magnetic loop powerpoint

Magnetic Loop
UBA-OST
1 april 2011

Deel 1 Wat is een Magnetic Loop? ON4RK Ronny

Deel 2 Metingen aan verschillende modellen ON5UE Danny

Deel 3 Wat kunnen we doen voor Alexander?
Geschiedenis




K.Patterson van de Army Signal Corps ontwikkelde de
magnetic loop voor het leger ten tijde van de Vietnam
Oorlog. Dit was in 1967.
Het was daar een succesvolle antenne. Klein en
gemakkelijk te transporteren.
In maart 1968 verscheen een artikel in QST waarin men de
ARRL’s poging beschreef om een gelijkwaardige antenne
te maken en te testen.
Ze gebruikten aluminium buis en de eerste testen waren
allesbehalve overtuigend. Nadien bleek dit te wijten aan de
hoge overgangsweerstand van de aluminium
verbindingen.



Daardoor viel de interesse voor deze antenne wat stil.
Enkele hams deden echter verder met hun experimenten.
Uit hun gepubliceerde artikelen bleek steevast dat ze een
hoge weerstand introduceerden en alzo een slechte
efficienty verkregen. Niettemin rapporteerden ze een
goede performantie.
Er bestonden ook geen wiskundige onderbouwde formules
die de Ham’s konden gebruiken bij hun experimenten.
Daardoor kon men de resultaten ook niet echt toetsen. Bij
een propagatie zal een slechte antenne ook werken.
Nu is deze antenne veel beter beschreven en gekend.
Waarom gebruiken we een
magnetic loop?




Wie in de stad, op een flat of een studio woont kan wegens
gebruik aan ruimte meestal geen dekametrische antenne
opstellen. De magnetic loop met een diameter van 1 tot 3
m is hier een valabele oplossing.
Hij is richtingsgevoelig en zijn rendement doet weinig
onder tegenover een dipool.
Hij dient ook niet te hoog opgesteld te worden. Het kan al
vanaf een goeie meter. Kan op een simpele steun zowel
op een conventioneel als op een plat dak geplaatst
worden.
Als ontvangstantenne is hij ruisarm wat in de stad zeker
een pluspunt is.




Het is een multiband antenne.
Het is ook een Stealth antenne. Bij moeilijke buren kan je hem
ergens wegmoffelen.
Ook binnenshuis onder de dakpannen doet hij nog zijn werk.
Kan zowel verticaal als horizontaal opgesteld worden, wat als
flatbewoner ook een voordeel is.

Kan ook vlug opgezet worden en snel opgeborgen worden.

Kan natuurlijk niet concureren met een beam.
Soorten loops

Loop antennes komen voor in verschillende vormen en soorten

volle golflengte resonante loops



Cubiqual quad
Tilted folded loop T2FD
kleine loops met een omtrek minder dan 1/3
van de golflengte of de magnetische loop.
Antennetheorie



Wanneer een parallel-LC-kring door HF-energie aangedreven
wordt krijgen we een electrisch veld over de condensator C en
een magnetisch veld over de spoel L. We krijgen een
elektromagnetisch induktie-veld in de omgeving van de kring.
Het bestaat uit een electrisch veld dat afneemt met de derde
macht tot de afstand van de kring. En een magnetisch veld die
afneemt met de tweede macht van de afstand.
Er is geen noemenswaardig stralingsveld rond zo’n kring.




Als we de structuur van de C en de
L wijzigen (uittrekken) bij een zelfde
LC waarde dan ontstaat er een
elektromagnetische straling die
zich voortplant in de ruimte. Zo
een stralende kring noemt men een
antenne.
De uitgerokken C bevindt zich over
de ganse lengte van de draad
(spoel).
De sterkte van het stralingsveld
neemt af met de eerste macht van
de afstand. Dus veel trager dan
het induktieveld die vlug verdwijnt.
In de onmiddellijke omgeving is het
induktieveld veel groter dan het
stralingsveld. We hebben er
belang bij om de verliezen van dit
veld zo klein mogelijk te houden.




Er ontstaat een capacitieve koppeling tussen antenne en de
grond als de antenne te laag hangt. Er wordt electrische
energie ontrokken wat het effectieve stralingsveld doet
verkleinen.
De afstand tot de grond bepaalt ook de stralingshoek van de
antenne.

Bij een dipool op 1/4λ is de opstralingshoek
veel groter dan bij 1/2λ.

Een lagere opstralingshoek is ook goed voor
DX.
Voor 10, 15 en 10 m is dit goed te doen.
Voor 40, 80 en 160 m kan een doorsnee amateur dit niet
waarmaken.





Om de electrische verliezen tegen
te gaan zouden we een antenne
moeten bouwen met minimaal
electrisch veld. Dit kunnen we door
dit in te sluiten in een capaciteit C.
Het inductie-veld moet terug groot
zijn anders geen straling.
We komen terug op de volgende
configuratie.
Het stralingsveld is hier
overwegend magnetisch vandaar
de naam .
Het electrisch veld is veel kleiner en
dus weinig koppeling met aarde of
omgeving. Hierdoor kan de
antenne laag opgesteld worden.


De maximale straling gebeurt in het vlak van de lus, rondom in
alle richtingen. Stelt men de antenne verticaal op dan straalt hij
onder alle hoeken. Aldus kan hij dan zowel voor korte als voor
lange afstand gebruikt worden.
Loodrecht op het vlak is de straling minimaal.
Eigenschappen van een magnetische antenne.

Stralingsweerstand

Verliesweerstand

Vorm van de loop

Doeltreffendheid

Rendement

Kwaliteitsfactor

L/C-verhouding

Doeltreffendheid
Stralingsweerstand

Equivalent schema

C = de afstemcondensator



L = de inductie van de
antenne
RL = de verliesweerstand
RR = de radiated resistance
of stralingsweerstand
Verliesweerstand

Bij gebruik van aluminium verhoogt RL met 160%
Rendement

De efficiëntie van een antenne is de verhouding tussen het
uitgestraald vermogen en het toegevoerd vermogen.
Kwaliteitsfaktor

De verliezen in de condensator dienen ook klein te zijn.

Niet eenvoudig daar de condensator afstembaar moet zijn.

Kwaliteitsfactor Q is ongeveer 1000 bij de magnetische loop.



Dus ook zeer smalbandig – enkele kilohertz – we moeten altijd
afstellen naar de werkfrequentie.
Sommige condensatoren gebruiken sleepcontacten. Deze zijn
niet te gebruiken wegens te hoge verliesweerstand. De ‘Split
Stator’ of ‘Vlindercondensator’ is het enige te gebruiken type
buiten de luchtledige types.
De afstand tussen de platen moet ook groot zijn. 100W in de
antenne steken kan spanningen opwekken van 5.000 V over de
condensator. 5 à 10 mm afhankelijk het type C.
L/C - verhouding
Vorm van de loop

Cirkelvormig, achthoek, vierkant,...

Opp. Cirkel = 0,785m²

Opp. Achthoek = 0,744m²

Opp. Vierkant = 0,616m²

Cirkel & achthoek beste keus
Doeltreffendheid


Hoe presteren deze antennes ten opzichte van andere
antennes?
De magnetic loop kan ook best radialen gebruiken om een
betere reflectie te krijgen. De lengte van de radialen is 2x de
diameter van de loop.
Vergelijking met een Yagi

Vergelijking met een dipoolantenne

Doeltreffendheid in de HF-banden

Enkele voordelen

Binnenhuisopstelling
Matching Circuits

Voor een single band antenne is de capacitieve koppeling een
zeer goede oplossing. Een SWR van 1.0:1 is mogelijk

De Gamma Match.

Dit is eigenlijk een autotransformator.

SWR van 1,1:1

Is gemakkelijk te maken, robust en goedkoop




Koppeling lus.
Ingewikkelder te maken. Veel gebruikt bij commerciële
antennes.
SWR 2.0:1 over meerdere banden.
De diameter van de koppellus is ongeveer 1/5 van de diameter
van de antenne
Capaciteit

Vacuum capaciteit

Duurste stuk van de antenne

Tegenwoordig vlot te verkrijgen op beurzen of via het internet
Split Stator - en Butterfly Capaciteit
http://www.qsl.net/mnqrp/Loop/Mag_Loops.htm
ON4CEQ Tony
De loop van Lier
Trombone capaciteit
Magnetic Loop Calculators
Literatuur

Small High Efficiency Antennas
by Ted Hart, W5QJR

Small Magnetic Loops from antenneX

Theorie van de magnetische antenne Gaston Bertels CQ-QSO 08-9/93

Magnetic Loop Antenna’s door ON4CEQ Tony

Richtbare magnetische antenne ON7TD Daniel

Magnetantennen, DJ1UGA Hans