<<

Zin en onzin over "Magloop".
pa0nhc 20181111
(C) The use, publication, copy and modification of all info on this site is only permitted for non-commercial purposes, and thereby explicitly mentioning my radio amateur call sign "PA0NHC", as the original writer / designer / photographer /publisher. (C) 

Vergeleken met 1/20 lambda omtrek raam, maakt een "1/4 lambda omtrek raam" het volgende mogelijk :
- dunnere straler
- direct perfect aanpassen zonder experimenten
- lucht- afstem condensator, waarmee
- eenvoudiger mechanisch afstemmen

    De afmetingen van een "niet zo klein" raam.
De maximale omtrek voor een met een condensator afgestemd raam is 1/4 golflengte. Als een dergelijk raam op meerdere frequentie banden afgestemd moet worden, is het voor een een maximaal rendement gunstig, om het raam voor de hoogste frequentie band een omtrek van 1/4 lambda te geven. Bij gebruik in lagere frequentiebanden (waar de relatieve omtrek kleiner wordt), daalt de voedingpunt impedantie, en (afhankelijk van de straler dikte) ook het rendement,.

    Stralerdikte.
Volgens sommigen
moet een "magloop" straler altijd van zeer dik koperbuis uit één stuk vervaardigd worden, omdat elke tiende Ohm weerstand te grote verliezen zou veroorzaken. Zelfs tin solderen zou vermeden moeten worden. Dat is niet altijd waar.

Een zeer klein capacitief afgestemd raam (bv. 1/20 lambda omtrek voor 80m), is bruikbaar voor ontvangst. Maar zelfs met zeer dik (8 cm) koper geconstrueerd, levert een dergelijk zeer klein raam  als zendantenne zeer teleurstellende resultaten : 10dB verliezen (1 1/2 S-punt). Tijdens het zenden met 100W genereert het zeer hoge spanningen (10 kV pek) en idioot hoge stromen (75 Aeff), en wordt er van de toegevoerde 100W in het koper van het raam 89 W in warmte omgezet.

Bij een maximaal groot capacitief afgestemd raam, dus met de maximale omtrek van 1/4 lambda, zijn de spanning (ca. 1,1 kVpiek) en de stroom (2,15 tot 4,3 Arms) het kleinst, en de koper verliezen dus het geringst.

 

Zelfs met een "zeer dunne" straler (de 10mm diameter van de verzilverde afscherming van RG214), zouden de verliezen in een 20m omtrek raam voor 80m slechts 1,8dB zijn (minder dan 1/2 Spunt).


    Waar komen die grote verliezen bij zeer kleine ramen (< 1/20 lambda omtrek) vandaan ?
Een raam met zeer kleine omtrek, kan alleen door het genereren van een zeer grote waarde HF-hoge stroom, zijn toegevoerde energie uitstralen. Die HF-stroom loopt echter alleen in een zeer dunne laag aan het oppervlak van het raam (skin effect). Die zeer dunne "koper huid" bepaalt de HF-verlies-weerstand van het raam.

De HF-eigenschappen van een (zeer klein) raam worden dus door de (overheersende) HF-verlies-weerstand van het raam bepaald. 

Met bij een zeer klein raam als ongewenste gevolgen :
-  geringe demping door afstralen van energie,
-  waardoor een zeer hoge Q
-  en onpraktisch geringe bandbreedte,
-  zeer hoge stromen en spanningen,
-  waardoor grote warmte verliezen.

Een hoge Q is gewenst voor een niet-stralende spoel.

Een zendende raam antenne moet juist zo goed mogelijk afstralen

Daar is een groot stralend oppervlak, dus een zo groot mogelijke raam omtrek voor nodig. De raam-kring wordt dan hoofdzakelijk door het afstralen van energie gedempt.

Met als gunstige gevolgen :
-  lage Q waarde
-  grotere bandbreedte,
-  geringere stromen en spanningen,
-  veel geringere warmte verliezen,

    Conclusie:
Een capacitief afgestemd raam, met de maximale omtrek van 1/4 lambda, kan door zijn groter stralend oppervlak de toegevoerde energie het beste uitstralen.

 



           
Reken voorbeeld voor een klein raam van DIK koper :

3,65 MHz, !! 8cm !! koper, omtrek 1/20 lambda = 4m / 1,3m diameter :
-  De waarde van de HFstroom langs de hele omtrek is hier wel nagenoeg constant
-  Het maximaal haalbare rendement voor een dergelijk klein raam, van zeer dik koper is, (vergeleken met een 1/2 lambda dipool) slechts 11% (-9,6db)  
-  De Q is enorm hoog (5400).
-  De bandbreedte is op 3,65MHz slechts 0,7kHz, dus voor SSB totaal onbruikbaar.
-  Het (op afstand) afstemmen is onmogelijk kritisch : één kHz ernaast en de SWR is te hoog.
-  De raam stroom is enorm groot (bij 100W tot 75A !).
        In plaats van energie afstalen wordt het koper warm gestookt (100W input => 89W hitte=> 11W straling).
-  De spanning op de afstem condensator is enorm hoog (bij 100W tot 10kVp)
        waardoor zelfs dure vacuüm- en speciale keramische hoogspanning condensatoren het moeilijk kunnen hebben.
-  De voedingpunt impedantie is extreem laag (bv. 0,018 Ohm), waardoor het aanpassen aan 50 Ohm lastig wordt.
        Een aanpas trafo zou een onmogelijke wikkelverhouding van 53:1 tot 26:1 moeten hebben.

            Reken voorbeelden voor capacitief afgestemde 1/4 lambda en 1/8 lambda omtrek vierkante ramen :

Bij afgestemde ramen met de maximale grootte (1/4 lambda) is de door G0CWT gemeten stroomsterkte langs de omtrek echter NIET constant.

De rekenmethode voor zeer kleine ramen geeft alleen goede resultaten voor ramen waarvan de stroomsterkte langs de gehele omtrek nagenoeg constant is.  Dus voor ramen met een omtrek veel kleiner dan 1/4 lambda,

Volgens de rekenmethode, rendementen vergeleken met een 1/2 lambda dipool :
    D
un raam (1cm dikte)

a.
omtrek 1/4 golflengte, verlies 0,6 dB.
b. omtrek 1/8 golflengte, verlies    4dB

 

Deze waardes zullen in de praktijk gunstiger uitvallen, zeker voor 35mm dikke ramen, omdat (vooral voor 1/4 lambda omtrek), de stroom kleiner en niet overal even groot is ( gemiddeld 3,2 A).

 

G0CWT legt het nog eens uit.

            Samenvatting:
Vergeleken met een veel kleiner raam blijkt een capacitief afgestemd, maximaal groot 1/4 lambda raam, de volgende gunstigste eigenschappen te hebben :

-  de Q is veel lager
-  de bandbreedte is veel groter waardoor het makkelijk afstemt
-  het straalt de toegevoerde HF-energie minstens 7 dB beter uit (ruim 1 Spunt)
-  de voedingpunt impedantie is veel hoger (5,5 ohm) waardoor
-  makkelijker, met een transformator, aan te passen
-  het veroorzaakt veel geringere kringstromen (gemiddeld 3,2 Aeff bij 100W)
-  waardoor veel lagere condensator spanningen (typical 1,1 kVp bij 100W)
-  dus veel geringere verliezen
-  er is minder dik koper nodig

            Met de afstem-C beneden geplaatst :
-  Maximale straling naar boven.
-  Optimaal voor NVIS (regionaal) verkeer.
Minimale straling omlaag
-  Waardoor bij zenden en ontvangen ongevoeliger voor omgeving invloeden (BCI / TVI / herrie uit omgeving).