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AUTOCOSTRUZIONE di ANTENNE: Parliamo del loop magnetico

 Giusto un paio di cose da sapere perchè il tuo loop magnetico funzioni subito...   -by 1SFØ72Questo documento tratta teorie (molto) di base, che stanno dietro al funzionamento di una Loop Magnetica, per soffermarsi in seguito sulla costruzione di condensatori. 

Lasciatemi esordire dicendo fin d'ora che non ho l'arroganza di voler insegnare a nessuno i, per così dire, "chissà quali segreti" per costruire la loop magnetica "perfetta", sappiate però che quel giorno che affrontai l'argomento ne volli subito fare una, intuendo che questo genere di antenne spesso sono sottovalutate alla grande: Una loop magnetica può davvero fare la differenza, almeno tra "l'essere in aria" o non essere operativi per niente, soprattutto se non si ha a disposizione spazio per le grandi antenne HF tradizionali. Non bastasse tutto questo, c'é da aggiungere che una "loop magnetica" può funzionare soprendentemente bene soprattutto in ricezione, per la ben nota proprietà di essere poco o nulla sensibile ai campi elettrici esterni nelle immediate vicinanze. Alla risonanza esse presentano un elevato fattore di merito che si traduce complessivamente in un circuito accordato molto selettivo con rigetto del QRM industriale e delle interferenze delle intermodulazioni date da forti segnali adiacenti. Tuttavia, c'é un rovescio della medaglia: Bisogna ri-sintonizzare l'antenna praticamente a ogni cambio di frequenza a causa della ristretta banda passante, che purtroppo rappresenta il prezzo da pagare proprio per avere un fattore Q alto. Inoltre, una loop magnetica rappresenta sempre un compromesso tra efficienza, bande di utilizzo, qualità costruttiva, dimensioni e.... si, anche l'effettivo comportamento in ricetrasmissione.

Infatti, per essere considerato davvero "magnetico" un loop dovrebbe sempre avere una circonferenza compresa tra 1/8 a 1/4 d'onda perché si é sperimentato che é proprio in questo "intervallo" che si ottiene l'uniformità nella distribuzione della corrente in tutti i punti del loop; la lunghezza ideale del conduttore esterno in genere si stabilisce a 1/4 d'onda della massima frequenza di lavoro dell'antenna. Questa é infatti la situazione dove ci avviciniamo al massimo rendimento possibile (supponendo un buon posizionamento dell'antenna e alta qualità costruttiva, con perdite trascurabili). A lambda/4 abbiamo una leggera preponderanza di corrente verso il punto del loop dove abbiamo la minima impedenza (quello opposto al condensatore) e un po' piu' di irradiazione, anche perché avremo massimizzato la cosiddetta resistenza di radiazione. Ovviamente le cose cominciano a cambiare come iniziamo a spostarci verso le bande in basso; L'efficienza si abbasserà sempre di più perché col crescere della lunghezza d'onda irradiata o ricevuta, la lunghezza fisica del loop risulterà sempre meno idonea a ricetrasmetterla. Tuttavia le condizioni di lavoro generali rimangono sostanzialmente accettabili, almeno finché la lunghezza d'onda non supererà i lambda/8 poiché a scendere ancora di frequenza ci ritroveremmo ad usare un loop davvero troppo piccolo. Ecco perché per esempio, un loop ottimizzato per la banda dei 10m (circonferenza = lambda/4) funzionerà con un'efficienza ancora accettabile anche sui 20 metri (dove il loop però risulta lungo lambda/8). In rapporto alla frequenza d'uso, e alla distribuzione delle correnti, se il nostro loop fosse più lungo di lambda/4, servirebbe in teoria meno capacità per sintonizzare l'antenna però il loop probabilmente non si comporterebbe più come un'antenna "magnetica". D'altro canto, se il loop risultasse inferiore a lambda/8, servirebbe via via sempre più capacità per far risuonare il circuito ma perderesti inesorabilmente efficienza fino al punto che la tua antenna, risultando troppo piccola... sarebbe completamente inutile.

Dunque, ricapitolando, Data la frequenza d'uso, piu' il conduttore del loop é lungo, maggiore è la resistenza di radiazione (la spira forma un area più grande) e dunque più l'antenna irradierà, almeno in teoria. Inoltre, più il loop è grande, e minore sarà la capacità necessaria per ottenerne la risonanza, e chiaramente è vero anche il contrario. Ricorda però che ci sono dei ben precisi limiti progettuali stabiliti dalle leggi della fisica e dunque, non si può creare un loop troppo piccolo o troppo grande a piacere, o l'antenna non funzionerà per niente.
 
Ora, supponendo tu abbia ormai compreso almeno i concetti di base che servono alla costruzione di antenne cosiddette "megnetiche" non dovrai fare altro che prendere adatto tubo di rame o alluminio e piegarlo a forma di due cerchi, il loop interno e quello esterno. Il loop interno ha un diametro in genere di 1/5 del diametro di quello esterno, mentre il loop esterno ha una circonferenza strettamente correlata alla banda HF per la quale lo si vorrebbe ottimizzare, che come si è detto, corrisponde a lambda/4. La tua antenna funzionerà decentemente fino a circa il doppio della lunghezza d'onda per la quale si è ottimizzato. (quindi 10m-20m, o 20m-40m o ancora, 40m-80m...)

Resta solo il componente più importante di ogni loop magnetico, il condensatore variabile. Alla risonanza dell'antenna deve reggere tensioni dell'ordine di diversi kilovolts e a proposito,*MAI TOCCARLO* mentre si trasmette! I variabili sottovuoto sarebbero l'ideale, non fosse per il costo spropositato e l'estrema fragilità.
Va molto bene anche un variabile ad aria che però e quasi impossibile da trovare in giro, soprattutto se lo cerca con adeguata spaziatura tra le armature, oltre che di idonea capacità per i propri progetti ovviamente, per cui con molta probabilità te lo dovrai costruire con le tue mani. Non usare mai materiali ferromagnetici, vanno bene solo alluminio o rame e ottone. Mi rendo perfettamente conto che molti di voi avrebbero preferito un progetto già bello e pronto da scaricare da qui, e  realizzare poi con comodo, seguendo passo passo le istruzioni, ma non ho ritenuto utile pubblicare una cosa del genere. Mi rendo anche conto che ora potreste restare delusi da tutto ciò ma consideriamo una cosa: Le loop magnetiche NON sono tutte uguali!

Possono essere costruite di varie forme e diametri; per scopi diversi e bande differenti, di conseguenza non metterò su questo sito istruzioni precise per realizzare un condensatore di accordo identico al mio poichè esistono diverse possibilità che lo stesso poi non sia adatto alla tua antenna! Nonostante ciò, se costruire il loop è già di per sé intuitivo, specie se conosci i pricipi di funzionamento che ci stanno dietro (e questo documento ti può aiutare), altrettanto intuitivo sarà costruirsi il condensatore adatto che però, in base al diametro scelto per il tuo loop, dovrà possedere delle specifiche ben precise che dovranno essere calcolate a priori. Per questo ti suggerisco di dare uno sguardo qui poichè la spaziatura tra armature, le rispettive dimensioni e l'escursione capacitiva sono dati devono essere necessariamente determinati prima di poter procedere alla costruzione.

Usa il programma di calcolo  che hai appena scaricato e inizia la progettazione del tuo condensatore. Un variabile a farfalla è elettricamente equivalente a due condensatori collegati in serie e dunque, é formato da due identiche sezioni ciascuna avente il doppio della capacità. La capacità complessiva dunque si dimezza, così come anche la tensione di carica di ciascuna sezione. Ecco perchè i variabili "a farfalla" possono sopportare tensioni doppie rispetto ad altri tipi variabili di tipo più comune e rimangono di gran lunga la scelta migliore da fare; non utilizzando il contatto strisciante che fa capo all'albero del rotore, non avremo perdite per effetto del passaggio di corrente attraverso l'albero stesso e questo è un bene poichè considerando l'alto valore delle correnti in gioco, si svilupperebbe anche un calore eccessivo.
 
Ho costruito un condensatore a farfalla piuttosto grosso e ingombrante che ha un intervallo capacitivo compreso tra i 15pf-120pf, funzionante tra i 10m e i 20m con un loop lungo circa 2,80m. L'ho costruito per sostituire il condensatore che avevo prima che però era piccolo e adatto solo al QRP, e che usavo tra l'altro su una loop in rame fatta con uno spezzone di 3 metri di RG213. L'assemblaggio del condensatore autocostruito si è dimostrato a tratti difficoltoso, ma comunque divertente. Ho scattato foto delle varie fasi della costruzione e alla fine montato un breve video con lo scopo di mostrarne la costruzione. Se ti va, dai pure un'occhiata e... 

...Guarda come l'ho realizzato!

*PER I LETTORI ITALIANI:*  Prendetela bene e non mandatemi a fare...    ...antenne, le didascalie le ho fatte in lingua inglese ma se fate radio e vi piace sia l'elettronica che l'autocostruzione voglio dare per scontato che almeno un minimo, ma dico proprio un minimo dell'idioma di albione lo comprendiate dai!

Avrei voluto farlo meglio il condensatore; purtroppo ha una capacità minima piuttosto altina, 15pf al capacimetro, ma è veramente arduo fare di meglio, specie quando si tagliano a mano tutti i pezzi delle armature. Io però credo che tu possa fare ancora meglio di me! Mi rendo anche conto che avrei dovuto unire tutte le armature fisse e mobili con dei punti di saldatura piuttosto che imbullonare semplicemente, e questo per minimizzare ancora di più le perdite. Perchè sfortunatamente, il più grosso problema con cui ci dobbiamo scontrare quando realizziamo questa antenna é la resistenza di radiazione che anche nella migliore delle loop presenta sempre un valore molto basso, (più basso di qualsiasi altra antenna) e non ci possiamo permettere di aggiungere delle perdite! In ogni caso il mio condensatore funge, e ha funzionato in tutti gli esperimenti che ho fatto, complessivamente ne è valsa la pena. I lavori per il mio nuovo loop magnetico sono ancora in corso e il meglio deve ancora venire!

73 gente, divertitevi. 
Vi auguro il meglio.
A.



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