Costruzione di un'antenna loop magnetica

Di parole sulle “loop magnetiche” se ne sono dette tante e di materiale per costruirle in internet ce n’è veramente tanto, molte volte non completo o parzialmente errato specialmente nelle misure.

Una prima considerazione su questa antenna è la larghezza di banda.
Se è di questo dato che si parla è un’antenna strettissima in quanto il valore sulla quale lavora senza aggiustamenti è una sola frequenza. E basta!

Se si modifica il valore del condensatore col quale lavora (e senza di questo non lavora) allora la si può far lavorare in un range di frequenze accettabile, almeno sino a coprire l’intera fascia di frequenze per la quale l’antenna è stata concepita e non su range fantascientifici, come spesso si dichiara.

Si dovrà quindi pensare a fare un’antenna intesa come monobanda aperta alla larghezza che ci serve, lavorando sulla capacità variabile del condensatore accoppiato, condensatore opportunamente dimensionato specialmente nella spaziature tra le facce delle armature che formano il condensatore.

Prima di continuare questo articolo ci tengo a precisare che per realizzare questa antenna bisogna avere buona dimestichezza con il “fai da te” e consiglio l’utilizzo di un analizzatore d’antenna come l’MFJ 258 / 259.

Il lavoro diventa un po’ più lungo utilizzando un rosmetro ed una radio come generatore di frequenza ma si arriva comunque al raggiungimento dell’obbiettivo.
La loop magnetica da me realizzata, così come concepita, ha il vantaggio di mantenere un diametro del loop fisso, un grosso diametro dell’elemento radiante, che avendo un maggior “effetto pelle” ne aumenta la larghezza di banda oltre a poter dissipare meglio il calore che si genera durante la trasmissione in questo tipo d’antenna.
L’alimentazione con un gamma match e non con un più piccolo loop accoppiato (loop induttivo di alimentazione), un condensatore di base ed uno di regolazione, il costo di realizzazione contenuto, circa un decimo se non di più delle ”loop“ in commercio.

Alcuni principi di base da tenere in considerazione nella costruzione sono:

Con più si aumenta la capacità del condensatore di regolazione, come pure quello di base, con più la frequenza d’accordo si abbassa.

Meno capacità del condensatore si usa maggiore sarà il diametro della circonferenza del loop e maggiore sarà la distanza (C-A del disegno) dal punto di alimentazione a dove andremo posizionare il gamma match.

Maggiore è il diametro del tubo utilizzato per fare il loop maggiore sarà la resa dell’antenna e la conseguente dissipazione del calore generato.

La distanza del filo che crea il gamma match, nel tratto in cui corre parallelo al loop non deve essere mai inferiore al diametro del tubo del loop stesso.

Ad esempio nel mio caso ho usato un tubo da 8 cm di diametro e la distanza del filo che genera il gamma match è di 11/12 cm.

La spaziatura tra le faccie del condensatore va tenuta in considerazione del wattaggio che andremo ad utilizzare.

RICORDO CHE LA DOVE ANDREMO A POSIZIONARE IL CONDENSATORE SI ANDRANNO A SVILUPPARE CON CIRCA 100Watt di potenza circa 15/18000 volts

In base all’ultima considerazione è utile evitare nel sistema “antenna condensatore” qualsiasi spigolo vivo punte o bave di lavorazione specialmente nella realizzazione delle faccie del condensatore, per evitare la formazione e l’innesco di scintille o sfiammature.

Il loop da me realizzato è stato fatto con un tubo estensibile in alluminio, degli scarichi delle stufe o cappe da cucina del diametro di 80mm ed una lunghezza originale di circa un metro e mezzo stirabile a circa tre metri, lunghezza utile al nostro scopo.

Se vorrete farne una con un diametro superiore, i punti di vendita di materiali edili ve ne possono procurare anche di lunghezze e larghezze maggiori.

Questi tubi si possono trovare sia in acciaio inox come in alluminio. A parte il costo che varia notevolmente è perfettamente inutile acquistare quello in acciaio inox, avendo dalla nostra oltre ad un minor costo anche un peso notevolmente inferiore con il tubo in alluminio.

Usando questo tubo eviteremo un notevole problema che è quello della eventuale calandratura (curvatura di un tubo rigido) oltre ad avere comunque una sufficiente rigidità al loop così formato data dalla spiralatura che viene conferita dalla ditta costruttrice a questi tubi appunto per evitare che si possano facilmente schiacciare ad eventuali pressioni.

Ritengo più che sufficiente la rigidità ottenuta con questo tubo, ad ogni buon fine se si volesse aumentare questa rigidità basta iniettare all’interno del tubo del loop della schiuma poliuretanica spry.

Nello stirare il tubo, con un amico, accompagnate lo stiramento dello stesso girando il tubo in senso contrario all’avvolgimento della spiralatura del tubo.

Una volta stirato creiamo il loop e nel punto in cui si incontrano la fine e l’inizio del tubo inseriamo uno spezzone di tubo in PVC tipo quello per scarichi dei pluviali sempre acquistato in centri edili e fissiamolo con del mastice milleusi (consiglio del Kostrufiss) non facilmente reperibile ma esistente in parecchi venditori di materiali edili come pure in grandi ferramenta.

Lo consiglio perché serve ad incollare tantissime cose, è refrattario, inalterabile ai raggi UV ed al gelo, unisce praticamente tutto ed è pressoché inerte alla radiofrequenza, cosa da non dimenticare quando si realizzano antenne.

Se non trovassimo un diametro giusto come isolatore per il nostro tubo, prendiamo comunque il diametro trovato prossimo al diametro del nostro tubo, ma leggermente più grande poi gli pratichiamo un taglio longitudinale al fine di poterlo portare al diametro voluto stringendolo per poi rilasciarlo quando inserito nel nostro loop.

Avremo a questo punto un tubone a forma di cerchio unito ma isolato nel punto (E) in cui abbiamo inserito lo spezzone in PVC isolamento di circa 10 cm non meno.

Sulla parte opposta pratichiamo un foro passante utile a fare passare uno spezzone di canalina tipo quelle usate per fare gli impianti elettrici esterni, che ci servirà a far passare il cordino del polo caldo del gamma match, lungo circa 16cm e di diametro 16mm così da poter alloggiare al suo interno un connettore PL SO 239 da pannello, al quale attaccheremo poi il cavo d’antenna.

Nella parte centrale di questo connettore (polo caldo) salderemo un filo rigido di ottone o rame del diametro 4mm lungo circa 90Cm (rif A).

L’altra parte del PL andrà collegata nel punto B con uno spezzone di filo elettrico di almeno 2,5mm quadri.

Piegheremo a circa 12 cm dalla superficie del loop il filo nel punto A e gli diamo una forma arcuata al fine questo possa rimanere parallelo alla superficie del loop, sino al punto 3 dove lo si ripega e si collega sul loop con una fascetta.

I ponti che nel disegno sono identificati come 1-2-3-4 sono stati realizzati con fascette stringitubo, al quale con stagno è stato saldato un distanziatore che si usa per mantenere staccato i circuiti stampati, che useremo per unire con un dadino i contatti eletricidelle fascette, strette quel tanto che serve ad ottenere un generoso contatto elettrico, pur senza sfondare il tubo.

L’impiego delle fascette è utile per darci la possibilità dello spostamento lungo il tubo del nostro contatto in fase di taratura, come se fosse un contatto strisciante, mantenendo un contatto elettrico circonferenziale.

Nella parte alta del loop andremo a fissare e collegare elettricamente il nostro condensatore, nei punti 1 e 2.

Il condensatore fisso è stato realizzato con due piastre di ottone, ma può andare bene anche alluminio di misura 14x16cm circa, sovrapposte ma distanziate tra di loro con quattro isolatori (spezzoni di canalina) in pvc a circa 6mm.

Il collegamento elettrico è stato realizzato con un pezzo di calza di cavo coassiale.

Calza che se nel caso del condensatore fisso è un ottimo veicolo di conduzione elettrica, nel caso del condensatore variabile che andremo a fissare sopra ci fornirà la relativa elasticità nella parte mobile dello stesso.

Concettualmente il condensatore fisso ci porta in banda l’antenna, quello mobile ci da la possibilità di muoverci all’interno della banda con la taratura.

La realizzazione del condensatore variabile lascia spazio alla creatività come pure alla ricerca su internet di vari progetti. Personalmente l’ho realizzato con delle piastre di ottone saldate a stagno parallele tra loro ed interponendo nello spazio creatasi un'altra struttura simile, incernierando il tutto su di un angolo ho creato la possibilità alla parte superiore di poter salire e quindi diminuire la superficie di esposizione alla parte fissa diminuendo di conseguenza la capacità.

Come muovere questa struttura (condensatore variabile) ?.

Le soluzione sono tante e dipende molto dalle vostre capacità elettroniche e meccaniche e logistiche.
Personalmente ho utilizzato un motorino in corrente continua demoltiplicando la velocità ed aumentando di conseguenza la capacità di trascinamento, a questo motorino ricoverato in un mobiletto di plexiglas ho collegato un barilotto al quale avvolgo un cordino che con una carrucola mi va ad alzare la parte superiore della struttura del condensatore.

Mantengo con questo sistema solo esposto un cordino di nylon ed una carrucola.

Lo spostamento orario ed antiorario del motorino lo eseguo da casa, visto che l’antenna è sul tetto con un piccolo, control box che mi sono fatto al fine di invertire la polarità che alimenta il motorino in corrente continua.

L’esempio del collegamento elettrico è qui sopra riportato (schema elettrico).
Soluzioni diverse sono comunque reperibili in rete senza problemi.

Ricordo solo che piccoli spostamenti sul condensatore provocano forti escursioni sulla frequenza d’accordo dell’antenna.

Si può pure usare un condensatore già fatto e recuperato nei mercatini del surplus elettronico.

Vediamo ora come tarare questa cosa strana che abbiamo messo in piedi.

La prima cosa che ci tengo dire, è che anche in fase di taratura se si usa un trasmettitore anche alla bassa potenza ed un rosmetro, si sviluppano ALTE TENSIONI sull’antenna, quindi MAI TOCCARE L’ANTENNA SE SI E’ IN TRASMISSIONE.

La prima cosa da fare è posizionare il contatto del gamma match nel punto 3.

La giusta posizione si trova per il minimo del rapporto di onde riflesse ROS del rosmetro, oppure se fossimo lontani dalla frequenza stabilita, mantenendo il punto (3) andiamo a vedere su quale frequenza risuona variando la frequenza in basso ed in alto rispetto alla frequenza di lavoro.

Con un analizzatore d’antenna, verificheremo anche un basso valore di reattanza in virtù di 50 Ohm di impedenza.

Se in quella posizione abbiamo più o meno centrato la frequenza di lavoro progettato, dobbiamo solamente muovere il variabile, diversamente dobbiamo aumentare o diminuire il condensatore fisso tenendo presente quanto detto all’inizio dell’articolo (aumento condensatore la frequenza si abbassa e viceversa).

All’antenna si può a lavoro finale mettere in serie un’accordatore.

Per chi usa un analizzatore d’antenna non devo dire nulla.
Si presume sappia già tutto sul come muoversi.

Siliconiamo il punto G (parte alta dell’antenna) ma non il punto H, al fine di poter fare evacuare eventuali condense che si possono formare all’interno del loop.

Concetto da rispettare anche quando si fanno trappole o bobine di carico di altre antenne.

Fissiamo con del nastro autoagglomerante i contatto elettrici delle fascette in modo tale che rimangano con sicurezza li dove le abbiamo strette LEGGERMENTE.

L’autoagglomerante si trova nei “bricco” nel reparto idraulica come nastro per riparare i tubi intervenendo esternamente al tubo in perdita ed è solitamente di colore nero. Dopo pochi minuti che lo si applica diventa un corpo unico di gomma e lo si rimuove solo tagliandolo col cutter.
Utile la dove si vuole isolare dall’acqua contatti elettrici PL etc etc.

Ricordate che prima dell’applicazione questo nastro va stirato circa il doppio della lunghezza tagliata e poi applicato tirandolo un poco come un normale nastro isolante.

Due parole vanno dette sulla struttura che regge l’antenna e la trattiene al palo d’ancoraggio sul tetto o sul balcone.

La struttura dell’antenna è stata realizzata realizzando una crociera in legno verniciata con vernice per imbarcazioni mono componente e non catalizzata per imbarcazioni, ricoperta una volta asciugata con cera vergine d’api sciolta a bagnomaria e diluita a freddo con acquaragia.

La cera vergine si trova da chi ha delle arnie, come pure dove gli apicoltori vanno ad acquistare i pani delle arnie a cui gli stessi cedono i blocchi di cera in pani in cambio delle cartelle con le celle già fatte.

Ricordo che la cera d’api resiste pure agli acidi forti, ed è ottima per isolare dalle intemperie come pure dallo smog il nostro supporto come pure tutta la bulloneria che non voliamo arrugginisca.

Come isolante se riuscite a trovarlo ancora va pure bene la vernice antirombo che utilizzavano una volta i carrozzieri per fare i sottoporta alle macchine.

L'antenna è importante dirlo non risente in particolar modo di piani riflettenti al suolo (tetto) e non va quindi posta in alto. Risente invece molto a parti metalliche poste sul fianco della stessa.

L’antenna che ho realizzato compie oggi 9 anni di tetto a 900 metri di altezza dove il vento è stato capace di alzarmi le tegole e le temperature d’inverno vanno a meno 10 gradi. Ad oggi compie ancora il suo lavoro.

Non è un’antenna da lunghe distanze ma la sua struttura elettrica permette un’ascolto molto meno rumoroso ed una praticità se messa su di un rotore a coprire l’intero escursione dei 360 gradi con soli 90 visto che è bidezionale sulla longitudine della sua struttura.

Non si devono confondere i bassi segnali sullo strumento che ci fornisce l’intensità di campo con un basso segnale radio, in realtà è il solo segnale radio privo di disturbi magnetici ed elettrici (qrm).

E’ RIGOROSO SOTTOLINEARE che dove posizionate l’antenna NON DEVONO circolare ne animali o ne bambini che giocano o vi sia passaggio di persone in generale in quanto come già detto si sviluppano nella parte alta svariati volts, dico ciò  giusto perché questa viene invece venduta come un antenna da balcone o da giardino.

Vi posso assicurare che fatta una vi farete prendere dalla voglia di farne altre su altre frequenze, magari piccoli loop perché no sulle vhf o uhf.

A tale scopo aggiungo un link al quale si può scaricare un (Software x il calcolo loop e condensatore).

Grazie per l’attenzione e Buon Lavoro !!!!!!!

IK2SXX - Cristiano

PS.
Le immagini sono visibili in modalità ridotta nell'articolo, ma in realtà possiedono ancora la loro dimensione originale. Se le salvate sul vostro PC potrete visualizzarle nelle dimensioni reali.