Moje MLA antény

16.02.2018

V této části bych se zmínil o magnetických anténách, které jsem sám dal dohromady a vyzkoušel. Magnetická anténa je v podstatě tvořena jedním nebo více závity antenní smyčky , může být i různého tvaru. Tato smyčka je pak připojena na kondenzátor, nejlépe duál, zapojený jako splitstator, u jednoduchého provedení MLA s trubky Pex al pex je pak kapacita řešena vložením kousku další trubky jako virtuální kapacitou, velikostí je pak dána potřebná frekvence. Tuto MLA je pak ale zapotřebí vhodným způsobem doladit , případně přeladit podle potřeby. Stavba této antény je nejvhodnější s antenním analyzátorem, jinak dostavení do pásma je poměrně obtížné. Nejčastěji je tvaru kruhového, může být i čtvere, obdélník , trojúhelník a podobně. . Vazba je pak tvořena vazební smyčkou, která je nejjednodušším řešením a bývá v podstatě velikosti 1/5 obvodu antenní smyčky. Měli bychom si uvědomit, že účinnost takové antény je také mimo vlastní konstrukci dána průměrem a materiálem konstrukčního prvku, jakož i průměrem smyčky magnetické antény. Rozsah přeladění antény je pak dán maximální a minimální kapacitou ladicího kondenzátoru. Pokud potřebujeme rozsah přeladění upravit nebo zvětšit, je možno přidat další kapacitu podle výpočtu, tato kapacita však musí být na VN napětí, které v obvodu MLA je. Vazební smyčka, která se jeví jako nejvhodnější, tedy její průměr je pak dán jako 0.5 až 0.6 průměru hlavní smyčky. Navíc je zapotřebí si uvědomit, že u MLA ale také hodně závisí na jejím umístění v místnosti / venku výrazně ovlivněna není/ kdy ji podstatně ovlivňuje blízkost předmětů, která pak ovlivní i SWR antény. Je pak zapotřebí anténou pootočit do polohy, kdy je SWR nejlepší. Proto je také velmi vhodné umístění antény na stativu nebo umístění tak, aby bylo možno anténou otáčet. Tato anténa je v horizontální poloze všesměrová, ve vertikální poloze pak směrová. Jako první jsem zhotovil portejblovou, skladnou a lehkou anténu pro QRP provoz. Tuto anténu bych si mohl vzít bez problémů kamkoliv na cesty, případně i do lázní nebo na jiný pobyt - je skladná, komplet se vejde to tašky od notebooku včetně TRXu FT817. Já antény tvořím z kabelů cellflex, který je na tento druh antén asi nejvhodnější. Nyní zkouším i kabel Nordix, který je velmi tuhý a dobře drží tvar smyčky, přitom je lehký.  Dále popsaná anténa je přeladitelná od 7 MHz asi do 30 MHz. Po doplnění pevnou kapacitou podle výpočtu může být použitelná i na pásmo 60m. Připínání kapacity bychom měli řešit raději nějakou spojkou, málokterý přepínač by vyhověl . Dají se však použít přepínače na napětí 250 V/ 10 A, které vyhovují. Anténa je z kabelu cellflex průměru 8mm a délce 3m, zakončena PL konektory. Jako další možnost materiálu na smyčku MLA je využití 7/16 kabelu cellflex s konektory 7/16, oboje je možno záskat od Martina OK2TND za přijatelnou cenu. Tento kabel je výhodnější - lépe drží tvar a má i vyšší účinnost. Zprvu jsem jako nosnou tyč použil antenní trubky z RM31, v současné době používám monopod Yunteng 188, který se dá pořídit na aukru. Jedná se o výsuvný jednonohý stativ o délce až 1.20m, který se dá v potřebné délce aretovat, na obou koncích má fotozávit, takže není problémem montáž na třínohý stativ, příípadně pak i na malý rotátorek. Kondenzátor na ladění antény používám duálek 380 a 340 pf zapojený jako splitstator /tedy konce smyčky připojené přímo na kontakty statorů kondenzátoru, rotorové kontakty zapojené nejsou/  v plastové krabičce UK05, ladění buď manuální, odzkoušené je taky pomocí krokového motorku s ovládáním bluetooth s arduinem, případně upraveným servomotorkem a PWM obousměrným regulátorem od fy.Neven. Vazba je provedena pomocí vazební smyčky o průměru 20cm z kabelu RG58. Používám měkký kabel vzhledem k tomu, že je možno deformací smyčky do oválu upravovat SWR. Stejného efektu dosáhneme i možností měnit vzdálenost vazební smyčky od hlavní smyčky nebo vazební smyčku natáčet. K upevnění krabičky s kondenzátorem, hlavní smyčky k nosnému prvku i vazební smyčky používám plastové upevňovací kabelové prvky - možno řešit i jinak podle možností. Použitím vazební smyčky napevno vůči hlavní smyčce, podobně jako má třeba i Alexloop,  nedosáhneme ideálního SWR. Jinak ke zdárné stavbě, hlavně pokud počítáme s vlastními modifikacemi mimo osvědčenou konstrukci, budeme potřebovat krom antenního analyzátoru i spolehlivý RLC měřák. Musíme zde počítat s maximální i minimální kapacitou ladicího kondenzátoru, jak jsem už výše uvedl, ale i s doplněním požadované kapacity, kterou mnohdy budeme skládat.

Na obrázku jsou uvedeny typy nestíněných vazebních smyček, některými konstruktéry MLA používané. První smyčka je i u konstrukce MLA Alex loop. V zásadě u všech vazebních smyček platí, že by měly mít průměr 0.5 až 0.6 průměru hlavní smyčky. 

Na obrázku jsou magnetické antény s kapacitní vazbou. I toto řešení má své výhody i nevýhody, později se o nich zmíním.

Na obrázku jsou stíněné vazební smyčky. I toto je jedno z možných řešení, hojně autory konstrukcí používané, druhý typ používám i já.

Vazební smyčka by měla být upevněna tak, aby bylo možno měnit vzdálenost od hlavní smyčky, případně ji podle potřeby i pootáčet k dosažení co nejlepšího SWR. Záleží, jak si stavebník toto upraví podle svých možností. 

V některých verzích MLA se objevuje i připevnění vazební smyčky z měkčího koaxu ke smyčce MLA a tvarováním vazební smyčky pak dostavovat SWR. I toto je jedna z možností, některým pak stačí i pevné provedení vazební smyčky s tím, že SWR bude kolem 1.5, což je ještě dostačující při provozu i bez tuneru.

Jako nosný prvek použvám monopod Yunteng 188.

Používaný a osvědčený kondenzátor, který se ještě dá sehnat na burzách i v šuplících.

Takto vypadá na analyzátoru správně nastavená MLA.

Toto je fotka manuálního ladění i ladění pomocí krokového motorku podle Olega RL5D, výše pak  výsledek měření MLA antény antenním analyzátorem Rigexpert AA-200. Při tvorbě magnetických antén se bez nějakého antenního analyzátoru asi neobejdeme, případně nás čeká řada problémů, než se nám podaří anténu - pokud ji nestavíme podle ověřeného a publikovaného typu - dostat do použitelné formy. Před stavbou nebo úpravách MLA antén je velmi vhodné si anténu nejprve propočítat programem ze stránek radioklubu  VŠB Ostrava https://comtech.vsb.cz/mlacalc/

Přápadně je také možno použít nový program DG0KW-Magnetic-Loop Antennen-Calculator V1.1.1 - odkaz ke stažení je uveden ke konci článku.

Vhodným typům analyzátorů se budu věnovat v jiném článku.

Toto je jeden z vhodných kondenzátorů, často používaný u konstrukcí MLA antén - typ Unitra, kapacita bývá v zapojení jako splitstator asi 4 pF až 180 pF. Je možné také použít pochopitelně i jiné vzduchové kondenzátory - duály či dokonce triály, vhodnou krabičku pak sháníme podle velikosti kondenzátoru. Kondenzátor by měl být vždy pokud možno s převodem, případně musíme převod sehnat, vyrobit, nebo řešit pohon elektromotorkem s velkým převodem.

Toto jsou asi nejvhodnější kondenzátory, odpovídající jak velikostí, tak i kapacitou. Pokud se podaří sehnat kondenzátor podobných rozměrů o kapacitě 2 x 500 pF, můžeme pak počítat u této velikosti antény i s pásmem 40m bez přídavného kondenzátoru, protože pak vychází kapacita splitstatoru kolem 260 pF. V tom případě pak můžeme anténu používat v rozsahu 40 - 10 m bez přídavných kondenzátorů, 80 m a 60 m pak jen s přídavnou kapacitou, jak výše uvedeno. 

Já jako nosný prvek použil s úspěchem dostatečně pevnou 1/2 " vodovodní trubku /na teplou vodu - červený proužek/. Upevnění na stativ či rotátorek můžeme řešit buď vložkou do trubky se závitem 1/4 W - což je fotozávit, případně pak silnější hliníkovou deskou s tímto závitem - pokud nezvolíme jiné řešení.

Toto je kondenzátor 2 x 500 pF, vývody ze statorových kontaktů připájené přímo na konce smyčky

Toto je jedno z řešení upevnění krabičky s kondenzátorem na smyčku i stativ - může být řešeno i jinak podle potřeby.

Takto vypadá celá anténa, vazební smyčka je v provedení z měkkého koaxiálu RG58U, tvarováním vazební smyčky rovněž můžeme nastavit SWR podle potřeby, u pevného provedení pak je zapotřebí smyčku posunovat nahoru nebo dolů případně ji pootočit. V dalším pokračování se budu věnovat i větší velikosti smyčky z kabelu 7/8 - zkouším průměry 1 m a 1,20 m - tyto pravděpodobně později také popíšu. Pokud budou k této anténě nějaké dotazy rád zodpovím, můžete také uvádět svůj komentář k jednotlivým článků na tomto webu, budu jen rád i za případné podněty.


Jako další z řady zkoušených MLA je malá smyčka o průměru 45 cm z kabelu Nordix 10/50, která je velmi vhodná na aktivací vrcholů SOTA, na portable i cestování. Je to velmi skladná a lehká anténa s přijatelnými parametry. Tuto anténu jsem předváděl na setkání koncem září ve Frenštátu pod Radhoštěm spolu s větší MLA o průměru 1 m. Antény jsem používal s rotátorkem, který je výše také popsán, tento byl umístěn na magnetické základně. Ke konstrukci - smyčka je se šroubovacími konektory PL - vhodnější jsou konektory, které umožňují připájet i měděné opláštění smyčky. jako kondenzátor jsem použil duálek UNITRA 380/320 pF s dalšími kapacitami asi 14 pF. Kondenzátorek je v plastové elektrokrabičce 100 x 100 x 50 mm s konektory PL. Tento kondenzátorek je zapojen jako splitstator s tím, že na jedné straně je spojena větší kapacita s malou, na druhé straně je připojena malá kapacita a velká se připíná přes přepínač. Tím docílíme toho, že MLA nám jednak ladí  v rozsahu 24 až 55.500 MHz, po přepnutí je pak použitelná v rozsahu 10.370 MHz až 46.8 MHz. Při použití jiného kondenzátory bychom se mohli dostat i na 10 MHz, nebo je také možno použít přidávání pevné kapacity /podle výpočtu/, takže bychom se mohli dostat i na 7 MHz. Ovšem na obou těchto pásmech je u této velikosti MLA velmi malá účinnost, i když je i takto ve volném terénu docela dobře použitelná.

Tato anténka má vazební smyčku z koaxu RG58 o průměru 18 cm a jako nosný prvek jsem použil osvědčený monopod, který mi umožňuje rychlé a bezproblémové přestavění na větší smyčku MLA.

Takto vypadá zkušební provedení - ve finální verzi bude pochopitelně upravenější, asi přibude i možnost přidat možnost dálkového ladění DC motorkem s řízením směru i rychlostí otáček. Tuto možnost včetně PWM regulace ještě řeším.

Na snímku deska s magnety, rotátorkem a kontrolním SWR metrem. V současnosti je sice problém s takto velkými magnety, dají se ale s výhodou použít i magnety ze starých velkých reproduktorů.  Určitě ale  nebude problém sehnat menší, dostatečně silné Neodymové magnety. Tyto se dělají v různých silách a velikostech, dají se koupit i na Ama setkáních či najít prodejce na netu. Mnou použité magnety byly vyrobeny na zakázku v Prametu ve Světlé Hoře. 

Pro představu větší smyčka, která bude také popsána . Skřínka s kondenzátorem i konektory je stejná, pouze se mění antenní smyčky a pravděpodobně i smyčky vazební. Tuto jsem předváděl po MLA z předchozího popisu. I tuto smyčku můžeme bez problémů používat s malým rotátorkem a magnetickou základovou deskou. Tato smyčka je o průměru 70cm ze stejného materiálu - Nordix 10/50, bude dále zkoušena smyčka o průměru 0.9 nebo 1 m, odzkoušena je i verze smyček z materiálu cellflex 7/16 s poněkud lepším výsledkem, ovšem tato anténa je díky materiálu smyčky i konektorům již o něco těžší. Jako poslední z této univerzální řady MLA bude smyčka o průměru 1.4 m, která se pro své rozměry vhodná pro instalaci ve venkovním prostředí, ovšem je asi nejvhodnější pro DX spojení, i když její použitelnost je omezena kapacitou kondenzátoru do 21 MHz. Je také možná změna u kondenzátoru - pokud k ní dojde, bude později také popsáno.

V článku v PE AR 10/2018 od Jindry Macouna OK1VR se objevila i informace o novém programu pro výpočet magnetických smyček, který v druhém kroku vypočítá i potřebnou velikost vazební smyčky. Jedná se o program DG0KW-Magnetic-Loop Antennen-Calculator V1.1.1, ke stažení na:

https://www.dl0HST.de/magnetlooprechner.htm

Program je jednoduše ovladatelný a spolehlivě vypočítá vše, co potřebujeme vědět.