NOUVELLE ANTENNE LOOP MAGNETIQUE

    500 watts de 40m à 10m  

(mise à jour le 18 mars 2016)

  Voici la description d'une antenne loop magnétique capable de fonctionner de 40m à 10m sans trous avec un TOS de 1/1 et 500 watts (300 watts sur 40m).

La réalisation est simple et robuste avec des matériaux de qualité.

Le cadre est réalisé avec des tuyaux de plomberie de 22mm de diamètre, le carré obtenu mesure 77cm de côté ce qui est très satisfaisant de 40m à 10m.

La télécommande consiste à faire basculer un interrupteur momentané dans un sens ou dans l'autre pour augmenter ou diminuer la capacité du condensateur variable. Cela offre l'avantage de pouvoir télécommander à plusieurs mètre le CV, voir 10m ou 20m et plus.

 Un TOS de 1/1 est garanti de 40m à 10m grâce au réglage de l'impédance par variation de la longueur de la boucle de couplage. Pour une utilisation sur des bandes assez rapprochées, cette manoeuvre n'est pas indispensable.

Le CV sou-vide offre l'avantage d'une souplesse et d'une précision d'utilisation naturelle de par son fonctionnement en multi-tours. Et, grâce à l'utilisation d'un motoréducteur de qualité, on augmente encore cette précision, rendant les réglages beaucoup plus souples et faciles pour l'utilisateur, au détriment de la  rapidité. Le moteur est prévu pour une tension de 24V, cependant, avec 12V, on obtien de très bons résultats. L'utilisation de deux tensions est intéressante: 24V pour les changements de bandes et 12v pour les réglages pointus. Le temps nécessaire pour passer du minimum au maximum de capacité sous 12V est de 2 minutes et 5 secondes, et il faudra 50 secondes sous 24V.

Le CV de 5pF à 100pF suffit de 30m à 10m, seule la bande 40m nécessite une capacité additionnelle de 150pF. Cette capacité est enfichée dans un connecteur militaire argenté à clips offrent une surface de contact correct. Cette capacité sera remplacée avantageusement par deux capacités de 300pF en série afin d'augemnter l'intensité les parcourant. Le connecteur type "banane femelle" est soudé sur le tube en cuivre . Les ouvertures situées en haut du cadre sont bouchées par soudage de pièces de cinq centimes d'euros.

 Une pièce carrée en plexiglass de 8mm d'épaisseur et de 4cm de côté est confectionnée pour faire le lien entre l'axe du CV (diamètre:12mm) et la motorisation. Un filetage en M3 se fait sous l'eau froide (pour éviter de casser le taraud en chauffant). 

Petit rappel: le rayonnement maximal se trouve dans le plan du cadre et non perpendiculaire au cadre. En effet, c'est le contraire avec une boucle onde entière. Eviter donc de se positionner à proximité immédiate à forte puissance.

                                                 Quelques mesures sur cette antenne:

 Ces mesures mettent en évidence le facteur Q qui diminue au fur et à mesure que l'on monte en fréquence.

                       Calculs de champs radioélectriques et distance de sécurité:

                                                      Magnetic loop antenna calculator:

Pendant la prises de photos ci-dessus, un QSO a été réalisé avec IZ5RLK et 30w (en raison de l'utilisation du TS480HX  sur batteries) sur 7.153 MHz. Mon signal était de 58 chez lui et lui passait 59 +20dB à Orange 84100. 

ANTENNE LOOP MAGNETIQUE QRO à GAIN

               Voici une nouvelle antenne loop magnétique « à gain » en raison de ses dimensions particulièrement importantes pour ce type d’antenne habituellement de très petite taille. De ce fait, elle fonctionne à merveille de 80m à 10m sans trou avec un facteur Q élevé, surtout sur les bandes basses, et un « return loss » voisin de -30dB ce qui est excellent pour ce type d’antenne.

1/ Les dimensions :

Le cadre est en tube de cuivre de 28mm de diamètre, offrant à cette antenne une meilleure résistance de rayonnement mais aussi une robustesse sans faille. Les côtés du carré, quand à eux, font 104cm chacun.

Le stub (en cuivre diamètre 10mm) dont le périmètre est réglable selon les bandes, à un diamètre allant de 28cm (pour les bandes basses) à 60cm (pour les bandes hautes). Ce réglage permet de régler l’impédance, et non la fréquence de rayonnement.

La hauteur, socle compris, fait 124cm. Le socle (49cm X 26cm) est démontable rapidement (pour le transport ou le portable) grâce à deux écrous papillon.

La planche verticale en pin massif qui supporte l’antenne mesure 9cm X 123cm X 9cm

2/ Le condensateur variable :

Le condensateur variable est un modèle Russe sous vide de 4pF à 250pF avec un isolement de 5kV permettant d’opérer de 40m à 10m sans trou avec plus de 300W. La faible capacité résiduelle permet une utilisation sur les bandes hautes avec un haut rendement, l’isolement de 5kV permet une utilisation en toute sécurité avec une puissance de plus de 300W (des essais ont été fait avec 400w sans problème observé). Une capacité additionnelle de 470pF 15kV (Russe aussi !) se branche sur des fiches banane femelles encastrées dans le tuyau, pour la bande 80m uniquement.

Le CV est motorisé par un système professionnel de qualité avec une démultiplication (marque Airpax) télécommandable à distance avec une batterie de 12V (6V à 24V possible), permettant un réglage souple en toute sécurité.

Un flector en stéatite  isole le CV du moteur efficacement.

L’ensemble moteur + flector + CV est fixé sur la planche support via une plaque en Ertalon de 20cm X 7cm épaisseur 18mm.

La liaison du CV à l’antenne s’effectue avec de la bande de laiton de 15mm de large.

Le réglage du CV permet le réglage de la fréquence de rayonnement et non de l’impédance.

3/ le stub de réglage :

Le périmètre de la boucle de couplage est réglable, le tube de cuivre de 10mm de diamètre coulisse au niveau du point froid (masse de l’antenne) à l’intérieur d’un morceau de tuyau de cuivre de 12mm, et est immobilisé par deux vis en inox, avec un peu d’habitude, le réglage est facile et rapide selon les bandes.

  Le point chaud, quand à lui, est maintenu par un renfort, une petite pièce usinée dans de l' Ertalon.

4/Les premiers essais :

L’antenne étant au rez-de-chaussée de la maison, posée par terre dans le shack, des QSO confortables ont été établis sur la bande 40m dans les départements voisins en QRP 5W, dans toute la France avec 100W et dans les pays voisins avec 300W (Suisse, Allemagne et Belgique), l’expérimentation continue…

Voici les relevés à l'analyseur Mini VNA pour cette antenne:

  Enfin, le prix de revient d'une telle antenne avoisine les 250€, entre la matière première (environ 75€ de cuivre) et le CV sous vide, le support CV, le système de motorisation et démultiplication.

        AUTRE ANTENNES LOOP MAGNETIQUES:

Voici la description de deux antennes VHF prévues pour une même fréquence de résonance et de tailles différentes, c’est juste une application ou une adaptation de l’antenne boucle à la bande VHF alors que cette antenne est plutôt réservée aux bandes HF, notamment et surtout par les américains.

Le principe est simple : c’est un circuit oscillant avec une self (la boucle principale) et un condensateur. La petitesse de l’ensemble pour la bande VHF en fait un petit « bijoux » en cuivre, qui pourrait presque servir de boucle d’oreille (hi !). Une deuxième boucle plus petite vient servir la première en assurant un couplage. Bien que les longueurs et diamètres ne soient pas critiques, j’ai essayé de reprendre ¼ de la longueur d’onde pour la plus grosse (soit 42cm de longueur ou 13,5cm de diamètre) et 1/10 de la longueur d’onde pour la plus petite (soit 20cm ou 6,5cm de diamètre)

Pas de consigne particulière si ce n’est d’apporter un soin particulier aux soudures et de se fier aux photos jointes. Pas besoin de chauffer le cuivre pour le cintrage, vu le faible diamètre des selfs, utiliser un tuyau en PVC de 100mm et 50mm comme base de cintrage et ajuster ensuite à volonté jusqu’à l’obtention des dimensions désirées.

Fournitures :

-          62cm de tuyau de cuivre de 6,5mm (provenance chute d’origine climatiseurs)

-          Deux fiche BNC chassis femelle argentées

-          Fil de cuivre en 6 carré mono brin (argenté, c’est mieux)

-          Fil de cuivre 2,5 carré mono brin

-          Condensateur variable 1 à 10 pF ou 1 à 15 pF

-         Un analyseur d’antenne pour visualiser fréquences, pertes et impédances

Voici donc de quoi se mettre sous la dent pour les longues soirées d’hiver, le rendement de ces antennes est impressionnant si l’on considère le rapport gain/taille de l’antenne qui est vraiment à la hauteur des efforts apportés à la réalisation. La directivité est  dans le sens du plan de la boucle principale et non perpendiculaire à cette dernière (contrairement à pas mal d’articles écrits un peu trop vite)…

On peut pousser un peu la plaisanterie en ajoutant des éléments parasites à la bonne distance de l’élément radiateur.

Observation : le rendement est bon mais en plus, la sélectivité est très bonne, le « Q » pour la plus grande est de 211 et  pour la plus petite : 327 ! (voir les relevés au mini VNA)

                         L'antenne et le Mini VNA                               L' antenne en place sur le Yaesu FT60, reçoit de R2 de Gigondas 84

Voici une autre réalisation qui fonctionne de 14mHz à 29mHz sans trou pour une puissance maximum de 30w. Le condensateur variable est motorisé: moteur de tournebroche avec une pile de 1,5V déportée dans un petit boitier doté d'un inverseur ON/OFF/ON momentané pour changer de sens. Le moteur de tournebroche est déja démultiplié mais j'ai rajouté en plus un démultiplicateur de rapport 1/6 pour rendre le réglage (déja très pointu) encore plus souple. Le système est rendu étanche pour subir les intempéries sans problèmes, l'antenne a séjourné  pendant une longue période en haut du pylone, les résultats sont les mêmes qu'au sol, en effet, elle fonctionne aussi bien car le sol n'a aucune influence sur son rendement, le seul interet est de pouvoir la faire tourneravec le rotor et d'observer un effet directif dans le plan de l'antenne et non perpendiculaire au cadre comme on pourrait s'y attendre.

Une capacité de petite valeur en série sur la petite boucle de couplage est parfois nécessaire pour ramener l'impédance à 50 ohms, la tension en ce point étant faible, une capa de 65v suffit.

 L' antenne en haut du pylone. Avec 20w sur 20m, on peut contacter la France entière dans ces conditions.

     Voici deux antennes, dont une multibande (3,5 MHz à 30MHz) et une monobande pour le 40m

                                                                 FABRICATION F4EOH 

1/ L'antenne monobande 40m:

   Cette antenne peut fonctionner en émission et accepte 200W sans problème. La capacité principale se fait avec du coaxial RG213 enroulé autour de l'axe vertical, le diélectrique étant le diélectrique du coaxial. L'effet selfique ne gène en rien, ni le fonctionnement, ni l'effet directif de l'antenne. La capacité de réglage (pour couvrir la totalité de la bande 40m) est en fait une torsade de 5cm X 2 environ de cable rigide d'électricité 2,5mm2 soudé en bout de coaxial, l'un étant soudé sur l'ame et l'autre sur la tresse. Les deux bouts de fils étant séparés en V: diminution de la capa (pour le haut de bande 40m), lorsqu'ils sont torsadés: augmentation de la capa (pour le bas de bande).

Le cuivre utilisé vient de chez Brico "machin", c'est une couronne de 4,50m  pour liaison climatisation avec deux tuyaux: un de 9,52mm de diamètre (boucle principale) et 6,35mm de diamètre (pour la boucle de couplage), prix: 29 euros.

Les diamètres des boucles ne sont pas critiques, mais la miniaturisation de l'antenne ci-dessus est spectaculaire (44cm!) et m'a permis de faire QSO dans toute la France avec 200w.

Petite astuce: il est interessant de prévoir un système coulissant pour pouvoir faire varier le diamètre de la boucle de couplage, afin d'afiner l'impédance et régler pour un TOS minimum. Souder franchement après réglages. Pour ce travail, un analyseur d'antenne est bien précieux.

             Ci-dessus, un relevé de cette antenne au mini VNA, on notera un facteur Q de 107 et un ROS proche de 1/1 sur la fréquence de résonnance 7,075.84 MHz !

2/ L'antenne multibande 3,5 MHz à 30 MHz:

Ceci est une antenne pour la réception, car elle utilise une capacité variable provenant d'un poste de radio. La valeur de cette capacité est de 2 X 480pF en parallèle (soit 960pF) ce qui permet une écoute de 7 MHz à 30 MHz. Pour une écoute sur la bande 80m, il suffit de rajouter une petite capacité additionnelle sur le dessus, au niveau des fiches banane femelles. La valeur trouvée ici est une cpacité de 680 pF au mica (le mica est plus stable en température mais une capacité céramique peut faire l'affaire). Deux abaques (avec ou sans capacité additionnelle) sert au réglage rapide, on affine ensuite "à l'oreille". L'heureux possésseur (F0GMY) de cette antenne se régale à décoder des images DRM sur la bande 80m ainsi que divers modes numériques sur d'autres bandes, et écoute la phonie dans d'excellentes conditions.

L'assemblage et le maintien des boucles se fait avec des bouts de tuyau PVC de 32mm de diamètres offrant une robustesse qui permet d'installer l'antenne sur un mat ou un pylone. Pouvoir la faire tourner avec un petit rotor serait un plus pour aprécier l'effet directif.

   L' ANTENNE LOOP MAGNETIQUE DE LOIC F4GHA

de 20m à 10m: