CE QU' IL FAUT COMPRENDRE ABSOLUMENT


                                La roylls  des loops magnétiques : la  boucle optimisée  ROS 1/1

Réalisations f3dd optimisées :
                        Périmètre 3,30m pour fonctionner parfaitement de 13 à 28 Mhz
                                          4,00m pour fonctionner parfaitement  10, 14, 18 Mhz
                                      (Simple loop, en parallèle type Hermès et en 8)
rappels :

              La grandeur de la boucle sera limitée et dépendra des fréquences choisies.

Les données fournies par  les logiciels de calcul de loop  nous précisent ces limites hautes et basses ( 0,08  à 0,25 lambda) et nous fournissent les caractéristiques de notre antenne.

En vous limitant à choisir 2 ou 3 bandes par ex , vous aurez une meilleure efficacité pour une dimension choisie permettant gain et accord optimum.

Le logiciel est d'un bon support pour vous déterminer.

Nous savons que le facteur qui limite nos communications en HF , est le bruit atmosphérique.
Pour l'antenne boucle magnétique , le bruit thermique de la résistance de pertes est le facteur clé qui va limiter la sensibilité de l'antenne.

L'optimisation est essentielle pour obtenir les résultats escomptés.

Cela implique une réalisation mécanique parfaite. (le rendement en dépend)

Remarques importantes : expérimentateur en premier lieu , je ne fournirais pas ici des formules de calculs ( qui d'ailleurs ne servent pas à grand chose pour ce genre d'antenne où les données peuvent changer selon l'environnement , les soudures, les effets de peau, etc...) mais les résultats des expériences guidées par celles déjà faites par de nombreux OM , et je ne peux que confirmer les points importants pour obtenir de bons résultats.

Facteur Q élevé est synonyme de bande passante étroite. Le rapport signal/bruit qui dépend de la résistance de pertes nous oblige à une parfaite construction.

Il a été parfaitement prouvé et analysé que la sensibilité de la boucle est limitée par le bruit interne plutôt que par le bruit atmosphérique externe. On le comprend facilement du fait de la très faible valeur de résistance de charge de notre antenne . (inférieur à l'ohm)

Une vérité s'impose : grande bande passante et faible niveau de bruit ne vont pas ensemble.

LA GRANDE QUESTION  est de trouver les moyens , une fois après avoir fixé la taille de notre boucle, d'optimiser pour obtenir le maximum de gain et de réduire le bruit de fonds.

Passer de 4 uhenrys d'inductance à 2, voir moins de 1  pour réduire le bruit de fond.
Jouer sur le diamètre des tubes, tester la double boucle parallèle espacée de quelques centimètres, (très bons résultats avec ce système pour réduire l'inductance voir les photos de réalisations professionnelles (Hermès) ci dessous et la f3dd/mm et le croisement de 2 boucles superposées
comme la 8 de notre ami G3LDO  ou celle réalisée ici  , la boucle de minuit de N2CX  etc...
Sachant qu il faut mettre tout en œuvre pour optimiser un maximum , cela a été passionnant.
Je vous conseille en particulier d'aller sur les sites suivants :

http://www.nonstopsystems.com/radio/frank_radio_antenna_magloop.htm#feedline
http://www.lz1aq.signacor.com/docs/wsml/wideband-active-sm-loop-antenna.htm
http://www.pa0fri.geerligs.com/
http://midnightdesignsolutions.com/MidnightLoop/
Une roylls pour nous les marins : Pas besoin de contre-poids ou plan de masse. Pas besoin de boite d'accord , notre antenne en est une , Super efficace à 2 m au dessus du niveau de la mer.
Aucune autre antenne ne peut l'égaler avec  une si large bande de trafic et à cette hauteur.

l'optimisation boucle type hermes

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optimisation le 8

                    Optimisation : la boucle de minuit

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                        une boucle en bande d' alu plat de 25 cm de large
                        équivalant à un tube  de 75 mm de diamètre
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une bonne expérience de N2CX et N2APB

                                          LES CINQ  PRINCIPAUX CRITERS D OPTIMISATION


                                

1  LA FORME  :   

la forme est primordiale : La surface maxima en fonction du diamètre choisi avec le logiciel ,
    c'est le cercle qui donne le meilleur résultat  ( + 10% mieux que le carré pour même diamètre).
      Le cercle est le top, bien sur, mais la figure octogonale qui s'en rapproche est plus facile
      à mettre en œuvre avec des réalisations imposantes.
       

le choix du cercle est sans appel pour même diamètre -   

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                                                                    toujours 1 clic pour agrandir les cadres
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2  LE CHOIX DU MATÉRIAU

2) LE CHOIX DU MATÉRIAU est très important le cuivre arrive largement en tête car il offre la meilleure conductivité pour une meilleure réception, et des pertes ohmiques minima pour l'émission si un soin particulier est fait pour les soudures(-brasure à l'argent-).(moins il y a de points de soudure, mieux on se porte pour les pertes ohmiques)
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3  LE DIAMÈTRE DES TUBES                GAIN ET BRUIT DE FONDS  AMELIORÉ

LE DIAMÈTRE des tubes est aussi très important : 40 mm augmente l'efficacité de l'antenne de 30 %. par rapport à un diam de 20 mm et offre une rigidité permettant aucun support de renfort. Avec un diamètre de 50 mm on obtient 84% d'efficacité sur 14 Mhz avec une boucle de 1m05 de diamètre, et améliore le bruit de fond qui est le problème nº1 de ce type d'antenne et tout particulièrement pour les fréquences supérieures à 10 Mhz.
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4  RÉDUIRE LE BRUIT DE FONDS

4-  RÉDUIRE LE BRUIT DE FOND :

a) Jouer sur le diamètre des tubes
b) Boucles parallèles
c) La 8  boucle parallèle croisée
d) La boucle de minuit (N2CX)

Nous l'avons vu , l'utilisation d'un diamètre élevé des tubes améliore et l'efficacité et le bruit de fond.
Une autre méthode qui a fait ces preuves : 2 boucles parallèles espacées de 6 à 12 cm.
Elle est très connue sous le nom de boucle HERMÉSet très utilisée  dans la conception
d'antennes apériodiques pour justement ces qualités de diminuer l'inductance et donc
le bruit de fonds. La boucle de minuit basée sur un plat de 25 cm de large en forme de cercle est prometteur.

  POUR LES MARINS : c'est le meilleur choix . Conception et solidité renforcée.
           
AU QRA, en ville, Le 8 augmente que très très légèrement l'efficacité dans la mesure où les champs induits s'additionnent. La bande passante améliorée offre un réglage plus facile.
Mais surtout la diminution d'inductance du fait des 2 boucles croisées améliore le rapport signal bruit d'environ 4 dB, et cela est très sensible en milieu urbain pour les fréquences de notre antenne. L'inductance est quasi diminuée de plus du double d'où il ressort une importante réduction du bruit de fond..et plage de couverture de bandes très améliorée.

la 8 est pour la maison (réception améliorée du fait du qrm local) , en émission, je n'ai pas constaté de différence  avec une simple boucle unique. (si les champs s'additionnent , la surface elle est nettement diminuée par rapport à la réalité physique et le gain en émission me paraît inchangée voir moindre, aussi probablement du fait de pertes ohmiques).
Le 8 réduit surtout très nettement le bruit de fond (plus que la Hermès) et augmente la largeur de bande.

SUR LE BATEAU : la simple boucle optimisée (gros diamètre) ou la boucle HERMES ou la boucle de minuit.

5  a )  LE COUPLAGE  par BOUCLE (  ALIMENTATION DE L'ANTENNE )


5) LE COUPLAGE : au QRA :  Le  couplage par boucle
(la boucle de couplage n'a pas de connexion avec la loop principale, c'est un couplage par pure induction) a été choisi car il donne un meilleur rapport signal/bruit.

La boucle se comportant comme un circuit oscillant, un couplage trop faible apporte naturellement des pertes, un couplage trop fort atténue la réception de la loop et apporte de nouveau des pertes .

Il est donc nécessaire de trouver le coefficient de couplage optimal.
           
            Le facteur de qualité de la loop influe directement sur le couplage.
           
          Ce facteur dépend lui-même de la construction qu'il faut particulièrement soignée.
          (je me répète, mais c'est primordial)
          Les principales pertes au niveau des soudures sont souvent au niveau de la connexion
          avec le condensateur variable et aux matériaux isolants de fixation parallèles à la boucle.
         
          On voit comment seulement quelques milliohms en série peuvent diminuer le rendement.
          Comme je l'ai constaté , l'environnement peut changer aussi les données , c est pourquoi
          les calculs étant trop imprécis , la seule méthode est d'optimiser par essais successifs
          et faire les mesures sur le tas. (l'utilisation d'un champ-mètre, d'un analyseur d'antenne etc.
          est très utile).
         
          Certains professionnels (Texas Instruments) réduisaient artificiellement la résistance de perte
          parallèle par une résistance additionnelle . (réduction du facteur Q, c'est loin d'être idiot)
          (augmentation de la bande passante mais attention au rapport signal bruit. Il y a une limite)
          Voir schéma et photos ci après de leur loop de 1 x1 m: une bonne idée à creuser
          pour les petites puissances.

         
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un moyen de réduire le coefficient Q   

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la résistance additionnelle

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la résistance de 20 w /10 k ohms

          Pour trouver ce bon coefficient , j avais fait une boucle de couplage plus importante que 1/5
          et je venais la court-circuiter pour trouver le ROS le plus bas  et ensuite voir d'en refaire
          une à la dimension trouvée.(un petit cv de 10/30 pfds sur le couplage lui même
          améliore le ROS) .
          Une autre bonne méthode est un simple très gros cable isolé que l'on
          peut déformer pour augmenter la partie parallèle à la boucle principale pour diminuer le TOS..
          On refait ensuite la boucle à la bonne mesure. Un constat : c 'est la surface de couplage
          qui influe (diamètre du câble, forme et grandeur).
         

          b) couplage par tore ferrite

Cliquez pour agrandir l'image          Un couplage par tore ferrite selon photo jointe est aussi une très bonne voie :
          Plus adapté à une monobande du fait que le nombre de spires dépend de la fréquence.
Par contre,  le couplage est plus serré donc devrait normalement apporter une très bonne efficacité.
          Selon les fréquences choisies, on ajuste le nombre de spires : le tore en diamètre intérieur
          doit permettre le passage du tube de la loop avec sa courbure et le passage des spires.
          Pour un tube de 50 mm, un tore du type 520-2  dont le diamètre intérieur est de 76 mm
          fera parfaitement l'affaire ; y compris en utilisant du coax en spires.
          (Le prix du tore 520-2 est d'environ 48 euros)  .
          ( je n ai pas retenu cette option non pas pour le plan technique qui me paraît très bon,
          mais pour la fragilité dans mon univers marin et ma loop doit couvrir plusieures bandes.)
          En pratique, ce couplage doit être plus facile à mettre en œuvre car nous jouons que
          sur 2 variables .( nombre de spires en fonction de la bande choisie)
               
          Pour le QRA , j aurais  choisi le tore, pour une monobande, mais de toute façon j'en ferai l'expérience,
            à mon retour . On  peut commander cette pièce fragile chez Batima.
            (voir ce lien :    http://www.batima-electronic.com/spip.php?article362  )
            et je vous ferais part des résultats de cette expérience.

POUR LES MARINS : LE GAMMA MATCH



            POUR LES MARINS : Pour des raisons évidentes de rigidité, de résistance au mouvement
                                        et de solidité
                                        On optera pour un bon matchage gamma bien solide, quitte à perdre
                                        un tout petit peu en signal bruit : sur l'eau on a pas les mêmes
                                        problèmes qu'en milieu urbain.
                                                         
                                       

LES PLUS :


          LES PLUS :        choc balun  pour les courants de gaine .
                                         
                                          Balun 1/1 ou balun de courant  au point d'alimentation rattraperont les
                                            toutes  petites erreurs de symétrie.
                                                                                             
                                          La télécommande du cv par un moteur pas à pas, facilite les réglages
                                              à  distance.
                                         
                                            Un coaxial à faible perte entre l'antenne et le transceiver.
                                                                       
                                                       
                                                (voir mes rubriques antérieures  réalisations et réglages)                                                               
 

          RAPPEL DE SECURITE :
                                                  s'assurer que personne ne touche la loupe ou même
                                                    ne s'en approche quand vous êtes en émission.  Danger de mort : milliers de volts .

                                                 
                                                        F3DD 
les 2 antennes optimisées


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