисто и громко, вообще без шума при приеме! )
Таким образом, если проанализировать эти результаты, можно сказать, что рамка диаметром 2.2м показала весьма не плохие результаты как приемная антенна в условиях городсвких QRM! В тот день, днем проходил местный тест ES станций Эстонии. На магнитную рамку, при повороте её на Эстонию, принимались станции с весьма приличным, читаемым полностью уровнем, тогда как переключившись на Вертикал, из за шумов не было слышно ровным счетом ничего!
На сегодня, для меня это наилучший результат приемной антенны на диапазон 80м. В планах, сделать хорошую сборно — разборную крестовину, что бы антенна была технологически удобной к сборке по месту. Очевидно, что размер рамки диаметром в 3м, показал бы еще лучший результат, но размер можно увеличивать до определенных пределов, ввиду применяемого кабеля и возникающей погонной емкости при этом. (сказывается небольшой размер по изоляции у кабеля между центральной жилой и экраном кабеля) Если добавить в коробку СУ реле, то можно переключать данную рамку уже на два или три диапазона, не выходя из дома. Делать оперативную потом подстройку по частоту, не требуется.Полосы вполне хватает.
Антенна принимает с двух сторон, что свойственно любой рамочной антенне и имеет весьма заметную направленность. Так при повороте её на 90 градусов, я практически не смог принять ни одной станции Эстонского теста! Это нужно учитывать! При установки антенны на улице, высота её размещения над землей, практически не имеет значения.
P.S.Чуть позже,размещу на странице видео работы этой антенны.
январь 2021г.
73! de EW6T
 |  |  |
| Устройство приемной рамочной антенны | Настройка рамки на основе хулахупа диаметром 90см (Ver.1) | Настроенная антенна диаметром 90см на диапазон 80м (Ver.1) |
 |  |  |
| Диаграмма рамочной антенны | Рамка диаметром 2.2м настроенная на 80м диапазон (Ver.2) | Magnetic loop — RX antena (Ver.2) |
Рамочная приемная антенна на диапазон 80/40м
(Magnetic loop. Ver.3)
Набрав необходимый практический опыт по использованию рамочных магнитных антенн, не долго думая, было решено выполнить её на два диапазона, 80 и 40м, увеличив при этом геометрический размер самой рамки.
В сантехническую ПВХ трубу диаметром 0.5 дюйма и длиной 2м, был просунут кабель внешним диаметром 12мм. Рамка получилась общим размером 8.8 пог.м кабеля ( больше по длине, чем первый вариант на 2м ). Форма рамки — ромб. Такая форма проще, с точки зрения крепления её на мачте. Конструкция за счет ПВХ трубок получилась более жесткой.
Частота резонанса рамки установлена : 3515 кгц и 7020кгц.
Полоса по уровню SWR-2.0 , получилась порядка 30 кгц на диапазоне 80м и примерно 50 кгц, для диапазона 40м. На прием, рамка имеет практически уровень шума — ноль баллов и при повороте её, с некоторых углов, иногда шум приростает до 1 балла по S-метру! Разница по силе принимаемого сигнала относительно диапазонного Вертикала с емкостными нагрузками высотой 14м, для диапазона 80 м, составляет -3-4 балла, а для диапазона 40м, около -2-3 балла и часто сила сигнала в большей степени зависит еще от направленности самой рамки на сигнал корреспондента.
Источник
Антенна магнетик луп своими руками
Известно, что основными положительными свойствами антенны Magnetic Loop (укороченной рамочной антенны) являются малые линейные размеры, достатоно высокая эффективность излучения (почти как у полуволнового диполя), некритичность к высоте размещения относительно земли, возможность работы в нескольких диапазонах. Кроме того, такая антенна является отличным входным преселектором для приемного тракта, имеет низкие шумы в режиме приема, а в режиме передачи при использовании магнитной антенны снижается вероятность появления TVI.
Уже отмечалось, что магнитную антенну можно применять в нескольких любительских диапазонах. Однако с одновитковой антенной охватить весь KB диапазон не получится — на самых низкочастотных диапазонах КПД антенны будет очень низким. Принимать она, конечно, будет, т.к. запас усиления современного трансивера компенсирует низкий КПД антенны. Но для работы на передачу антенна, увы, — «нулевая»! Максимальный КПД антенна имеет при периметре вибратора, близком к 0.22λ. С уменьшением периметра снижается КПД.
Программа Loopcalc, которую разработал американский радиолюбитель Glenn C.Sperry, KI6GD, позволяет рассчитать ожидаемый КПД магнитной антенны. В табл.1 приведены результаты расчета КПД магнитных антенн различного диаметра, для настройки которых применяется вакуумный КПЕ емкостью 10—350 пФ.
В любительских условиях проблематично изготовить магнитную антенну диаметром более 2 м, поэтому расчет антенн на самые низко>частотные диапазоны не проводился. КПД дан по отношению к полуволновому диполю при условии изготовления вибратора магнитной антенны из медной трубки диаметром 15 мм.
Применив КПЕ с меньшей начальной емкостью, можно увеличить периметр вибратора, что приведет к повышению КПД. Кроме того, КПД имеет зависимость от диаметра излучающего вибратора и материала, из которого он сделан. Использование вибратора из металла с достаточно высоким удельным сопротивлением (алюминия, стали и т.д.) приводит к резкому снижению КПД антенны.
К сожалению, программа Loopcalc оставляет без ответов три очень интересных и немаловажных вопроса:
1. Как размещать антенну в пространстве?
2. Какую схему питания антенны предпочесть?
3. На какой высоте следует располагать антенну?
На рис.1 а—в показаны основные три типа многодиапазонных магнитных антенн, согласование которых с фидером осуществляется с помощью петли связи. Можно предположить, что различная схемотехника антенн внесет изменения в их рабочие свойства даже при одинаковой высоте установки и линейных размерах антенны.
Единственная широко доступная программа, которая могла дать ответы на поставленные вопросы, — MMANA-GAL. Во всех трех примерах антенн, показанных на рис.1, рассматривался квадратный излучатель периметром 5 м на высоте 2 м от земли, работающий в диапазонах 40, 30 и 20 м.
Результаты моделирования (табл.2—4) показали, что, исходя из критерия «цена/качество», для достижения оптимума вертикального угла излучения магнитной антенны она должна находиться на высоте в 0,1—0,15λ самого высокочастотного диапазона.
Значения КСВ в этих расчетах не столь важны. Меняя в модели периметр петли связи, можно добиться гораздо меньших значений КСВ, но усиление и диаграмма направленности антенны при этом практически не изменятся.
Из таблиц видно, что горизонтально расположенная магнитная антенна (рис. 1а) имеет максимальные потери. Потери в земле у этой антенны уменьшаются с увеличением высоты размещения. Устанавливать такую антенну для стационарной работы нет смысла. Однако, благодаря тому что такая антенна имеет идеальную круговую диаграмму направленности, она годится в качестве походной (рис.2) на коротковолновые ВЧ диапазоны.
Антенна с «верхним» питанием (рис. 1б) имеет более низкие потери, но меньше подходит для дальних радиосвязей. Угол ее излучения сильнее «задран вверх» по сравнению с антенной, в которой применяется «нижняя» схема питания (рис.1 в). Проигрыш по усилению незначителен.
Из результатов моделирования следует, что, конструируя стационарный вариант магнитной антенны, предпочтение следует отдать вертикальному расположению относительно земли, размещая КПЕ в верхней точке антенны (рис.3).
Когда же речь идет об антенне для диапазонов 80 и 160 м, то технически более правильным решением будет применение схемы «верхнего» питания с установкой КПЕ в нижней точке вибратора. Это облегчит доступ к нему и последующее техническое обслуживание.
Построив антенну с двухвитковым вибратором (рис.4), можно перекрыть любительские диапазоны от 40 до 10 м; на ВЧ диапазонах один виток шунтируется управляемым дистанционно реле (такую антенну предложил В.А.Пахомов, UA3AO).
К сожалению, при том же периметре вибратора усиление двухвитковой антенны на самом низкочастотном диапазоне уступает одновитковой. В табл.5 приведены результаты вычислений параметров антенны в программе MMANA-GAL.
Усиление антенны ушло далеко в отрицательную область, и она даже в теории проигрывает полуволновому диполю фактически балл. Весьма вероятно, что на практике данная величина вырастет в силу действия неучтенных программой параметров. Физика явления понятна — меньшая охватываемая антенной площадь ведет к меньшему усилению. Уменьшение КПД антенны — это своеобразная плата за компактные размеры и широкий рабочий диапазон.
Практические советы по изготовлению магнитной антенны
Магнитная антенна является укороченной. Действующие напряжения в вибраторе и напряженность электромагнитного поля, создаваемого антенной, весьма значительны. Чтобы избежать эффекта шунтирования антенны, механическая конструкция должна быть выполнена из диэлектрических материалов. Этому требованию отвечают стеклопластиковые рыболовные удилища. К сожалению, механическая прочность удилищ при долговременном воздействии атмосферных, ветровых и антропогенных нагрузок невелика. Следует усилить колена, обернув их минимум двумя слоями любой ткани, пропитанной эпоксидной смолой (эпоксидным клеем). Эпоксидная смола под воздействием УФ-излучения Солнца разлагается. Слой ткани с эпоксидной смолой следует покрасить любой морозо- и водостойкой краской. Многие краски проводят ВЧ токи, поэтому нельзя окрашивать конечные точки фиксации вибратора к несущей конструкции!
Вакуумный КПЕ имеет определенный вес. При диаметре излучателя 15—22 мм и толщине стенок до 1 мм механической прочности трубы будет недостаточно для долговременного удержания конденсатора. Необходимо продумать и применить в конструкции дополнительные штанги (рис.5) для разгрузки вибратора от веса КПЕ.
Дистанционный привод настройки КПЕ удобно осуществить двигателем РД-09 от аппаратуры КИП с коэффициентом редукции не менее 1/478 (один оборот вала редуктора за 42 с). Дело в том, что минимум КСВ наступает очень резко, и его легко «пролететь», если применять более скоростной двигатель. Крепление двигателя на несущей мачте показано на фотографиях. Там же помещен рисунок с реверсивной схемой управления, в которой задействовано электродинамическое торможение (рис.6). Электродинамическое торможение необходимо для ликвидации инерционного хода вала редуктора, которое изменит оптимальное значение емкости КПЕ.
Вал КПЕ соединяется с валом двигателя диэлектрической штангой. Следует смонтировать КПЕ точно напротив двигателя. Небольшие неточности в соосности КПЕ и двигателя устраняет механический демпфер. Это приспособление крепится на валу двигателя.
Конструктивно петля связи — это один виток медной трубки. Во многих руководствах диаметр витка рекомендуют делать 1/5 от диаметра вибратора. Разумнее поступить иначе и предусмотреть возможность изменения диаметра петли. Эти действия могут потребоваться при настройке многодиапазонной антенны с оптимизацией среднего значения КСВ по диапазонам.
Источник