De magnetische loop antenne
De magnetische loop antenne
| Een bijzondere antenne zeker geschikt voor mensen met weinig ruimte. Binnenshuis kandit type gebruikt worden, maar zeer veel zorg moet genomen worden om interferentie met andere huishoudelijk toestellen te voorkomen. TV kijken vooral kan in het gedrang komen. Klein ruimte zegt betrekkelijk zwakke signalen;, maar daar staat tegenover dat de bandbreedte zeer smal is en daardoor er een groot ontvangst comfort ontstaat. Bij het beluisteren zal U verbaast staan dat een zwak signaal toch zo confortabel kan zijn. Alles heeft zijn prijs: tunen maar dan behoorlijk is .... de regel tot succes. |
|
|
|
Een voorbeeld staat links afgebeeld. Het is een commercieel type met het nadeel nogal prijzig. Daarom loont ook hier zelfbouw. Door de zware tuner kan dit type over een betrekkelijk grote band gebruikt worden. Opvallend is de afmeting. De omtrek is maar 1/10 van de golf lengte. Omdat het magnetisch veld hier voor de omzetting naar RF zorgt noemt men deze "magnetisch". Het component van het veld is in tegenstelling met de meeste antennes magnetisch. |
Definitie : |
|
| De magnetische antenne van het type "loop" wordt door een cirkelvorm opgebouwd zodat de omtrek, zoals gezegd kleiner dan een teinde deel van de golflengte is. Kleiner kan ook daar een capaciteit die de tuning verzorgt onontbeerlijk is. Capaciteit EN spoel vormen een afgestemde kring. De frequentie moet deze van wat uitgezonden wordt zijn. |
|
Hoe kan men dit bekijken ? |
|
|
|
Links zoals de antenne werkelijk eruit ziet. Rechts het equivalent schema. Niet moeilijk, we hebben hier met een parallel kring te maken. De regelbare condensator zal het geheel op de gewenste frequentie doen trillen. Kijk goed er is hier (nog) geen voorziening van voeden. |
| Mooi rond oogt mogelijk beter maar is niet echt nodig. Andere vormen kunnen en vindt men dan ook terug. Onderaan ziet U een militair type van zo een antenne in een andere vorm. | |
| Eigenschappen van een "loop" antenne : |
|
| De welingewikkelde formules moet U er maar bijnemen. | |
| De straling | |
| de straling van een magnetische antenne eruit. Waar zou dat u aan doen denken. Niks nieuw dus? Toch niet want de veldlijnen zijn Magnetisch. Merkt U toch een verschil dan is dat de vorm NU NIET meer loodrecht op de antenne staat. Probeer de dingen toch ruimtelijk te zien.. |
|
|
|
Maximaal is de winst vooral in het vlak x-y van de wikkeling. De magnetische lijnen snijden door het vlak van de spoel( één wikkeling). |
| Bekijk nu uit een andere hoek en de "loop op twee verschillende plaatsen. | |
|
|
In het rood de kader van de "loop" maar van boven bekeken. De zender wordt door de groene tekst voorgesteld. We houden ons nu niet met de polarisatie bezig. De concentrische cirkels zijn de magnetische velden. De maximum flux of veldlijnen zien we in geval 1 door de "loop" gaan. Bekijken we geval twee dan merk je weinig veldlijnen (bijna geen) door de loop gaan. Geval 2 levert minimaal signaal op en 1 het maximaal. Tussen geval 1 en 2 in gaan we geleidelijk van een toestand naar de andere over en zal het signaal eveneens geleidelijk veranderen. Een beetje visuele voorstelling en U vat het verband met voorgaande tekening. |
| Weerstandvan stralen. | |
| Een bijzondere eigenschap is de wel zeer kleine stralingsweerstand van dit type antenne. Orde van grootte: Ω. Vergelijk dit maar met deze van een dipool , 75 Ω. Hierkan het wat moeilijk worden. U mag gerust in dit hoofdstuk een sprong maken. |
|
| Waarde van de weerstandt: n = aantal wikkelingen D = diameter in m F = Frequentie in MHz |
|
| Hebt U er zin in maak dan een aantal simulatie van berekeningen. U gaat steeds op zeerkleine waarden van weerstand uitkomen. Ja men zou het kunnen vergeten, Wie kleine weerstands waarden zegt, zegt ook grote stromen. Deze zeerkleine weerstand heeft zijn gevolg voor het rendement. |
|
| Rendement van de "loop" | |
| Volgende formule geeft dit weer : RR = weerstands waarde in Ω Rp = waarde van de verliezen in Ω |
|
| ie zegt stroom doorheen een weerstand (ook al is die zeer klein) betekend zekere verliezen. Door de "loop" weerstand klein te kiezen werkt men deze verliezen tegen. Dit betekend een stijve loop van zeer dikke draad of zelf in platte staaf vorm (om te kunnen plooien). |
|
| Verlies weerstand | |
| Rp in Ω n : aantal wikkelingen D = diameter van de loop in m d = dikte van de draad in cm |
|
| Ten einde de verliezen zo klein mogelijk en het rendement zo groot mogelijk te maken kunnen we het aantal windingen klein houden of slechts één. De diameter van de geleider groot maken verbetert ook de zaak. Wenst men toch op lagere frequenties uit te komen dan is meer dan één wikkeling gezien de omvang noodzakelijk. |
|
| Spoelwaarde van de "loop" | |
| L in μH n : aantal wikkelingen D = diameter van de "loop" in m d = diameter van de geleider in cm Belangrijk : Ln is het natuurlijk log (getal e) |
|
| Inductantie van de "loop" | |
| Met Xl in Ω F in MHz L in H |
|
| Capaciteit voor afstemming | |
| Met C in Farad F in MHz |
|
| Kwaliteit factor Q | |
| Uit deze formule zien we dat Q wel zeergroot moet zijn. Opgepast, hierdoor onstaan zeer hoge overspanningen welke zelfs voor lagere vermogens minstens onaangenaam kunnen zijn. De condesator moet hierop berekend zijn of slaat gewoon door. Hierdoor is deze laatste duur en omvangrijk. Zie ook het hoofdstuk afgestemde kringen |
|
| Spanning over deze condensator | |
| Q bepaald deze spanning maar volgt het aangelegde vermogen , zoveel zal wel duidelijk zijn. Enorme spanning opslingeringen zijn normaal gezien de Q factor en ook het vermogen. |
|
| Al deze formules hier zijn eerderals illustratie bedoeld. Wat telt is dat U enkele dingen begrijpt en de gevolgen.
De "loop" antenne is een parallel kring. De "loop" is een eerder kleine spoel met zeerkleine weerstandwaarde. Hierdoor zal om op een RF frequentie te kunnen trillen de capaciteit groot zijn. Weerstand betekend verliezen en moet zo klein mogelijk gehouden worden. Dus de spoel zal redelijk massief van constructie zijn. De elementen maken dat de Q Factor zeer groot is en er zeer grote overspanningen in de antenne kunnen ontstaan. Dit is niet gezond en daarom is voorzichtigheid in eerste instantie geboden. De grote Q zorgt voor een zeer grote selectiviteit. Het afstemmen is daarom moeilijk. |
|
Een mogelijke manier om deze antenne af te stemmen:
|
|
| Aanpassing aan de 'antenne : |
|
|
|
|
| Het geheel in deze eerste fig werkt ongeveer als een transfo De inductieve koppeling is duidelijk te zien. De antenne zelf is de secundaire. Door plaatsen van de kleine lus kan de voeding impedantie geregeld worden. |
De verbinding van het contact punt op de lus van de antenne wordt zodanig gekozen dat de impedantie's overeen stemmen. |
|
|
|
| De voor en de nadelen van dit type antenne : |
|
| Men kan er niet naast kijken, de omvang van deze antenne is duidelijk zichtbaar. Gezien de werking steunt op magnetisch veld is het mogelijk om de plaats dicht bij de grond te kiezen. Geen extreme klimpartij. U weet toch nog dat de hoogte van de dipool als voorbeeld sterk de hoek van stralen bepaald. De aarde zal minder van het RF opnemen. U kan deze antenne op zolder onder dak plaatsen maar toch kan U zich verwachten aan de keerzijde. Mirakels bestaan dus niet. De directiviteit van de "loop" heeft voor en ook nadeel. Om goed te zijn zou de antenne draaibaargemonteerd moeten zijn . Op papier lijkt de antenne eenvoudig. Mechanisch in de praktijk kan de nodige problemen scheppen. Om het redement gunstig te houden moet aan de mechanica eisen gesteld worden om toch maar een kleine eigen weerstand te bekomen (zie ook "skin effect". Gezien de Q factor zeerhoog moet zijn worden er hoge eisen aan de afstem condensator gesteld. Met een weinig RF vermogen komt men snel tot overspanningen van 5000 à 10000V maar moetook onder dezeomstandigheden regelbaar zijn zonder van Uw stoel te vallen. Om zelfde reden van Q is de bandbreedte zeer smal en dat kan zowel een voor als een nadeel zijn. Het is maar hoe je de zaakbekijkt. Regelen is een moeilijke taak. Afstands regeling wordt hier gebruikt ook om reden van plaats van de condensator. Al bij al de moeite waard. De antenne is asymmetrisch en de mantel van de coax zal als antenne kunnen dienen. De hoge stromen zijn van dien aard dat het er niet eenvoudiger wordt. Kijk uit dat de buren nog TV kunnen kijken. |
|
| Veiligheid : |
|
| Men kan het niet genoeg herhalen, opgepast deze antenne kan bijten. Tijden uitzenden blijf overal van af. Het magnetisch veld is relatief zeerhoog en niet erg gezond om in de directe omgeving van de "loop" te gaan staan. Het in gebruik zijnde vermogen moet U doen nadenken. |
|
|
|
|
| Er valt nog veel te vertellen over deze antenne die niet echt frequent gebruikt wordt juist omdat het niet evident is. Voor ontvangst vroeger jaren was dit type vrij veel in gebruik. Geen vermogen waar je je kon aan verbranden of erger, de directiviteit omdat geplaatst bij de ontvanger de antenne eenvoudig kon draaien en storing minimaal. De spoel bestond uit eer groot aantal wikkelingen gezien de lage frequenties waarop geluisterd werd. Aan U de keuze, 't is maar datje op de hoogte bent.i... |
Bij de militairen