hamradioshop.ro
Articole > Echipamente si constructii radio Litere mici Litere medii Litere mari     Comentati acest articol    Tipariti

Proiectarea şi calculul antenelor magnetice

Cristian Colonati YO4UQ

 

                Restricţiile majore apărute în ultimul timp în legătură cu instalarea unor antene pentru emisiunile de radioamator, în mod special în aglomerările urbane şi pe terasele superioare ale locuinţelor din ansamblurile de blocuri face oportună realizarea unei soluţii alternative pentru continuarea activităţii.

                Situaţia nu este nouă în YO şi nici pe “mapamond”. În unele comunităţi, firele, catargele, pilonii sau alte asemenea construcţii nu sunt agreeate (autorizate) din motive care ţin de ambientul pisagistic. În aceste cazuri antenele trebuie să fie „discrete” şi să nu deranjeze ambientul vizual şi nici pe cel electromagnetic (BCI, TVI) de nici un fel.

                Interesantă este remarca lui WR1B Larry în articolul din QST July 2013 pag. 51 privind revenirea interesului pentru antenele magnetice în State. De asemeni în QST Nov 2013 pag. 35 este prezentată şi realizarea lui Cristian Păun WV6N pentru două antene magnetice pentru puteri mari. Fericiţi cei care dispun de un perimetru privat în urban sau în rural în care pot construi, testa şi utiliza antene.

                În acest context de împrejurări execelenta lucrare a lui Florin (YO8CRZ – VA7CRZ), un „manual elevat” cu multiple menţiuni teoretice şi ale fenomenului fizic, cu realizări practice proprii remarcabile în domeniul antenelor, m-a îndemnat să reamintesc “citadinilor” o posibilă soluţie alternativă rezonabilă de a putea să-şi continue activitatea în traficul de radioamator.

                Cu o preocupare relativ îndelungată pentru antenele magnetice şi analizând o mică parte din bogatul material existent pe Internet am crezut că este bine să fac o expunere asupra proiectării corecte a unei astfel de antene şi de ce nu la înţelegrea funcţionării şi a fenomenului fizic. Pentru cei interesaţi am anexat şi o bibligrafie minimală.

                La fel ca o fată frumoasă o antenă trebuie să fie elegantă, uşoară, eficientă şi în special economică. Dacă este şi “bogată” poate fi chiar “directivă”.

                Am încercat să aduc în aceiaşi matcă, într-un program de proiectare foarte uşor de utilizat (în două variante ale pachetului Excel_2003 şi Excel_2007) antenele realizate din ţeavă de cupru sau de aluminiu cu posibilitatea de comparaţie imediată a parametrilor funcţionali. De asemeni este asigurată posibilitatea de efectuare a calculelor de proiectare pentru formele geometrice cele mai convenabile unei amplasări şi instalări comode: patrat, hexagon, octogon, cerc. De asemeni pentru benzile inferioare se prezintă soluţia unor antene magnetice cu mai mult de o spiră şi posibilitatea de a analiza eficienţa şi oportunuitatea lor.

                Combinaţia multidisciplinară între calculatoare, programe de comunicaţii digitale şi telegrafice, transceivere folosite la puteri modeste 30 – 50 watt şi antenele magnetice, mi-au permis să rămân activ în benzile superioare 10 – 28 MHz, să lucrez în multiple concursuri şi chiar să realizez DX-uri interesante.

                Chiar dacă pentru unii expunerea mea detaliată li se va părea prea complicată (din punct de vedere al formulelor) sau chiar neinteresantă, probabil vor fi tineri preocupaţi de înţelegerea unor fenomene fizice şi surprinderea lor cantitativă în programe de calcul.

                Din punctul meu de vedere o antenă magnetică este un adevărat laborator” de înţelegere practică şi la îndemână a fenomenelor electromagnetice caracteristice funcţionării antenelor. Nu trebuie spaţiu mare, nu sunt necesari piloni sau catarge, se pot face uşor măsurători şi reglaje în casă sau pe balcon pentru soluţiile constructive obişnuite.  Cele câteva materiale sunt: câţiva metri de ţeavă de cupru sau de aluminiu, un condensator variabil şi de asemeni câţiva metri de cablu coaxial. Pentru benzile superioare este suficient un cerc de 60 ÷ 100 cm şi aparatura clasică a unui radioamator, un transceiver şi un reflectometru (SWR) pentru controlul raportului de unde staţionare şi regajul adaptării. Cu puţină bunăvoinţă, utilizarea programului de proiectare şi interpretarea corectă a rezultatelor vă vor ajuta la alegerea celei mai convenabile soluţii.

                O antenă magnetică poate deveni o excelentă lucrare de laborator pentru studenţii şi tehnicienii din specialităţile de radiocomunicaţii. Din punct de vedere teoretic şi matematic, la nivel superior şi mediu, antena magnetică este foarte bine documentată. Antena magnetică circulară a fost simulată şi cu programul 4NEC2 de către KP4MD Carol (YL) cu concluzii foarte bine documentate (vezi bibliografie 14).

                Poate într-o expunere viitoare vom face o analiză a programelor de proiectare pentru antene magnetice disponibile pe Internet. Putem semnala încă de pe acum principalele programe de proiectare accesibile precum şi autorii lor: OH2SV, AA5TB, 66pacific.com, DG0KW menţionaţi şi în bibliografie. Fiecare dintre acestea cuprind un număr mai mare sau mai mic de parametrii de funcţionare relevanţi şi unele dintre ele au chiar anomalii de interpretare inexplicabile pe care eventual le vom comenta într-un viitor articol.

                Şi acum cu permisiunea voastră putem trece la treabă urându-vă succes la testarea programelor.

 

Simboluri, unităţi de măsură, constante universale şi de material:

                L              [μH]       Inductanţa

                D             [m]         Diametrul antenei circulare sau diametrul cercului circumscris al antenei poligonale

                De           [m]         Diametrul echivalent al poligonului De=p/π

                d             [m, cm]                Diametrul conductorului (tub,ţeavă)

                b             [cm]       b=d diametrul conductorului în formulele din Antenna Book Ed. 18 pag. 5-4

                p             [m]         Perimetrul antenei notaţie generală

                pp            [m]         Perimetrul patratului

                ph            [m]         Perimetrul hexagonului

                po            [m]         perimetrul octogonului

                pc            [m]         Perimetrul cercului

                a              [m,cm] Latura poligonului

                r              [m]         Raza conductorului r=d/2

                q             [mm,m]Perimetrul circular al conductorului q=π.d

                s              [m]         Lungimea inductanţei în cazul muti spire

                N             [nr]        Numărul de spire

                A             [m2]       Aria antenei

                C             [pF]        Capacitatea totală

                Cd            [pF]        Capacitatea distribuită

                Ca            [pF]        Capacitatea de acord

                f              [Hz,MHz]             Frecventa

                λ              [m]         Lungimea de undă λ=300/f unde f [MHz]                             

                Xl             [Ω]         Reactanţa inductivă

                Xc            [Ω]         Reactanţa capacitivă

                Rr            [Ω]         Rezistenţa de radiaţie

                Rs            [Ω]         Rezistenţa specifică

                Rp            [Ω]         Rezistenţa de pierderi

                δ             [mm]     Adâncimea de pătrundere în material a curentului de HF

                η             [%]         Randamentul, eficienţa antenei în punctul de alimentare

                K             [dB]       Coeficient de comparaţie cu antena ideală

                Q             [ - ]         Factorul de calitate pentru X/2 din X la rezonanţă

                BW         [kHz]     Lărgimea de bandă, banda de trecere la -3dB

                Uef          [V]          Tensiunea eficace pe condensator la rezonanţă

                Uvv         [V]          Teniunea la vârf pe condensator la rezunanţă

                I               [A]          Curentul prin bucla principală

                P             [W]        Puterea de RF la intrarea în antenă

Transformarea principalelor unităţi de măsură întâlnită în aplicarea formulelor de calcul.

                                [μH] = [H]. 10-6

                                                [pF] = [F]. 10-12

                                [cm] = [m]. 10-2

                                [mm] = [m]. 10-3

                                                [Hz] = [MHz]. 106

                                [Mm] = [m]. 106

                                [S] = [Ω]-1

Constante universale şi de material

                c = viteza luminii = 300 [Mm/s] = 299.792.458 [m/s]

                μ0 = permeabilitatea vidului (aer) = 4 [H/m]

                ε0 = permitivitatea vidului (aer) = 8,854.10-12 [F/m]                                                  

                η0 = impedanţa caracteristică a spaţilui liber = 120.π = 376,8 [Ω]

                 [Ω.m]-1

                         [Ω.m]-1

 

 

 

 

                       

Formule:

1.       Inductanţa cerc mono spiră.

1.1. formula folosită de OH2SV unde:

  [µH]         

                p = perimetrul antenei [m]

                d = diametrul conductorului (tub, ţeavă) [m]=[mm].10-3

1.2. formula folosită de prof. Nicolova (aleasă în programul de calcul) unde:

 [µH]

                D = diametrul cercului [m]

                d = diametrul conductorului (tub, ţeavă) [m]=[mm].10-3

                µ0 = permeabilitatea aerului 4.π.10-7 [H/m]

1.3. formula folosită de AA5TB cu valorile parametrilor exprimate în unităţi anglo-saxone (feet, inches) unde:

 [ 

                s = lungimea conductorului în [feet]

                d = diametrul conductorului în [inches]

2.       Inductanţa poligoanelor mono spiră.

2.1. Inductanţa patratului.

 [µH]

unde:

                a = latura patratului [m]

                r = raza conductorului (tubului, ţevii) = d/2 [m]

                µ0 = 4.π.10-7 [H/m]

sau formula recomandată de Antenna Book şi folosită în programul de calcul:

  [µH]

unde:

                a = latura patratului [cm]

                d = diametrul conductorului (tubului, ţevii) [cm]

2.2. Inductanţele hexagonului şi octogonului ambele folosite în programul de calcul.

  [µH] hexagon

 

  [µH] octogon

unde:

                a = latura poligonului [cm]

                b = d = diametrul conductorului (tubului, ţevii) pentru inductanţa cu o singură spiră [cm]

                N = 1 pentru o spiră

3.       Inductanţa multi spiră.

  [µH] pentru cerc sau   [µH] pentru poligoane

ambele folosite în programul de calcul, unde:

                D = diametrul cercului [m]

                De = diametrul cercului echivalent al unui poligon [m]. De= p / π [m]

                p = perimetrul poligonului [m]

                N = numărul de spire, pentru antenele magnetice acest număr este practic la valoarea de 2 spire

s = lungimea inductanţei masurată între centrele spirelor din extremităţi [m]

 

 

Alte formule:

4.       Capacitatea la rezonanţă.

 [pF] unde: f = [MHz] iar L = [µH]

5.       Capacitatea distribuită.

  [pF] unde p este perimetrul antenei în [m]

6.       Capacitatea de acord.                                                     [pF]

7.       Reactanţa Xl=Xc la rezonanţă.

  [Ω] unde f = [MHz] iar C = [pF]

8.       Rezistenţa de radiaţie.

-          Pentru antenele mono spiră:

[Ω]

unde în spaţiul liber η = 120π şi formula de calcul devine:

  [Ω]

-          Pentru antenele multi spiră:

La antenele cu mai multe spire (practic 2 spire pentru o eficienţă rezonabilă) rezistenţa de radiaţie este:

[Ω] sau pentru calcul:

[Ω]

unde:

                A = aria buclei antenei [m2]

                N = numărul de spire

                λ = lungimea de undă pentru frecvenţa la care se face calculul antenei λ = 300/f în[m] iar f în [MHz]

9.       Rezistenţa de pierderi.

                Mărimea rezistenţei de pierderi, de care depinde în mare măsură randamentul antenei, este determinată de următorii factori:

-          De constanta conductivităţii materialului, care pentru cele două materiale utilizate este:

Cupru σ = 5,8.107 [Ω.m]-1

Aluminiu σ = 3,5.107 [Ω.m]-1

-          De efectul pelicular (skin) la frecvenţe înalte, care se concretizează prin adâncimea de pătrundere a curentului în conductorul antenei.

Skin_effect.png
Pentru antenele multi spiră rezistenţa de pierderi este afectată şi de efectul de proximitate. Efectul poate fi neglijat dacă distanţa între spire este de 4  5 ori diametrul d al conductorului.

 

Proximitate.png

De execuţia îngrijită a buclei principale. Atât pentru cupru cât şi pentru aluminiu se recomandă lipiturile cu compoziţie de cositor argintat sau sudură. Se vor evita (pe cât este posibil) conexiunile prin înşurubare. Conexiunile pe două metale diferite produce pe contact o micro pilă galvanică care corodează, creşte rezistenţa de radiaţie şi în plus introduce zgomot alb la recepţie.

Formulele de calcul intermediare sunt:

Adâncimea de pătrundere pentru cupru:

 [mm]

Adâncimea de pătrundere pentru aluminiu:

 [mm]

Rezistenţa specifică de pierderi:

Rezistenţa de pierderi a antenei:

  [Ω]

unde:

                p = perimetrul antenei, lungimea conductorului (tub, ţeavă) [m]

                q = perimetrul circular în secţiunea conductorului (ţevii) din care este construită antena şi care este egal cu q = π.d unde d este diametrul conductorului [m]

                f = frecvenţa de calcul în [Hz]

                σ = conductivitatea Cu sau Al după caz în [Ω.m]-1

                μ0 = 4.π.107 [H/m]

                D = diametrul în cazul antenei circulare sau De diametrul echivalent în cazul antenelor poligonale [m]

                d = diametrul conductorului [m]

În cazul antenelor poligonale, hexagonale sau octogonale, diametrul D se transformă într-un diametru echivalent De din cunoaşterea perimetrului acestor antene.

Perimetrul hexagonului care are 6 laturi egale de lungime a cunoscută este ph = 6.a = π.Dh

Perimetrul octogonului care are 8 laturi egale de lungime a cunoscută este po = 8.a = π.Do

de unde rezultă imediat valorile pentru diametrele echivalente ale poligoanelor care pot fi introduse în formula generală de calcul a rezistenţei de pierderi.

                Făcând toate calculele din formulă, ţinând cont de valoarea constantelor care intervin inclusiv conductivităţile pentru cupru şi aluminiu şi de soluţia constructivă a antenei cu o singură sau mai multe spire formulele de calcul pentru rezistenţa de pierderi devin:

 [Ω] pentru cupru

 

 [Ω] pentru aluminiu

unde:

                N = 1 sau 2 pentru antena mono spiră respectiv multi spiră

                pe = pp, pc ; ph ; po respectiv unul din perimetrele antenei alese: patrat, cerc, hexagon, octogon [m]

                d = diametrul conductorului [m]

                f = frecvenţa [MHz]

10.   Randamentul antenei, eficienţa la punctul de alimentare.

Se referă strict la ceea ce se întâmplă cu puterea aplicată la punctul de alimentare al antenei şi cât din acesta este radiată.

 [%]

unde:

Rr = rezistenţa de radiaţie iar Rp = rezistenţa de pierderi, care la rezonanţă şi o adaptare pefectă depinde numai de pierderile în materialul antenei şi anomaliile de execuţie: suduri slabe, lipituri, îmbinări defectoase.

11.   Comparaţie cu antena ideală.

Niciodată o antenă nu poate atinge un randament de 100%. Orice antenă are pierderi de material.

12.   Factorul de calitate.

Reactanţa la rezonanţă a fost prezentată anterior (pct.7). Deoarece Q-ul antenei nu se poate determina la frecvenţa de rezonanţă acolo unde reactanţa este nulă se ia în calcul 50% din valoarea reactanţei acolo unde apar componentele reactive.

                Pentru antenele magnetice valorea lui Q este foarte mare, de obicei peste 500.

13.   Banda de trecere la -3dB.

  [kHz] unde f [MHz]

14.   Tensiunea pe capacitatea de acord.

La o antenă magnetică tensiunea de RF este distribuită în perimetru conform figurii anexate. Punctul de vis-s-vis de CV este punct de tensiune nulă şi se poate pune la masă. Poate fi locul unde se pune masa unei adaptări Γ.

Distribuitia_tensiunii.png

Tensiunea eficace:                                           [V]

Tensiunea la vârf:                                             [V]

Pentru calculul distanţei între placile condensatorului variabil cu aer se consideră tensiunea eficace de străpungere la 20 grade C şi umiditate standard de 0,8kV la 1kV pe mm. La condensatoarele split stator sau fluture distanţa calculată se împarte la 2 fiind de fapt două condensatoare variabile în serie.

La condensatoarele în vid tensiunea maxim admisibilă este indicată de fabricant pe obiect.

15.   Curentul prin bucla principală.

   [A] unde: P [W] iar Xl [Ω]

Nota exemplu: Datorită efectului pelicular curentul de RF circulă la suprafaţa conductorului. Ţinând cont de adâncimea de pătrundere calculată la detreminarea rezistenţei de pierderi funcţie de dimensiunile conductorului (diametru, perimetru, material) se poate calcula secţiunea efectivă prin care trece curentul şi densitatea de curent Δ pe mm patrat. Exemplu: Pentru ţeavă de Cu d=22mm de conductivitate σ=5,8.107 [S/m] la frecvenţa de 14 MHz care are perimetrul de q=π.22 [mm], secţiunea prin care circulă curentul este de ε=δ.q [mm2] iar densitatea de curent ajunge la Δ=I/ε. Făcând calculele pentru un curent calculat, de valoare normală pentru 100 watt de 19A, adâncimea de pătrundere este δ=0,018mm, în secţiune rezultă de 1,24 mm2 iar densitatea de curent este de 15A/mm2 distribuită pe suprafaţa conductorului.

16.   Recomandare dimensiunală, limite de perimetru.

Pentru a păstra caracterul preponderent magnetic în câmpul reactiv apropiat, datorită curentului mare care circulă prin conductor, dimensiunile perimetrului antenei trebuie să se încadreze între nişte limite.

Distributia_curentului.png

                În figura alăturată se vede valoarea şi distribuţia curentului pe circumferinţa antenei funcţie de  dimensiunile acesteia în fracţiuni ale lungimii de undă λ. Din punct de vedere practic limitele de perimetru se vor situa astfel:   unde λ=300/f [m] iar f [MHz]. Pentru valori mai mici de 1/8λ randamentul scade foarte mult odată cu scăderea ariei A şi implicit a rezistenţei de radiaţie Rr. Pentru valori mai mari de 1/4λ capacitatea de acord devine foarte mică, mai mică chiar decât capacitatea distribuită şi nu mai poate fi atinsă din punct de vedere parctic. De asemeni antena îşi pierde caracterul de antenă magnetică şi migrează catre o antenă electrică λ/4. În acest sens se atenţionează faptul că o singură antenă magnetică nu poate acoperii tot spectrul benzilor de unde scurte de la 80m la 10m. Unele programe de calcul atenţionează asupra acestui aspect printr-un mesaj iar altele afişând o valoare negativă pentru capacitatea de acord Ca.

 

 

17.   Formule geometrice.

Deoarece antenele magnetice pot avea din punct de vedere al realizării practice câteva forme geometrice specifice, utile din punct de vedere constructiv, se consideră pentru ajutor prezentarea formulelor geometrice de calcul pentru formele: patrat, hexagon, octogon şi cerc.

-          Patrat

D = diametrul cercului circumscris, diagonala patratului

a = latura patratului =

p = perimetrul patratului = 4.a = 4D/

A = aria = a.a = a2 = D2/2

-          Hexagon

D = diametrul cercului circumscris = 2.r

r = raza = D/2

a = latura hexagonului = r = D/2

p = perimetrul hexagonului = 6.a = 6.r = 3D

A = aria hexagonului =

-          Octogon

D = diametrul cercului circumscris = 2.r

r = raza = D/2

a = latura octogonului =

p = perimetrul octogonului = 8.a = 3,0616.D

A = aria octogonului =

-          Cerc

D = diametrul cercului

p = π.D


A = π.D2/4

Bibliografie.

 

[1] R. Dengler –                                 Self inductance of a wire loop as a curve integral.

                                                http://arxiv.org/pdf/1204.1486.pdf

                                                http://en.wikipedia.org/wiki/inductance

[2] ARRL                               ARRL Antenna BOOK Ed.18 cap. 5-4

[3] Florin Creţu                  Radiotehnica – Teoretică şi practică. Ed. PIM 2013 (YO8CRZ – VA7CRZ)

[4] C. Colonati                    Aproape totul despre antena magnetică – Revista FRR R&R Nr.6/1997 pag. 5-15

[5] David K Knight            The self resonance and self capacitance of solenoid coil. (G3YNH)

[6] Matti Ohtola                OH7SV – http://www.saunalahti.fi/hohtola/ham/ham-projects.html

                                http://www.saunalahti.fi/hohtola/ham/magnetic-loop-for-80m/magnetic-loop-for-80m.htm

[7] Steve Yates                  Small Transmitting Loop Antennas. http://www.aa5tb.com/loop.html

[8] Larry D Wolfgang       WR1B – Magnetic Loop Antennas. - QST july 2013

[9] ARRL site asociat        http://www.66pacific.com/calculators/default.aspx

[10] Klaus Warson            Magnet – Loopantennen Rechner (DG0KW)

                                                http://www.i1wqrlinkradio.com/antype/ch9/chiave143.htm

[11] Prof. N. Nicolova     Loop Antennas – http://www.antentop.org/004/files/tr004.pdf

[12] Lionel Loudet            SID Monitoring Station – http://sidstation.loudet.org/antenna-theory-en.xhtml

[13] S. Orphanidis            Electromagnetic Waves and Antennas – cap. 2.8 and 2.9 Propagation in good conductor and skin effect in cylindrical wires.

[14] Carol Milazzo            KP4MD (YL) – A universal HF Magnetic Loop Antenna – NEC Model

                                                http://www.qsl.net/kp4md/magloop.htm

[15] Serge Stoorbandt   ON4AA – Single Layer Helical Roaund Wire Inductor Calculator

                                                http://hamwaves.com/antennas/inductance.html

[16] Claudio Girardi         IN3OTD – Computing the inductance of single layer coils.

                                                                    One-turn loop inductance calculation  http://www.qsl.net/in3otd

[17] Cristian Păun             WV6N – An Antenna Idea for Antenna Restricted Communities – QST nov 2011 pag. 35

[18] N. Laurenţiu              YO8AXP – Antena magnetica Revista FRR R&R Nr.4/2009 pag. 3-5

 

 

Câteva note finale.

1.       Foile EXCEL din programele de calcul sunt protejate în zona de formule şi calcule. Sunt disponibile doar câmpurile pentru introducerea datelor de intrare.

2.       Unele programe de calcul disponibile (vezi AA5TB şi DG0KW) adaugă la rezistenţa de pierderi calculată în mod forţat o rezistenţă suplimentară datorată contactelor imperfecte. Această suplimentare este justificată numai în cazul unor realizări practice mai puţin corecte dar valoarea adăugată nu are nici o justificare obiectivă.

3.       Justificarea distanţei între spire la antenele multispiră este demonstrată teoretic în materialul [11] al prof. Nicolova la pag. 18, 19.

4.       Nu am folosit formulele pentru calculul inductanţelor multispire, pentru antenele poligonale, propuse de Antenna BOOK, adică pentru N>1, deoarece la calculele realizate „off-line”, manual, cu un calculator de birou pentru parametrii constructivi ai unor astfel de antene valorile obţinute pentru inductanţe mi s-au părut neverosimile. Am făcut verificarea cu programul „on-line” din Internet de la

http://hamwaves.com/antennas/inductance.html care mi-a confirmat această suspiciune. Se pare că formulele din Antenna BOOK care pentru monospiră sunt bune nu mai funcţionează corect pentru mai multe spire.

5.       Pentru cititorii care nu au programul EXCEL în calculator am adăugat un exemplu de calcul realizabil cu ajutorul unui banal calculator de birou pentru o antenă magnetică pentru banda de 14MHz şi superioare sub forma unor pagini .pdf. Se poate calcula asemnător pentru orice frecvenţă si oricare din cele două materiale precizând datele de intrare şi folosind cu atenţie formulele, respectând unităţile de măsură.

 

01 decembrie 2013 Bucureşti

 


Documente suplimentare:
Program de calcul in Excel 2003
Program de calcul in Excel 2007
Excemplu manual de calcul (PDF)
Articolul original in format PDF

Cristian Colonati YO4UQ

Articol aparut la 10-12-2013

9897

Inapoi la inceputul articolului

Comentarii (17)  

  • Postat de Cornel Octavian Toma - YO7NW la 2013-12-10 08:50:35 (ora Romaniei)
  • Excelent articol (documentatie, fisiere de caclul, bibliografie ...). Felicitari. In trecut am cochetat si eu cu ideea de a construi antena magnetica. Acum posibilitatile s-au schimbat si pentru moment am abandonat aceasta idee ... nu definitiv. Succes celor care intentioneaza sa treaca la treaba.

  • Postat de Nicu - YO5OUC la 2013-12-10 15:25:42 (ora Romaniei)
  • Inca un articol excelent din seria Cristian Colonati. Nu pot decit sa remarc ca singurul si confuz, ramine sensul cuvintul "amator" extras din context. Nu poti decit sa apreciezi la modul superlativ pregatirea tehnica a autorului si, pasiunea cu care se documenteaza. Si momentul cred ca e foarte bine ales, dupa zvonurile cu privire la taxa pe piloni si pe domeniile .ro. Oare ce mai urmeaza? Blocul in care stau se va izola in curind si in mod aproape sigur cel putin pentru un timp ma voi limita la spatiul de pe balcon deci ... la antena magnetica. Multumim Cristi si Dumnezeu sa te aiba in grija pe tine si pe toata familia ta. 73!

  • Postat de Dan - YO3GGX la 2013-12-11 09:25:16 (ora Romaniei)
  • Tot respectul meu pentru efortul lui Cristian de a explica riguros, matematic, de ce o antena magnetica nu este un simplu mit ci o realitate tehnica palpabila. Sunt un adept al acestui tip de antene, nu atat din motive de spatiu cat pentru faptul ca intotdeauna am fost fascinat de miniaturizare. Sunt convins ca acest tip de antene inca nu si-a spus ultimul cuvant, chiar daca din pacate multi dintre radioamatori le privesc cu neincredere iar unii sunt chiar opozanti inversunati. Cred ca ar fi interesant de prezentat si vasta experienta practica pe care Cristian o are cu antenele magnetice, astfel incat cei care cocheteaza mai mult cu partea aplicativa sa fie prinsi mai usor de acest "microb".
    Este posibil sa fie o greseala sau neclaritate in formule. Am testat varianta pentru Excel 2007 (pe un Excel 2010) si daca se pune numarul de spire = 1, in functie de valoarea distantei dintre spire (??) se modifica si capacitatea de acord. O observatie interesanta este ca folosirea aluminiului pentru bucla principala in locul cuprului duce la reducere a Q cu aproximativ 10%. Inca o data, felicitari lui Cristian pentru articol! Dan YO3GGX

  • Postat de Dan - YO3GGX la 2013-12-11 09:34:29 (ora Romaniei)
  • O alta observatie interesanta rezultata din calcule. O antena care sa acopere toate benzile de la 20m la 10m ar trebui sa aiba un diametru de 80cm. Capacitatea variaza intre 68pF si 9pF daca se utilizeaza teava de cupru de 18mm diametru. Dan YO3GGX

  • Postat de Dan - YO3GGX la 2013-12-11 09:51:19 (ora Romaniei)
  • Exista la rubrica vanzari o antena magnetica octogonala realizata din teava de cupru de 35mm si care conform descrierii acopera spectrul de la 14 la 50MHz folosind un condensator de 2-50pF. Introducand datele in fisierul Excel, o astfel de antena nu poate exista. Am incercat cu diverse dimensiuni. La 1m diametru echivalent, capacitatea montata permite o frecventa maxima de doar 33MHz, cu minimul la 14MHz. Poate George (YO9BGR), realizatorul antenei, ne poate da mai multe explicatii in cazul in care citeste acest comentariu. Dan YO3GGX

  • Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2013-12-11 13:55:13 (ora Romaniei)
  • YO4UQ: Multumiri d-le Colonatti pentru efortul depus si timpul petrecut in redactarea si documentarea pentru acest material extrem de util. Un articol foarte interesant pentru radioamatorii care vor sa stie, sa inteleaga si sa invete mai mult in domeniul antenelor. Am rasfoit putin si bibliografia indicata, reusind sa gasesc nu putine date interesante. Ceea ce nu am reusit sa gasesc sunt modelele diagramelor de radiatie in plan vertical si orizontal functie de inaltime. Probabil din cauza ca algoritmii folositi in programele uzuale pentru modelarea/simularea antenelor nu sunt suficient de "customizati" pentru acest caz particular. Apropo, am avut placerea s-o cunosc personal pe d-na prof.Nikolova la un simpozion unde a prezentat un material despre calibrarea antenelor Loop care a si fost preluat si aplicat comercial de unul din marii producatori de echipamente de testare EMC profesionale.73 de Morel, 4X1AD, ex.YO4BE

  • Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2013-12-11 14:31:55 (ora Romaniei)
  • YO3GGX: antenele de tip Loop magnetic sunt una din solutiile "in extremis" pentru cei "binecuvantati" cu locatii cu restrictii in plasarea antenelor. De asemeni, un loop magnetic poate face parte din arsenalul de lupta contra interferentelor provenite din surse foarte apropiate de zgomot (ex. 50Hz si armonicile respective de la linii de joasa si medie tensiune). Evident, in acest caz, Loop-ul trebuie sa aiba posibilitatea rotirii pentru obtinerea de nuluri pe directia sursei de zgomot. Cu toate acestea, chiar daca esti indragostit de nisa antenelor Loop magnetice, tot as zice ca trebuie sa pastram proportiile si sa nu ignoram si dezavantajele majore (eficienta extrem de redusa/gain-ul negativ, inerenta largime de banda foarte ingusta sau necesitatea de a folosi componente de curent/tensiune foarte mari raportat la puterile uzuale de 100W). Materialul lui YO4UQ vine in ajutorul celor in situatii disperate de QTH care vor sa experimenteze in mod cat mai eficient posibil Loop-urile magnetice. Fara o suficienta intelegere a principiilor constructive ale acestei antene, o constructie ad-hoc poate minimiza si mai mult performantele si asa foarte modeste ale sistemului. Simpla obtinere a unei rezonante, eventual a unui SWR scazut, este absolut insuficienta.73 de Morel, 4X1AD, ex.YO4BE .

  • Postat de Cristian - YO4UQ la 2013-12-11 15:04:26 (ora Romaniei)
  • Salut Dan,
    Ma bucur ca ai intervenit si iti multumesc pentru aprecieri. Sa o luam pe rand:
    1. Daca ai observat foile de calcul sunt diferite pentru antenele monospira fata de cele multispira. Formulele de calcul pentru inductantele multispira difera de calculul pentru monospira. Deci la multispira nu punem niciodata 1 ci orice altceva strict > 1 (2,3,4..).
    Am facut corectia in formularea “date de intrare” la randul nr. de spire astfel: "Numarul de spire N [nr] strict > 1" ca sa nu mai existe ambiguitati. Daca Excel ar fi avut instructiuni de genul IF, ELSE, THEN, GOTO... s-ar fi putut selecta rutina respectiva. Am preferat Excel fiind mai simplu si sugestiv pentru toata lumea. Sa stii ca este o problema cu calculul corect al inductantelor pentru antenele magnetice. Despre asta discutam mai tarziu sau poate public cate ceva.
    2. Da, corect si adevarat! Cu matematica aplicata corect la fenomenele fizice si verificata de practica nu te poti contrazice. Deoarece N2YO Ciprian m-a avertizat ca nu avem voie sa atasam articole din QST (pe care asi fi dorit sa le cunoasteti) iti voi transmite in particular articolul din 1986 al lui Ted Hart W5QJR care confirma afirmatia ta. De asemeni in iulie 2013 WR1B Larry analizeaza cu competenta programul de calcul al lui AA5TB Steve si arata unele inadvertente despre capaciatea de acord, rezonanta si cea distribuita (situatie corect interpretata de OH7SV Matti). Si acest articol iti va parveni ca atasament.
    3. Sa ma ierte "matematica" si "fizica" dar cel care povesteste chestia asta nu stie ce inseamna 2pF!!! Mentorul meu din tinerete YO4ATA ex YR5AT Anastase Trentea care a luptat pana la Sevastopol povestea cum asculta in razboi Radio Iasi din acele timpuri folosind burlanul de ploaie drept antena! Poate ca si antena de care povestesti emite ceva pe 50MHz... depinde ce. A masurat-o cineva (miniVNA)? Stie cineva cum se adapteaza? Daca foloseste tuner nu mai este magnetica ci devine electrica. cre sunt dimensiunile? Perimetrul este mai mare decat lambda/4? La 6m L/4=1,5m la limita maxima admisibila pentru o Magloop dar trebuie sa fie putin mai mica pentru a fi magnetica D=0,375m. La D= 0,375m p=1,5m randamentul pe 14MHz devine de 13%... mi se pare cam putin. In 50 MHz la dimensiunile astea poate sa ajunga dar cu un compromis major in 14MHz. Este mai degraba o antena pentru 28 – 50 MHz. Este bine ca cei care fac oferte sa publice toate datele constructive pentru a putea fi verificate. Lucrez in continuare la una sau chiar mai multe expuneri despre antena magnetica si subtilitatile de rafinare in vederea prezentarii unei executii corecte si economice si a cresterii eficientei.

  • Postat de Miki - YO5AJR (yo5ajr) la 2013-12-11 15:37:11 (ora Romaniei)
  • E bine venit "destuparea sticlei" cu spiritul oarecum ferecat a antenelor magnetice. Multumim colegului nostru Cristian. Cu aceasta ocazie as atrage atentia la o descriere extrem de pregmatica al lui VK4AMZ in acest domeniu care trateaza si benzile joase 160 - 80 - 40m. Adresa:
    http://brisdance.com/vk4amz/LOOP.html
    73 de yo5ajr

  • Postat de Razvan - YO9IRF la 2013-12-11 16:26:52 (ora Romaniei)
  • Multumiri pentru articolul foarte bogat si detaliat, cu siguranta e articol de capatai pentru oricine vrea sa experimenteze cu antenele magnetice.

    Razvan YO9IRF

  • Postat de Dan - YO3GGX la 2013-12-11 17:32:03 (ora Romaniei)
  • 4X1AD: Morel, imi permit sa contrazic afirmatia ta cum ca "antenele de tip Loop magnetic sunt una din solutiile 'in extremis' pentru cei 'binecuvantati' cu locatii cu restrictii in plasarea antenelor". Cred ca depinde foarte mult de ce iti doresti de la acest hobby. Daca nu conteaza decat performanta unor legaturi cat mai indepartate si rezultatele in concursuri atunci ai dreptate. Eu imi doresc insa altceva. Dan YO3GGX

  • Postat de Dan - YO3GGX la 2013-12-11 17:42:09 (ora Romaniei)
  • YO5AJR(Miki): Interesant link-ul. Merita citit, mai ales de catre sceptici. Dan YO3GGX

  • Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2013-12-11 18:14:14 (ora Romaniei)
  • YO3GGX: nu e nevoie sa ne contrazicem pentru ca in radioamatorism este loc berechet pentru toate preferintele si toate experimentarile. Nu sunt deloc impotriva Loop-urilor magnetice. Eu insumi am experimentat antene de acest fel in diverse configuratii, in lupta cu zgomotul local. Insa asta nu ma impiedica sa vad atat avantajele cat si dezavantajele antenei respective. Prezentarea doar a avantajelor nu vine de facto in ajutorul nimanui. Directia ta preferata este miniaturizarea sau VNA-urile ? Perfect, succes la experimentari si, cum laudabil ai facut-o si in trecut, continua sa impartasesti si celorlalti din experienta ta. 73 de Morel, 4X1AD, ex.YO4BE.

  • Postat de Miki - YO5AJR (yo5ajr) la 2013-12-12 10:21:04 (ora Romaniei)
  • :)))Se adevereste ca aceasta tema a antenelor ramane vesnic "verde", si asta e bine. Deschiderea temei despre antene magnetice este bine venita in "lupta" interminabila a radioamatorului spre RX maximus...ce a ce cred ca este doar o dorinta si un vis permanent. Eu din pct.meu de vedere ma uit numai in contextul contestelor ce a ce difera putin de vanatoarea DX. Sustin ca existenta unui magnetic bine "croit" pentru ce a ce vrem pe langa EWE, Bew, si altele este un ajutor dar te transforma intr-un miriapod care manuieste prea multe butoane si mereu in criza de timp....hi. Daca mai pui si un "pile-up killer" in mod sigur ca ai nevoie de reflexe "paganesciene" (suna ca draq) dar toate astea fac parte din frumusetea radioamatorismului. 73 si un gand bun tuturor "visatorilor". yo5ajr Miki

  • Postat de Cristian - YO4UQ la 2013-12-12 20:50:09 (ora Romaniei)
  • Pentru cei interesati de antene magnetice in benzile inferioare doua exemple practice de realizare:
    http://www.g4hjw.metahusky.net/magloops.htm
    http://www.standpipe.com/w2bri/80meter.htm
    Multumesc tuturor care au citit interventia mea si ii rog daca cumva testeaza programele de proiectare si gasesc anomali sa le comunice pentru analiza si eventual daca este cazul sa le corectam.

  • Postat de Radulescu Gheorghe Andrei - YO4AUP la 2013-12-13 11:49:50 (ora Romaniei)
  • Buna ziua domnule Colonati. Iata ca zvonurile de pe "surse" s-au materializat in acest articol de referinta pentru tema data. Deoarece lasati sa se inteleaga ca va urma si o "partea a doua" v-as ruga sa abordati pe scurt in aceasta parte a doua citeva consideratii despre distanta de siguranta la expunerea necontrolata a celor care se joaca pe balcon sau in sufragerie dincoace de fereastra balconului in care este mascata antena magnetica, si daca mai este loc, citeva consideratii despre programele lui G4FGQ pentru antenele magnetice, RJELOOP1, 2 si 3, care se pot descarca gratuit de aici: http://www.dxzone.com/cgi-bin/dir/jump2.cgi?ID=14293

    Cu stima si cu speranta ca anul asta ne vom revedea, andrei, yo4aup

  • Postat de Ioan Mircea Radutiu - YO3AOE la 2013-12-17 07:49:51 (ora Romaniei)
  • Salutare! la toata lumea.Dupa cum mentionau si unii dintre ante-scriitori,foarte bun articolul, felicitari! pentru realizare,multumim si asteptam si continuarea.Pentru a facilita realizarea unor asemenea tipuri de antene,cred ca ar fi foarte util un tabel cu perimetrele optime pre-calculate pentru fiecare banda in parte,precum si perimetrele de compromis optime pre-calculate pentru variantele bi-band si tri-band,cu amanuntele specifice de rigoare,eventual si solutii viabile si mai ales fiabile pentru tele-comanda acordului.Succes! in continuare.Nelu

    Scrieti un mic comentariu la acest articol!  

    Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "Proiectarea şi calculul antenelor magnetice"
    Comentariul trebuie sa se refere la continutul articolului. Mesajele anonime, cele scrise sub falsa identitate, precum si cele care contin (fara a se limita la) atac la persoana, injurii, jigniri, expresii obscene vor fi sterse.
    Comentariu *
     
    Trebuie sa va autentificati pentru a putea adauga un comentariu.


    Opiniile exprimate în articole pe acest site aparţin autorilor şi nu reflectă neapărat punctul de vedere al redacţiei.

    Copyright © Radioamator.ro. Toate drepturile rezervate. All rights reserved
    Articole | Concursuri | Mica Publicitate | Forum YO | Pagini YO | Call Book | Diverse | Despre Radioamator.ro | Contact