Radio Frecuencias

En fin, continuemos....

La geometría optima para una AMA* es la circular,pero construir un avión de 4 m de diámetro doblando tubo de
22 mm es tarea imposible para el aficionado.

*Abstimmbare Magnetische Antena (antena magnética sintonizable)


La geometría hexagonal incrementa la perdida de eficiencia en un porcentaje aceptable y es a su vez asumible
la construcción de la AMA por el aficionado,ademas existen codos con angulo interior de 120 grd para armar y
soldar esta AMA.

El precio de la AMA (exceptuando el C.variable) ,ronda los 71 € en L. Merlin para 6 tubos de l 2 m y d 22 mm +
los codos necesarios.

Cálculos AMA hexagonal Tx 100 W P.E.P para 160,80 y 40 m



1.84 Mhz

Ángulo interior 120 grd
P 12 m
l lado 2m
h lado inferior al suelo 2m
conductividad del suelo media
d conductor 22 mm
frecuencia 1.84 mhz
l. eléctrica 0.074 lambda
Bw tx 1.4 Khz
eficiencia 3.28%
CV 606.8 pF
V.CV 5.04 kV (100 W P.E.P)
L 12.12 µH
Área 10.39 metros²
altura del loop 3.46 m
Q 664
R. Radiacion 0.0048 ohms
Res per 0.0617 ohms
Perdidas resp loop ideal 14.8 dB
perdidas prox suelo 0.1448
Per resist conductor 41%
Per acopl induc tierra 55.6% de la potencia Tx
Perd acopl cap suelo 0.2%

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3.5 Mhz

longitud eléctrica 0.140 lambda
corriente opos C.V 19.3 A rms
C.V 159.8 pF
V.C.V 6593 V (100 W)
Per induc acopl suelo 46.4% pot transmisor
¨ acopl capac suelo 1.1% ´´ ´´
Perd resis conductor 23.7% ´´ ´´
Bw 2.8 khz Tx entre puntos a ROE=2:1
Bw 7.8 Khz RX
Eficiencia de radiación 23.7%
Perd. respecto ant ideal 6.3 dB
R.Radiación 0.0624 ohm
Res perd 0.0850 ohm

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7.1 Mhz

longitud eléctrica 0.248 lambda
corr inversa C.V 8.4 A rms
C.V 29.9 pF
V. en C.V 4441 V pico
Per acop induc suelo 11% Pot Tx
´´ ´´ cap ´´ 3.4% ´´ ¨´
Eficiencia de radiación 79.66%
Bw Tx 19.1 Khz entre puntos a ROE=2:1
Bw Rx 54.1 Khz
Perd respecto ant ideal 1.0 dB

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Nuevo fail ..Los codos que hay fabricados son de angulo interior 90 ó 135 grados ,por tanto la geometría de la
AMA tiene que ser cuadrada u octogonal y como cuadrada tiene un 20 más de perdidas que una circular,la
construimos octogonal que tiene un % de perdidas pequeña en relación a la circular.



AMA Octogonal bandas bajas


ángulo interior><>>135 grados
Perímetro ><>>12 m
l.lado ><>>1.5m
dist al suelo ><>>2m
inductancia L ><>>12.3 uH
diámetro cond ><>>22 mm
Conduct suelo ><><tierra normal
Pot Tx ><><100 W P.E.P
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1.84 Mhz

longitud eléctrica>>>>>>>>>>>>>0.074 lambda
cap Cv>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>598 pF
corriente loop principal>>>>>>>22 A rms
V en Cv>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>5069 V pico (100 W P.E.P)
Q en Tx >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>685
Ancho banda Tx>>>>>>>>>>>>>>>>>1.4 Khz entre puntos a ROE 2:1
R. radiación>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0.0052 ohm
Resist perd conductor>>>>>>>>>>0.06117
eficiencia en Tx>>>>>>>>>>>>>>>3.53%
Perdidas ref loop ideal>>>>>>>>14.5 dB
diámetro secundario loop>>>>>>>83 cm para 50 ohm
perdidas acoplo induc suelo>>>>55.9%
En Cap acopl suelo>>>>>>>>>>>>>0.2%
Perd en Res conductor loop>>>>>40.4%

**********************************************************************

3.5 Mhz

Q>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>523
R.Radiacion>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0.0682 ohm
R cond>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0.0850 0hm
longitud eléctrica>>>>>>>>>>>>0.140 lambda
corriente loop>>>>>>>>>>>>>>>>19 A rms
Cap Cv>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>157.4 pF
V en Cv>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>6595 V pico
Pérdidas acopl induc suelo>>>>45.8%
pérdidas acopl capac suelo>>>>1.1%
Pérdidas en resis conduc >28%
Eficiencia>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>25.16%
TX Bw>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>2.8 Khz
RX Bw>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>7.9 Khz
diámetro loop secundaria>>>>>>0.72 m pra 50 ohm
Pérdidas ref loop ideal>>>>>>>6 dB

*********************************************************************

7.1 Mhz

Q>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>296
R.radiacion>>>>>>>>>>>>>>>>>>>1.1542 ohm
Res per>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>0.1211 ohm
long eléctrica>>>>>>>>>>>>>>>>0.284 lambda
Corriente en el loop>>>>>>>>>>8.1 A rms
Cap Cv>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>29.5 pF
Tensión en Cv>>>>>>>>>>>>>>>>>4346 V pico
Perd acopl induc suelo>>>>>>>>10.4%
Perd acopl capac suelo>>>>>>>>3.3%
Perd en la resist del loop>>>>5.5%
Eficiencia de radiación>>>>>>>80.85%
Tx Bw>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>20.2 Khz
RX Bw>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>57.3 Khz
Perd ref ant ideal>>>>>>>>>>>>0.9 dB

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Hola, he retomado el tema de los loop magnéticos a raiz de un proyectillo que tenemos en marcha. Asi que he estado cacharreando con un proto para 50 MHz. La construcción inicial es muy simple, como podéis ver... material del cajón.

Para los primeros ensayos me he servido de un pincho RTL-SDR. La antena funciona OK, pero el computador me genera mucho ruido precisamente en el segmento de trabajo de la antena. Aún así he podido hacer unas pruebecillas muy ilustrativas del funcionamiento de estos loops que comparto por aquí.

Primero ( a ver si lo hago bien ) unas fotos de la antena.

plano general:
detalle del conector:
... y del condensador de sintonía:
y aqui enchufada al pincho RTL-SDR:
así funciona, ha quedado bastante bien centrada hacia 50,400 MHz, que es lo que se pretendía:
esta señal tan intensa es el ruido del computador... es bastante fuerte. Pero si giramos la antena (que es directiva) apuntando su dirección de mínima señal hacia la funte de ruido... el panorama es diferente:
al girar la antena el ruido interferente se atenua de modo considerable, y ese pequeño pico de señal de la izquierda, que antes permanecía bajo en ruído, es ahora perfectamente visible.
ampliamos el espectro visible en pantalla para apreciar mejor el "pico" de sintonía de la antena. En esa pequeña colina del espectrograma es donde la antena trabaja mejor:
y en esta última captura, se parecia como el entorno influye en el funcionamiento del loop. Acercado o alejando un poco la mano al condensador de sintonía el punto de sintonía de la antena se desplaza a frecuencias mas bajas, saliéndose de la zona que queremos y "bailando" por el espectro en funcion de la proximidad de la mano:
73.

Gracias por las capturas ,muy ilustrativas.

El efecto cambio de sintonia al acercar la mano es por la modificación de la capacidad,por eso se ponen
condensadores variables movidos pr motores.Si aumentas la capacidad baja la frecuencia de resonancia

La circunferencia de la antena estará comprendida entre 1/4 de onda y 1/32 onda. Para longitud de circunferencia =1/4 de
onda ,la antena rendirá como undipolo de media onda separado 1/2 onda del suelo .

El diametro del conductor deberia ser de 32 mm para reducir al maximo la resistencia de perdidas , la antena con esa
dimension tendrá una impedancia de radiacion no mayor de 2.5 Ohms,por tanto la potencia emitida se disipara en su mayor
parte en la impedancia de radiacion.

Si el diametro del conductor es pequeño ,aumentara la resitencia ohmica pura y por tanto una parte importante
de la potencia TX será radiada en forma de calor en el conductor y esto bajara considerablemete el rendimieno.

Las perdidas en una AMS (antena magnetica sintonizada) se producen principalmente en la resitencia ohmica del conductor,
incluimos naturalmente la resistencia de contacto entre diferente materiales,la resistencia del propio condensador y la resistencia
de las conexiones del condensador.

Acoplamiento capacitivo e inductivo con el suelo u objetos proximos,resitencia ohmica del suelo (ohmios metro).Estas perdidas
se rducen alejando la antena del suelo y objtos colindantes.

La resistencia de perdida en el conductor se reduce aumentando el diametro de dicho conductor Y naturalmente usando materiales
de la mejor conductivida posible (mucho mejor cobre que aluminio).

Si usas para calcular la longitud de la antena la ecuación empirica de Kaeferlein ,esa antena funcionara en todo el margen de 50 hasta 150
Mhz (una octava y media).

Ten en cuenta que la impedancia de radiacion es funcion de la supericie y la frecuencia (+ suerficie pi*R E2,mayor impedancia de radiación
y por tanto + rendimiento)

La mejor geometria es la circular + superficie y no hay soldaduras (resistencia de contacto diferentes materiales),ademas la RF no quiere angulos
rectos.

47250/F.min en kHz=47250/50.000=94 cm longitud de circunferencia

Interesante,es una asignatura pendiente la construccion de una anterna de este tipo
Nuestro amigo J.luis aporto importante información pero se quedo en la mesa de trabajo como proyecto.
Espero retomar las ganas algun día.
Sigue contando tus avances.
Gracias.
Saludos.

Gracias J.Luis por la interesante información.

El efecto capacitivo es muy acusado en las proximidades del ocndensador de sintonía. De hecho para ajustar la antena lo hago como unos 200 kHz por debajo de la frecuencia correcta... al retirar la mano ya se va al sitio.

Ahora casi solo hago antenas de este tipo para recepción y eso me permite ser menos riguroso con los aspectos que comentas. En transmisión es diferente. Con estas antenas en TX se produce en el condensador una presión eléctrica muy elevada. Lo suficiente como para que con 5 W en VHF salte arco voltaico entre las placas de un condensador cerámico de ajuste como el de la foto. Con 2,5 W no salta, pero se calienta lo suficiente el condensador como para que cambie su valor y la antena se vaya de sintonía. Con 1 o 1,5 W iba bien. En RX esto no pasa, claro.

Solo construí una para HF, con condesandor variable de placas de aire ajustable de modo remoto. Para ello usé finalmente un servo de radio control, antes había probadocon reductores pero no proporcionaban la precisión necesaria para sintonizar la antena. A partir de 20 W ya saltaba arco en el condensador, y eso que la calidad del loop no era muy buena, por que estaba hecho en varilla de aluminio anodizado, que era lo que tenia a mano. Un poco aparatosa por el tamaño, pero desde el interior del edificio y a la segunda llamada respuesta desde Italia con reporte aceptable.

Te confieso que ahora ya no hago calculos para construirlas. Lo hago a ojo partiendo de una circunferencia de 1/4 onda para abajo... de ahí... lo que se me ponga bien segun el material disponible.

La de las fotos tenia inicialmente unos 15 cms mas de circunferencia, sin condensador de sintonia, solo con la capacidad mútua de los rabillos, andaba resonando sobre los 90 MHz. La acorté un poco para poder usar un condensador de mas valor. Así la sintonia es menos crítica.

Estos modelos simples me gustan mucho por que te permiten recibir señales donde con otras solo tienes ruido. Son ideales para monitorizar una señal de frecuencia constante, por que es preciso sintonizarlas. Aunque pueden hacerse también mas "anchas" a costa de algo de perdida de rendimiento, pero siguen funcionando muy bien. En RX me refiero.

Si me permitís la autocita, os pongo un par de enlaces a otros modelos que he montado, por si los encontráis de interés:

Bueno, disculpadme, por alguna razón ahora no está funcionando bien el navegador... cerraré sesión y lo intentaré mas tarde.

73.

Hola de nuevo, a ver si ahora va.

Estos son los primeros modelos que construí, tal vez por el 98 o el 99, para 145 MHz, RX y TX:

http://www.qsl.net/eb1hbk/taller/aro_vhf.html

http://www.qsl.net/eb1hbk/taller/vhf_fase.html

Y estos últimos diseños para RX en HF son muy sencillos de construir y, dado su pequeño tamaño, ofrecen un resultado mas que satisfactorio. Son de Q bastante bajo, así que cubren holgadamente una banda completa, y si alguien se anima a montar una y no dispone del condensador que se indica, con el valor inmediato superior o inferior también funcionará relativamente bien.

http://www.cacharreo.es/?q=Kalypso-80

Siguiendo los enlaces se accede al artículo del primer proto construido y también los planos de cada modelo. Creo que funcionan todos correctamente.

73.

73

Muy interesantes tus expeimentoscon AMS,s.Mi experiencia constructiva se limita a una unica Käferlein para bandas altas y
con hilo de poco mas de 1mm de diametro.Si has leido los posts de este hilo verás que hace muy poco tiempo yo pocoo nada
sabia de AMS ,fue tras la traducción del articulo de Käferlein ,cuando empece a documentarme un poco en magnéticas.

Si bien la separacíon entre placas del condensador de sintonia en recepcion no sufre en absoluto sobretensiones ,si es importante
que el material del que este construido sea de la menor resistencia ohmica posible y que la construción sea de alta calidad para que
la sintonia sea suave y sin inestabilidades,amen de que las conexiones CV y loop sean de muy baja resistencia.

Una antena que funcione muy bien en emision , tambien funcionará muy bien en recepción.La impedancia de radiación de estas antenas
es bajisima de algunos miliohms para antenas de 1/16 de onda y menos de 3 Ohm para antenas de 1/4 de onda ,por tanto
la relacion resistencia ohmica pura del onjunto Loop+CV+conexiones de CV a loop, deberia ser muy inferior a la impedancia de radiacion ya
que las corrientes de nanoamperios que circulan por la Loop en recepcion seran en gran parte disipads en calor en la resistencia ohmica pura del
conductor y por tanto la caida de tension de estos voltajes de menos de 1 uV en muchos casos, caeran dramaticamente en la resistencia pura del
Loop y seran muy atenuadas al trasnferirlas al Loop secundario ,para minimizar estas perdidas lo unico que podemos hacer es disminuir la resistencia
ohmica del Loop primario y esto solo lo lograremos usando tubos de cobre de gran diametro,sea para recepción o emision (28 mm de diametro no es
ninguna barabaridad ,anque la antena la destinemos solo a recepcion).

Si queremos una AMS para una sola banda , algo menos de 1/4 de onda es la circunferencia adecuada y si la construcion y el entorno de montaje
son optimos ,esta antena presentara una perdida menor de 1 dB con relacioń a una Loop ideal.

Perdiadas en una AMS

Quizas en un 70% seran debidas a la resistencia Ohmica del Loop principal

Quizas un 10% en el acoplamiento capacitivo con el suelo y objetos colindantes

Quizas un 20% acoplamiento inductivo con el suelo y objetos colindantes

Esto es a ojo de ben cubero ya que los calculos para dar precision a estos datos son pesaos de hacer

Conclusión

Una AMS se montara siempre vertical

Una AMS se construira con materiales de baja resistecia (cobre ),eldiametro delconductor será como minimo de 22 mm

Separararemos la loop minimo 3 m del sueloy objetos colindantes para bandas HF de 20 a 10 m ,mayoreas alturas seran requeridas para
bandas maś bajas.

La geometria más ventajosa para una Loop es la circular ,si bien es cierto ,doblar un tubo de 22 mm para hacer una circunferencia perfecta
no seŕa tarea baladí

Si señor, todo un lujo tus conocimientos y tenerte por aquí.
Clase magistral.
Saludos.

Como bien sabes ,Rapid,hace muy poco tiempo ,las magneticas me parecian telares estraños,solo tras surjir aqui
en nuestro foro la necesidad de antenas H.F para pisos de ciudad ,comence a buscar algo pequeño y medianamente efectivo
, encontré los trabajos de Käferlein y decidí investigar un poco.

Lo que me empuja, es buscar soluciones para vosotros los analistas de señales, que necesitais adquirir en las mejores condiciones
posibles la señal ,para luego realizar vuestros analisis y obtener, si es posible la inteligencia que porta.Analizar una señal para mi ,es
chino Mandarin ,usease que ni para pasar el dia...Angazu dixit .

Mi esperiencia constructiva de AMS,s es casi nula ,dado que ,solo construi un telar en paln chapucillas con hilo de poco más de 1 mm
par bandas altas de H.F ,mi opinion es teorica solo ,ademas de antenas se muy poco.

Despues de haber leido algunos trabajos muy intersantes ,haber realizao algunos calculos , hecho simulaciones ,me parece que las
AMS son una opción muy valida para foreros como Angazu, que no pueden colgar del cielo un hilo de 50 m...Y si, la AMSś son muy
interesantes para receptores SDR,claro su ancho de banda es pequeño , de los 3 MHz o maś que samplean vuestros SDR solo puedes
trabajar en un margen de unas cuantas decenas de Khz sin andar sintonizando ,mas por el tabajo de hacer una de estas antenas tienes
tambien un preselector de frecuencia y direción + un buen atenudor de ruido parasito de procedencia humana

Huy!... a raiz de lo que comentabas creo que soy muy poco ortodoxo entonces...

por que, salvo lo de la forma circular... y por que me resulta mas cómodo darle esa forma, que si no...

Correcto todo lo que decías J.Luis. Siempre puedes hacer una antena un poco mejor, mejores conductores, elementos mas resistentes, conectores plateados, línea de transmisión tope-gama, una ubicación mejor... no se donde está el límite.

En los primeros modelos que construí llegué a dar un recubrimiento electrolítico de plata al loop. Toda una aventura química para mi y quedé muy satisfecho con el resultado. Pero no volví a hacerlo mas. El caso es que, para el resultado que yo esperaba de las antenas, la diferencia entre loop de cobre y loop de plata era inapreciable. Lo mismo me ocurría con conductores un poco mas gruesos o mas finos. El mas grueso es sin duda mejor, por que ofrece menos pérdidas, pero en la práctica cualquier opcion de las probadas me proporcionaba el resultado que yo esperaba. De modo que terminas escogiendo la opción que te resulta mas práctica. No es un modo muy ortodoxo de proceder, pero si te funciona, pues te funciona.

Por fortuna, a menudo hay mas de un modo de hacer las cosas y como, desde la idea en papel al proyecto hecho, hay un buen trecho... en algun momento tienes que escoger entre lo posible y lo razonable. Una estrategia que me presta buen servicio es empezar por abajo, por la opción menos óptima, por ejemplo emplear lo que hay a mano, incluso a menudo materiales "chunguillos" y evaluar el resultado. De ahí para arriba ya sabemos lo que hay que hacer.

Por ejemplo... puedo construir un prototipo empleando materiales con un coste de unos 2 euros, o un coste 10 veces superior, esto es 20 euros. Si los materiales mas costosos me van a suponer un incremento de señal +1dB, bueno, que sean +3dB... es para pensárselo... por que en efecto, por un lado tengo una mejora en señal de +3dB, pero por el otro lado tengo una perdida de 10 dB(euros)... En conjunto tengo entonces una pérdida de -7dB. La clave es si puedes prescindir de esos 3 dB. Por que si es así, entoces tienes la antena y 18 euros en el bolsillo.

Este planteamiento no siempre es válido, claro, pero resulta bastante útil y práctico. Me viene a la memoria un comentario: "la mejor antena es la que está instalada, no la que está por algún lado a medio terminar.

Una alternativa al tubo de cobre, y la dificultad de trabajarlo puede ser pletina o lámina de cobre, dependiendo de las dimensiones del loop y de la rigidez mecánica necesaria. Hemos llegado a realizar un loop sintonizable de HF con cinta adhesiva de cobre de 5 mm de ancho, con forma rectangular, pegada por el lado interior de al puerta de un armario, para poder orientarla abriendo o cerrando la puerta. Ya se que contradice todas las recomendaciones y buenas maneras en cuanto a este tipo de antenas pero... ¡funciona!.

Las antenas magnéticas no dejan de sorprenderme. Pequeñas pero matonas, que diría el poeta.

Buen finde.