Zasada działania i zakres częstotliwości
Antena ta wykorzystuje magnetyczną składową fali elektromagnetycznej, a nie jej składową elektryczną.
Główna pętla sprzęgająca działa jak transformator, który przekazuje energię z kabla koncentrycznego do większej pętli.
Pętla rezonansowa wtórna pełni rolę cewki indukcyjnej, która w połączeniu z kondensatorem zmiennym tworzy obwód rezonansowy LC. Antena ma bardzo wysoką wartość współczynnika dobroci Q, co oznacza, że jej pasmo przenoszenia jest wąskie. Za każdym razem, gdy zmieniasz częstotliwość, musisz dostosować ustawienie kondensatora zmiennego, aby antena pozostała w stanie rezonansu.
Zakres częstotliwości: Teoretycznie można ją skonstruować do pracy w zakresie częstotliwości HF od 3 do 30 megaherców, a nawet w zakresie VHF. Najlepsze efekty uzyskuje się jednak w zakresie od 7 megaherców (pasmo 40 metrów) do 28 megaherców (pasmo 10 metrów). Głównym ograniczeniem jest to, że obwód pętli powinien wynosić od około jednej dziesiątej do jednej czwartej długości fali, aby urządzenie działało prawidłowo jako pętla magnetyczna.
Porównanie z anteną o pełnych wymiarach lub anteną dipolową
– Wymiary: Pętla magnetyczna ma bardzo zwartą budowę – jej średnica wynosi około 1 metra dla pasma 40 metrów. Dla tego samego pasma antena dipolowa ma długość około 20 metrów.
– Pasmo przenoszenia: W przypadku pętli magnetycznej jest ono bardzo wąskie i wymaga częstego dostosowywania ustawień. Antena dipolowa ma znacznie szersze pasmo.
– Zakłócenia: Pętla magnetyczna jest mało wrażliwa i odporna na zakłócenia elektryczne. Antena dipolowa odbiera ich znacznie więcej.
– Wydajność: Pętla magnetyczna charakteryzuje się niższą wydajnością, zależną od użytych materiałów. Wydajność anteny dipolowej jest bardzo wysoka.
– Wysokość montażu: Pętla magnetyczna działa prawidłowo nawet blisko powierzchni ziemi. Antenę dipolową należy zamontować na odpowiedniej wysokości, co najmniej połowy długości fali.
Podstawowe wzory konstrukcyjne
Głównymi parametrami są obwód pętli oraz pojemność kondensatora.
Zaleca się, aby obwód pętli nie przekraczał jednej czwartej długości fali odpowiadającej najwyższej planowanej częstotliwości pracy.
Rozmiar pętli sprzęgającej zazwyczaj wynosi jedną piątą średnicy pętli głównej.
Zalety i wady
Zalety:
– Łatwość przenoszenia – idealna do wypraw, aktywacji wysp lub do użytku w mieszkaniach.
– Naturalne filtrowanie – wąskie pasmo przenoszenia pozwala odseparować pożądane sygnały od zakłóceń.
– Nie wymaga dużego układu uziemiającego.
Wady:
– Wysokie napięcie – nawet przy mocy wejściowej od 10 do 20 watów, napięcie występujące na kondensatorze może osiągnąć wartości rzędu tysięcy woltów.
– Niższa wydajność w niższych zakresach częstotliwości, na przykład w paśmie 80 metrów.
– Konieczność częstego dostosowywania ustawień – nawet niewielka zmiana częstotliwości wymaga korekty.
Etapy budowy
1. Przygotuj podstawowe materiały: rurę miedzianą oraz kondensator zmienny z przerwą powietrzną.
2. Wykonaj pętlę główną: zginaj rurę miedzianą w kształt koła, a na jej końcach zamontuj kondensator zmienny.
3. Wykonaj pętlę sprzęgającą: mniejsze koło z kabla koncentrycznego lub drutu miedzianego, o rozmiarze wynoszącym jedną piątą rozmiaru pętli głównej.
4. Montaż: umieść pętlę na konstrukcji z materiału izolacyjnego, z dala od dużych elementów metalowych.
5. Dostrajanie: ustaw urządzenie nadawczo-odbiorcze na wybraną częstotliwość, obracaj elementem regulacyjnym kondensatora, aż poziom zakłóceń będzie najwyraźniej słyszalny; użyj miernika współczynnika fali stojącej, aby uzyskać jego najniższą wartość.
Obliczenia dla pętli magnetycznej do pracy w paśmie 40 metrów
Dla zakresu od 7 do 7,2 megaherców docelowy obwód pętli wynosi około 4 metrów.
Dane techniczne pętli głównej:
– Obwód: 4 metry
– Średnica: około 1,27 metra
– Materiał: rura miedziana o średnicy co najmniej pół cala
– Wymagana pojemność: od około 60 do 150 pikofaradów
Dane techniczne pętli sprzęgającej:
– Rozmiar: jedna piąta średnicy pętli głównej
– Średnica: około 25 centymetrów
– Położenie: dolna część konstrukcji, po przeciwnej stronie względem kondensatora zmiennego
Ważne uwagi dotyczące kondensatora zmiennego:
– Występuje na nim wysokie napięcie – przy mocy 10 watów może ono wynosić od 2 000 do 3 000 woltów.
– Zaleca się stosowanie typów konstrukcyjnych motylkowych lub kondensatorów próżniowych.
Praktyczne kroki budowy:
1. Przytnij rurę miedzianą na długość 4 metrów i zginaj ją w kształt koła.
2. Przygotuj obudowę, umieść w niej kondensator zmienny i podłącz końce rury do jego zacisków.
3. Zbuduj konstrukcję nośną z rur z tworzywa sztucznego.
4. Zamontuj pętlę sprzęgającą w dolnej części konstrukcji.
5. Ostateczne dostrajanie za pomocą analizatora wektorowego – obracaj elementem regulacyjnym, aż współczynnik fali stojącej osiągnie najniższą wartość przy częstotliwości 7,05 megaherców.
Uwagi dotyczące bezpieczeństwa:
Nie dotykaj pętli głównej ani kondensatora podczas nadawania – napięcie w tych elementach jest niebezpieczne, nawet jeśli używasz niewielkiej mocy.
Obecnie wykonanie kondensatora zmiennego jest łatwiejsze dzięki dostępności precyzyjnych maszyn do cięcia laserowego.
