Moje MLA antény

16.02.2018

V této části bych se zmínil o magnetických anténách, které jsem sám dal dohromady a vyzkoušel. 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.

Mimo portejblové antény také zkouším jiné možnosti magnetických antén, které také popíši. I tyto je možné podle popisu postavit. Jako další z velmi dobrých manetických antén je modifikace dvouzávitové smyčky shodné s MLA-M. Tuto dvouzávitovou smyčku jsem získal od Oldy OK2ER ke zkouškám. Pro svou velikost - průměr smyček je 62 cm a tedy svou velikostí i parametry je velmi vhodná k používání v omezených prostorách bytu či malého hamšeku. U dvouzávitové smyčky je zapotřebí si uvědomit, že má svá specifika a vlastnosti odlišné od smyčky s jedním závitem. K tomu patří také to, že u dvou závitů můžeme tuto anténu používat pouze v rozsahu 80m - až 20m, včetně 60m. Proto také je nutno druhý závit zkratovat a pak můžeme pokračovat v rozsahu 20m až 10m bez problémů. Bez zkratovaného závitu to prostě u tohoto typu antény nepůjde. Pro zjednodušení ovládání jsem řešil umístění vazební smyčky. Tato varianta má navíc výhodu, že anténa není tak ovlivňována při ladění blízkostí těla a ruky, takže naladění je snadnější a rychlejší. Při zkouškách a měření originálu antény MLA-M, zapůjčené od Romana OK2PKT jsem si všiml, že anténa je při ladění velmi citlivá na přítomnost , takže při ladění s tím musíme počítat. Je to dáno kapacitní vazbou a při použití vazební smyčky se tato nepříjemná vlastnost  podstatně zmenší. U vazební smyčky pak zjistíme, že je zapotřebí po naladění k nastavení nejlepšího SWR měnit polohu vazební smyčky jak výškově, tak někdy i směrově, navíc po přepnutí a tedy i zkratování jednoho závitu musíme smyčku umístit pod druhý závit, a to tak, že prostě vazební smyčku na trubce prostě otočíme pod druhý závit. jinak se nám nepodaří SWR nastavit na minimální velikost. Podařilo se mi najít řešení - je levné, snadné a opakovatelné, mám zato, že takto by šla i modifikovat originální MLA-M anténa. Navíc přepínání mezi 80m bandem a pak laděním kmitočtů od 14 MHz do 30 MHz jsem řešil ne propojkami, ale přepínači na 250V/25A. Tyto jsou sic trochu větší, ale bez problémů by měly vydržet a přepínání je snadnější než u originálních MLA-M antén.

Takto vypadá anténa MLA-M v modifikované verzi. Řešil jsem to vložením plastové elektrikářské trubky mezi oba závity, trubka je volně otočná. Na trubce je možno vazební smyčku o průměru asi 21cm z cellflexu , upevněnou na instalační plastové přichytce posunovat nahoru i dolů, při pootočení pak i dostavovat SWR. Otočením vazební smyčky pak po zkratování závitu antenní smyčky pod druhý závit pak snadno naladíme i další frekvence a opět posuvem nahoru a dolu , případně i pootočením dostavíme poměrně snadno SWR. Při pečlivější snaze i na hodnoty velmi blízké 1. 

Takto se nám podaří malými náklady zjednodušit ladění i dvouzávitové antény jiné konstrukce, u MLA-M zjistíme, že jsme si ji snadno vylepšili. Navíc u této modifikace je velmi snadné vyřešit i dálkové ladění a to jak upraveným servomotorkem, motorkem s převodovkou i krokovým motorkem. Záleží na schopnostech každého amatéra, je také možno u stejnosměrných motorků řešit ovládání a ladění přes antenní koaxiální kabel . V případě zájmu i toto může být na této stránce popsáno.

Takto vypadá konečně řešení - vylepšené upevnění trubky s vazební smyčkou - přidal jsem jednu příchytku a u originální dvouzávitové smyčky jsem horní příchytku obrátil - nebrání tak nic v horní pozici vazební smyčky, navíc trubka je fixovaná a snadno otočná.

Podobně je fixovaná i v spodní části, je viditelné ovládání ladicího kondenzátoru z boku smyčky, což má také vliv - nestojíme přímo v magnetickém poli antény při ladění a nastavování SWR. Úpravou získáme o něco lepší výsledky a to v celém rozsahu této multibandové antény - tedy pohodlně můžeme s přijatelným SWR toto anténu používat v rozsahu od 80m do 10m včetně nového - 60m pásma, i když s QRP výkonem. I s tímto výkonem však můžeme mít spoustu velmi pěkných QSO, u digimodů i DXů.

V další části se pak budu věnovat další magnetické anténě - je z 7/8 cellflex koaxiálního kabelu. Má průměr 90 cm, což je asi jedna z velikostí, ještě použitelných v omezených možnostech hamšeku. Tato anténa je svým stavebním řešením určena pro používání na jednom místě - není rozebíratelná a tudíž není vhodná jako portejblová, nýbrž třeba na chatu, do hamšeku - prostě všude tam, kde její velikost nebude překážkou. Může být umístěna na stativu, případně pokud bude mimo přímý dosah operátora, může být řešena s dálkovým laděním, případně i s menším rotátorem. S popisovaným kabelem má anténa docela solidní účinnost - na některých pásmech i kolem 90 procent. Před stavbou antény bychom si měli promyslet, k jakému účelu a na jakém místě budeme anténu používat. Já se rozhodl vyzkoušet anténu v nerozebiratelném stavu, takže tuto popíši. Je vhodné vycházet z koaxiálního kabelu, který máme k dispozici. Já dostal od Martina OK2TND kabel cellflex 7/8 - tedy o průměru měděného vlnovce 25 mm a délky asi 2.90 m. Nejprve jsem si programem na výpočet MLA /k dispozici na netu /https://comtech.vsb.cz/mlacalc/  spočítal tuto velikost antény, současně mi tak vyšla potřebná velikost kondenzátoru na jednotlivá pásma a také předpokládaná účinnost:

MLA průměru 90 cm, průměr kabelu 25 mm, délka kabelu vychází 2,827 m

kmitočet: 3.5 MHz                       C:  998 pF                            účinnost: 1,34 procent

                 3.7 MHz                             893 pF                                            1,62

                 5.352 MHz                         427 pF                                             5,6

                 7.045  MHz                         246 pF                                             13,5

                10.140 MHz                           119 pF                                              35,8

                14.75 MHz                             61,7 pF                                             63,8

                18.100 MHz                           37.3 pF                                             81

                21.075 MHz                          27.5 pF                                            88

                24.915 MHz                          19.7 pF                                             93

                28.075 MHz                         15.5 pF                                             95 procent

Z výpočtů je zřejmé, že naše anténa o průměru 90 cm bude použitelná  s běžným duálem, který zapojený jako splitstator bude mít kapacitu nejčastěji od 180 pF, nám vyhoví na kmitočty od 10 MHz  , pokud hodláme anténu používat i na kmitočty 80 m, 60 m a 40 m, budeme muset řešit připojení paralelních vysokonapěťových kondenzátorů potřebné kapacity, případně použít jiný kondenzátor s větší kapacitou.  Poté si musíme sehnat potřebnou konstrukční krabičku, vhodné upevňovací prvky, nějakou nosnou tyč nebo trubku, koaxiální kabel na vazební smyčku / která má mít průměr 1/5 průměru antenní smyčky , páječku většího výkonu - nejvhodnější kolem 100 W  a pustit se do práce. 

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.