I. Popis antény
Magnetická smyčka laděná kruhová rovněž slouží k příjmu a k vysílání na více pásmech
krátkých vln. V tomto příkladu je analyzována pomocí SW EZNEC měděná
kruhová smyčka - viz schéma antény. Smyčka má průměr 1 m, Cu trubka má
průměr 20 mm. Napájení smyčky je realizováno pomocí toroidního
transformátoru s převodem, který odpovídá ztrátovým sériovým odporům Rs
(smyčka, příruba a elektrody kondenzátoru).
II. Schéma antény
![](Mag_Loop_2.png)
Podstatu výpočtu jsem vysvětlil v
předchozím článku na jednoduché
čtvercové anténě - zde. V EZNEC je model kruhové smyčky
složitější. Ten můj
měl 61 vodičů, lze ho stáhnout zde.
V okně Wires najdete samozřejmě nástroje, které vám
vygenerují potřebný tvar zářiče. Schéma Mag Loop 2 EZENEC je zde:
![](ant_schema_EZNEC.png)
III. Průběh impedancí
Anténa byla doladěna do rezonance kapacitou
(viz tabulka Loads) o hodnotě asi 31.5 pF. Průběh VSWR v okolí
pracovního bodu vypadá takto:
![](VSWR_teoret.png)
|
IV. Vyzařování laděné
magnetické smyčky kruhové Mag Loop 2
![](pattern_AZ.png)
![](pattern_EL.png)
V. Porovnání vyzařovacích diagramů
kruhové laděné smyčky, čtvercové laděné smyčky a dipólu
1. Dipól pracuje ve výšce H = 12 m.
2. Magnetické smyčky pracují ve výškách H = 9 m.
VI. Závěr
1. Kruhová magnetická smyčka má
nepatrně vyšší zisk (cca 1-2 dB) v porovnání se čtvercovou
smyčkou.
2. Kruhová magnetická smyčka je vždy
háklivá na jakýkoliv sériový ztrátový odpor Rs ve svém obvodě. Je
jedno, zda jde o odpor způsobený hrubým povrchem smyčky, tenkou
smyčkou, materiálem smyčky nebo sériovými odpory ladicího
kondenzátoru (vodiče, pájecí očka, dlouhé vodivé spoje elektrod,
atd. I tak, smyčka vyrobená z měděných trubek a kvalitních
kondenzátorů má zisk proti reálnému půlvlnnému dipólu asi o 10 dB
horší.
3. Magnetická smyčka laděná, bez ohledu
na tvar (čtverec, kruh) nemá optimální vyzařovací diagram ve
svislé rovině.
Jedná se o anténu kompromisní, která
nám může umožnit pracovat v pásmu krátkých vln, pokud nemáme jinou
možnost.
|
![](compare_d_mg_mg2.png) |
|
VII. Dodatky
1. Přeladitelnost kruhové smyčky přes více
KV pásem
Horní kmitočet smyčky je dán
minimální kapacitou ladicího kondenzátoru. Pro C min = 3 pF
nám vyjde hypotetický kmitočet nejvyššího pásma 28 MHz. Aby byla
anténa přizpůsobená, musíme významně snížit transformační poměr Tr. V
uvedeném příkladě až na 1:16. Prakticky to znamená, že při
vícepásmových anténách Mag Loop musíme vyřešit přepínání odboček na
transformátoru Tr. Nebo si najít jiný způsob přizpůsobení smyčky ke
koaxiálnímu vedení.
![](28MHz.png)
Dolní kmitočet je dán
maximální kapacitou ladicího kondenzátoru C. Pro tento příklad je C
max = 68 pF. Aby byla anténa přizpůsobená, vyžaduje vysoký
transformační poměr Tr, který je N1/N2 cca 32 (1:1024):
![](10MHz.png)
Laděná magnetická kruhová
smyčka nám při určitých rozměrech umožní naladění na několika
sousedících pásmech.
2. Polarizace
Polarizaci magnetické smyčky volíme s
ohledem na provoz (místní/DX), který uvažujeme. Všechny parametry lze
snadno v EZNEC modelovat. Pokud provedeme otočení smyčky, ale neměníme
její výšku, vyjdou nám obvykle téměř shodné výsledky s průběhem VSWR:
![](Horizontal_loop/VSWR.png)
Vyzařovací diagramy jsou velice rozdílné od instalace vertikální:
![](Horizontal_loop/Pattern.png)
Schéma horizontální magnetické smyčky:
![](Horizontal_loop/schema_horiz.png)
3. Závěr Při
horizontální instalaci ve stejné výšce H=9 m má kruhová laděná
magnetická smyčka příznivý vyzařovací úhel (cca 28°), všesměrový
vyzařovací diagram (jako vertikální antény) a celkem slušný teoretický
zisk (asi 4,7 dBi). Teoretické hodnoty obtížně dosáhneme, ale
praktické hodnoty zisku o cca 3 dB nižšího lze dosáhnot s dobrými
kondenzátory.
![](srovnani/loop.png) |
![](srovnani/vertikal.png) |
Mag Loop 2 |
Vertikál 1/4 lambda (jen 4 radiály v zemi) |
|
|
Srovnání vyzařování (vzdálené pole)
Mag Loop a čtvrtvlnného vertikálu
1. Výška Mag Loop je H = 9 m.
2. Vertikál výšky 0.25 lambda je nad zemí (v zemi jsou jen 4
radiály).
V malých diagramech s průběhem VSWR
vidíme vlevo nahoře uzounkou charakteristiku Mag Loop, pro VSWR
< 10 je šířka menší, než 40 kHz.
Vpravo nahoře je široká charakteristika
vertikálu. Pozor na stupnici s frekvencí. Šířka pásma pro VSWR
< 10 je mimo rozsah a nelze ani
okótovat. Pro VSWR < 3 je šířka pásma
větší než 1.5 MHz. Pokud si "nezazdíme" ztráty Mag Loop vysokým Rs
(to poznáme podle velké šířky pásma Mag Loop), měli bychom
očekávat u Mag Loop vyšší získ mež u vertikálu.
Vpravo jsou vyzařovací charakteristiky
obou antén ve vertikální rovině. Obě antény mají přibližně stejný
vyzařovací úhel. Mag Loop vyniká ve srovnání s nízkým
vertikálem s pouze 4 radiály podstatně vyšším ziskem, ale při malé
šířce pásma. |
![](srovnani/vert_mag_loop_H.png) |
|
|
Zajímavé je porovnat vyzařování Mag
Loop pro malé výšky instalace antény. Smyčka o průměru 1000 mm má
přibližně stejný zisk jako čtvrtvlnný vertikál, pokud je
instalovaná ve výšce H = cca 0,25 lambda.
Vpravo v diagramu je porovnáno
vyzařování vertikálu vysokého asi 5 metrů s Mag Loop, jehož střed
je ve výšce asi 3 metry nad zemí (max výška asi 3500 mm).
Při tak nízké výšce už Mag Loop
nevyzařuje pod nízkým úhlem (vyzařovací úhel je téměř 45°).
Vyzařovací úhel Mag Loop klesá se
vzrůstající výškou montáže.
Tak nízko instalovaná Mag Loop se už na
DX provoz nehodí. |
![](srovnani/vert_mgl_h3.png) |
Mag Loop ve výškách instalace 0.5 lambda se stává anténou s vyzařováním a
ziskem vhodným pro DX provoz.
Poznámka: Vícepásmovou anténu, která pracuje na uvedeném
principu, vyrábí firma MFJ Enterprises, Inc. Jedná se o
kompromisně vyřešenou laděnou magnetickou smyčkovou anténu.
Použitý materiál smyčky: hliník s vyleštěným povrchem, použitý
kondenzátor: vzduchový, s robustními přírubami na propojení se
smyčkou. Anténu vyráběli ve dvou provedeních: MFJ-1788 (pro pásma
od 7 MHz do 21 MHz) a MFJ-1786 (pro pásma od 10 MHz do 28 MHz).
Obě antény si byly podobné vnějším vzhledem a umožňovaly montáž
vertikální i horizontální.
Manuál je pro obě antény společný, dávám ke
stažení zde. Kdysi jsem měl anténu MFJ-1788 a rád
na ni vzpomínám. |
|
|