ACTIEVE LOOP ONTVANGER ANTENNE
Click on flag for Eng version

 30-nov-2022 
 

 

 


 

 

 

Als men op internet zoekt naar actieve antennes, dan zullen er meer dan 80 ontwerpen te vinden zijn. Deels commercieel maar het merendeel zijn eigen bedenksels van amateurs of elektronica hobbyisten.
Waarom nu weer een actieve antenne? Dat komt door een bij ons zendamateurs veel voorkomend fenomeen: je blijft experimenteren, onderzoekt of iets wel werkt, zelfs verbeterd kan worden en of het ook nog goed doet met minder componenten.

Deze actieve loop antenne is het resultaat van ten minste twee jaar experimenteren.  Eerst door PA3GZK; hij heeft veel van de op internet gepubliceerde actieve antennes gemaakt en getest. De antenne werd tenslotte uitgerust met een breedband versterker IC. Omdat ik benieuwd was of het systeem ook goed zou werken met discrete componenten, werd mijn experiment opgestart. Ook omdat niet iedere eventuele nabouwer handig is met het monteren van bijna onzichtbare IC's. U kent dat wel, adem inhouden en als het ding op de grond valt, is het bijna niet meer terug te vinden.
Omdat ik al ruim 24 jaar 24/7 mantelzorger ben, is er te weinig tijd om zelf alles intensief te testen. Gelukkig hebben PA3GZK en PD0EEA meegeholpen om steeds weer nieuwe wijzigingen op het schema te testen of veranderingen aan te dragen.

 




 DIAMETER ANTENNE

Het bleek dat een loop het beste voldeed. Een mini whip werkt boven op een gebouw, op een dijk of in open veld goed maar in een woonwijk pikt het teveel storing op. Met een loop is dat minder en kan door te roteren een storend signaal verminderen. PA3GZK kwam op een diameter van 1.20 m voor de antenne. Dat was een compromis tussen een gevoelige ontvangst en gevoeligheid voor de richting. Met een grotere omtrek wordt de ontvangst sterker maar kan een signaal minder goed weggedraaid worden. Met een kleinere loop gaat dat beter maar de ontvangst wordt zwakker. Na veel experimenteren is dit het ontwerp dat goed werkt met zo weinig mogelijk componenten.


De  loop met versterker had een dip tussen 2.5 - 3.5 MHz. Met een koppelcondensator van 1µF naar de basis, wordt het niveau een beetje opgetild. Het blijkt dat de twee weerstanden van 220 Ohm over de loop de ontvangst verbeteren en de versterking gelijkmatiger wordt. Misschien komt dat ook doordat de twee weerstanden een betere symmetrie afdwingen. De verbetering is opvallend.
Door een spanning over de begrenzing diodes aan te brengen, is het mogelijk om het ontvangen signaal te verzwakken.

VOEDING

 

 

 De voedingsspanning is niet kritisch, maar met ongeveer 14 Volt is het optimaal, zodat men een "standaard" 13.8 V kan toepassen. Ik gebruik een constante stroombron als voeding. Dat is om tijdens experimenteren bij een mogelijke kortsluiting de stroom te begrenzen.
Sommigen hebben twijfels over het inzetten van een LM317 omdat deze halfgeleider nogal last van ruis zou hebben. Als dat zo is valt deze ruis in het niet ten opzichte van de etherruis.
Als u beschikt over een goede geijkte S-meter, dan zal deze door de etherruis S3 of S4 al aanwijzen.

 

 


Hier is de bekende IC7300 modificatie gedaan zodat de actieve loopantenne aangesloten kan worden.

TRANSISTOR

 

Waarom juist een 2N5109 toegepast? Wel er waren nog originele Motorola's overgebleven van bouwprojecten en experimenten in de vorige eeuw en deze halfgeleiders bleken toen robuust te zijn. Vanwege de vele testen met deze actieve antenne, waren er meer nodig. Het schijnt dat Chinezen rechten hebben verworven om de 2N5109 opnieuw te produceren en daarom werden met enige schroom een tiental in China besteld. Wat blijkt, ze (productie K0512) doen niet voor de originele Motorola's onder. De spreiding in Hfe is ongeveer hetzelfde als de originele exemplaren. In een later stadium werden er nog tien besteld, maar dat bleken nummer K0342 te zijn. In de tabel kunt u de spreiding van beide zien.
 

 

PRINT ONTWERP

De antenne was bedoeld als zelfbouwproject, inmiddels blijkt dat sommigen dat niet kunnen of er geen tijd voor hebben. Vanwege meerdere verzoeken heeft PD0EEA printen laten maken en zelfs al naar binnen en buitenland verzonden. Onderaan dit artikel staat hoe u contact kunt opnemen met PD0EEA. Kant en klare antennes werden intussen ook besteld.
Spijtig genoeg zijn er zijn personen die denken dat hij met het een en ander goed verdient, niet dus, er zit veel tijd en werk in en het wordt gedaan om de medeamateur op weg te helpen.

Het printontwerp is zo universeel mogelijk gemaakt, zodat er ruimte is om zelf te experimenteren. Men kan bij voorbeeld kiezen voor een symmetrische uitgang of parallel aan de loop een condensator monteren. Ook is het mogelijk om een condensator en/of weerstand parallel over de basis te zetten.
Wat men aan de uitgang kan veranderen, is meer signaal voor de ontvanger terwijl de S/N verhouding aan de ingang van de versterker niet merkbaar verandert.
Men moet zich afvragen of een betere aanpassing aan de ontvanger wel nodig is, immers de ingang impedantie van een doorsnee amateur transceiver is zelden precies 50 Ohm. De coaxkabel tussen antenne en ontvanger werkt dan als impedantie transformator, waardoor de loopversterker met een andere belasting afgesloten wordt dan 50  Ohm.

 

  
Het printontwerp is zo universeel mogelijk gemaakt zodat er ruimte is om zelf te experimenteren. De witte ringkern wordt erbij geleverd.

 
Het oorspronkelijke printontwerp was ontworpen voor een LM317. Met de afgebeelde doorverbindingen is het nu ook geschikt voor een 7812. Denk er om dat dit IC andersom gemonteerd moet worden!
In plaats van de meegeleverde witte ringkern kunt u ook een FT50-43 met 10 bifilaire wikkelingen gebruiken. De grootte van de versterkerprint is 65 × 52 mm en de voedingsprint is 52 × 49 mm.

BEDRIJF

Ondanks zijn betrekkelijke eenvoud, werkt de antenne behoorlijk goed van tenminste 100 kHz tot 146 MHz. Het kan een uitkomst zijn voor degene die veel naar radiostations luisteren, maar niet de mogelijkheid hebben om een hoge of lange antenne te plaatsen.
Als referentie voor de prestaties werd een 2 × 16.55 m inverted dipool met de top op 12 m gebruikt. Per amateurband zorgde een automatische antennetuner dat het systeem in resonantie gebracht werd. Als ontvanger diende een ICOM 7300.
Mijn testen werden gedaan met de loop 50 cm of 170 cm boven de grond en dat viel niet tegen. De verwachting is dan ook dat bij en hogere opstelling het resultaat meer dan bevredigend zal zijn. Hierbij denk ik aan luisteraars die in een flat wonen en alleen een klein balkon ter beschikking hebben. Wordt de antenne draaibaar opgesteld, dan kan men een storend signaal behoorlijk verminderen en bij een zwak signaal op maximum instellen. De prestaties hangen af van condities, het tijdstip en de opstralingshoek van het zendende station. De loop kan minder sterk zijn dan de dipool, maar ook weer sterker.
Naarmate de frequentie hoger wordt, komt de afnemende versterking behoorlijk overeen met dat van de ontvanger in gangbare HF transceivers.

Het is voorgekomen dat er toevallig twee stations op 40 m precies op dezelfde frequentie bezig waren. Dat had ik niet in de gaten, maar bij het overschakelen van dipool naar loop en terug, was alleen een van beide te horen. Dus op de dipool de ene zender en op de loop de andere zender.
Antennes met elkaar vergelijken moet men over een langere periode doen om goed te kunnen beoordelen.
Bij geregeld gebruik vind ik het een uitkomst om naar stations te luisteren zonder dat de zendantenne afgestemd moet worden bij het afzoeken van de amateurbanden.
 

 
 
 

AFGESCHERMDE  LOOP

 

 Heeft een afgeschermde antenne zin? Daarover zijn de drie testers niet zeker. De ene keer lijkt het dat een afgeschermde loop minder storing ontvangt, terwijl het een andere keer niets uitmaakt. Als men de antenne analyseert, dan blijkt het een zogenaamde Halo antenne te zijn dat met een koppellus gevoed wordt.
Op grond van deze bevinding zou men kunnen afleiden dat een afgeschermde antenne geen voordeel heeft.
Wel lijkt het dat een stoorsignaal beter weggedraaid kan worden, maar daar moet meer onderzoek naar gedaan worden.

Een nadeel kan zijn dat de capaciteit van de afscherming met de binnengeleider parallel komt te staan met de ingang van de versterker.

Een cirkelvormige antenne is niet absoluut vereist. Een kruisvormige figuur met draad bespannen is ook adequaat.

 

    
Als zendantenne voor de spectrumanalysator werd een even grote loop van 120 cm doorsnede gebruikt.
Naar mate de frequentie hoger wordt, komt de afnemende versterking behoorlijk overeen met dat van de ontvanger in gangbare HF transceivers.

Wij dachten dat het ontwerp zo langzamerhand wel uitgemolken was, maar bij mij blijkt dat een choke balun tussen antenne en versterker een bepaalde soort storing sterk vermindert. Een station met de loop is daarmee beter te verstaan dan met de draadantenne. Een mogelijke verklaring is dat een ongewenst signaal van de antenne via het kopervlak van de print toch de ontvanger bereikt.
PD0EEA ontdekte dat een condensator parallel aan de loop de ontvangst op 80 m en lager verbeterde. Dat laatste heb ik ook vastgesteld.
Het gevolg is dat wij met dit laatste nog experimentele ontwerp aan het testen zijn.
Een voorlopige conclusie is dat de parallel condensator een waarde moet hebben van 100 - 150 pF. Bij mij zit er nu 120 pF in. Overigens heeft PD0EEA al met het ontwerp van de print rekening gehouden dat er eventueel een extra capaciteit bij komt.
De koppelcondensators van 1 nF naar de basis zijn verhoogd naar 1 µF.
De ontvangst van bij voorbeeld BBC 198 kHz en 80m wordt beter terwijl dat op 50 en 70 MHz vermindert.

 VERDERE ONTWIKKELINGEN


PD0EEA is nog eens aan het experimenteren gegaan en gebruikt momenteel dit ontwerp.

 


Bij metingen aan het feb-2022 ontwerp bleek dat er over de collector niet de halve voedingsspanning stond. Om dat voor elkaar te krijgen moesten er andere basis weerstanden gemonteerd worden.Het een en ander werd op een maagdelijke print getest en omdat hier voldoende 470 nF condensators waren, werden zij op alle plaatsen gemonteerd. De indruk bestaat dat deze gewijzigde opzet net zo goed werkt als het feb-2022 ontwerp. Momenteel is het dan ook bij mij in gebruik.

De bedoeling is om dit ook nog te testen.

TWEE ONTVANGER INGANGEN
 

 

 

Als uw radio niet beschikt over twee antenne ingangen dan zijn er op het internet diverse mogelijkheden om dat te veranderen. Een andere optie is bij voorbeeld een antenne omschakelaar van Funkamateur in de vorm van een bouwpakketje.
https://www.box73.de/product_info.php?products_id=3686

 

 

Zie ook experimenten met actieve antennes op:
ps://pa0fri.home.xs4all.nl/Ant/Active antenna/Active receiving loop antenna.htm
https://pa0fri.home.xs4all.nl/Ant/PA0FRI's actieve antenne/PA0FRI's actieve loop antenne.htm

 

 

PRINTEN BESTELLEN
De printen kunnen besteld worden via h.alards@gmail.com
Zij kosten binnen Nederland € 12,50 plus €5,00 voor verzending.
Voor meer informatie gebruik dan hollandshortwave@gmail.com