Slinky coil « Mag Loop »

par **Mhz** Mer 23 Oct - 18:44

CONSTRUCTION

1 bobine Slinky en laiton. Comme indiqué ci-dessus, une bobine Slinky standard comporte 90 tours. Après d'autres expériences avec l'antenne Slinky, il me reste 86 tours.
De toute évidence, une boucle constituée d'une bobine Slinky ne maintiendra pas une forme de boucle par elle-même, sans support.
2 sections de conduit électrique en PVC de 2,5 m (≈ 8 pi) avec un diamètre extérieur de 16 mm (≈ 5/8 po).
La circonférence de la boucle obtenue est de 5 m (≈16½ ft). Soit un diamètre de boucle de 1,6 m (5+ ft) - parfait pour une bobine Slinky sans étirer excessivement les spires de la bobine, ou un espacement des spires trop petit (= risque que les spires adjacentes se touchent) .
Le PVC avec un diamètre extérieur de 16 mm est suffisamment flexible pour être formé en boucle, mais suffisamment rigide pour soutenir la boucle et maintenir sa forme.
Dans notre magasin de bricolage local, une extrémité de chaque section de tube est évasée (= diamètre intérieur augmenté du diamètre extérieur). Vous pouvez ainsi insérer une section dans une autre, sans avoir besoin d'un raccord PVC femelle-femelle.
La bobine Slinky n'est pas fixée à la boucle en PVC où que ce soit ! Une fois les deux extrémités connectées au condensateur de réglage, la bobine reste en place toute seule. En raison de l'élasticité de la bobine, les spires de la bobine sont réparties de manière assez uniforme. En raison du faible poids du tube en PVC et de la bobine, une forme de boucle assez ronde est conservée, sans s'affaisser en ovale.
Un condensateur de réglage. Voir la section « Condensateurs de réglage » de ma page STL générale. J'ai décidé d'utiliser un vieux condensateur à air variable Hammarlund, car il est plus facile de connecter un fil à celui-ci qu'à mon condensateur à vide. C'est plus facile pour les expériences. Il est également beaucoup plus léger que le lourd condensateur à vide « bouteille de verre ».
Ce condensateur est de type double section avec 2x 36-240 pF. J'ai mis les deux sections du condensateur en série : seuls les deux stators sont connectés, et le rotor (y compris le contact glissant à pertes) n'est pas connecté. Cette configuration double la tension nominale. En même temps, elle réduit de moitié la plage de capacité : j'ai mesuré 24-125 pF. Notez que la capacité parasite du condensateur n'est pas réduite de moitié, donc la plus petite capacité atteignable non plus !
Cette plage de capacité 1:5 est relativement petite et se traduit par une plage de réglage 1 : √5 = 1 : 2,2 entre la fréquence de résonance minimale et maximale. Par exemple, pour couvrir les bandes de 80 et 40 mètres.
Mât d'antenne - ma solution standard : un tube en PVC de 2,5 m de long et d'un diamètre extérieur de 63 mm. Il s'adapte parfaitement à mon lourd pied de parapluie en fonte.
Pour les expériences de couplage boucle-coax :
Fil d'installation monobrin isolé rigide et une prise de châssis BNC (pour un couplage de prise Gamma )
Tore en ferrite (types FT-140-43 et FT-240-31) pour couplage de transformateur .

Mon condensateur à air variable à double section Hammarlund
TESTS

Avec le condensateur de réglage à sa capacité maximale (125 pF), la fréquence de résonance était de 3,47 MHz. Une boucle de même taille constituée d'un tube en cuivre de 16 mm (5/8") de diamètre extérieur aurait nécessité une capacité de 450 pF pour atteindre la même fréquence de résonance. Cela implique également qu'il devrait être possible de régler cette boucle Slinky jusqu'à la "bande supérieure" de 160 m avec un condensateur ayant une valeur maximale d'au moins (3,4 : 1, Cool

2 x 125 pF = 3,6 x 125 = 445 pF. Ma capacité variable sous vide de 15 à 510 pF conviendrait pour cela. Évidemment, l'efficacité de l'antenne à 1,8 MHz sera très faible - comme c'est souvent le cas avec des antennes qui sont si loin de la taille réelle (et pour 160 mètres, la "taille réelle" est vraiment GRANDE).

Mon LC-mètre indique que l'inductance de la boucle de bobine seule est de 30 microhenry. Comme on pouvait s'y attendre, c'est bien plus qu'une boucle monotour standard (généralement plusieurs microhenry). La circonférence de 5 m de cette boucle en fait par définition une petite boucle de transmission sur 80 et 40 mètres. Cela a été confirmé par certains tests de transmission qui montrent des signaux plus forts dans la direction du plan de la boucle (c'est-à-dire non perpendiculaires à la boucle).

Avec le condensateur d'accord à la capacité minimale (24 pF), la fréquence de résonance était de 8,88 MHz. Cela correspond à une plage de fréquences de 3,47 : 8,88 = 1 : 2,55, ce qui devrait correspondre à une plage de capacité de 1 : (2,55) 2 = 1 : 6,5. C'est plus grand que la plage de capacité de 1 : 5 de mon condensateur d'accord...

Sans le condensateur d'accord (= condensateur déconnecté d'un côté), la fréquence d'auto-résonance (due à la capacité parasite) était de 12,5 MHz. C'est la fréquence de résonance la plus élevée qui peut être atteinte avec cette antenne - sans réduire le nombre de tours du Slinky (ou modifier les dimensions et/ou la forme de la boucle).

J'ai observé une dérive de fréquence de 0,5% (= 20 kHz autour de 3,6 MHz !) lors de l'installation d'un brouillard dense, alors que la température ne changeait que de 0,5 °C (≈ 1 °F). L'humidité élevée provoque non seulement une augmentation de la capacité du condensateur variable, mais augmente également la capacité parasite entre les nombreux tours de la bobine Slinky. Je n'ai pas remarqué d'augmentation simultanée significative de la bande passante SWR (mais je ne l'ai pas spécifiquement recherché non plus), malgré l'apparition de beaucoup de rosée sur la bobine et le condensateur.

COUPLAGE GAMMA TAP . Il a fallu quelques ajustements pour que le couplage Gamma Tap fonctionne. Pour obtenir un joli ROS de 1,2 autour de 3,6 MHz, j'ai fini par avoir un tap sur seulement 1½ tours de bobine à partir du point neutre ! Cependant, cela a donné un ROS de 2,7 autour de 7 MHz. J'ai fait un compromis avec un tap à 3½ tours de bobine (≈4% de la circonférence de la boucle), pour obtenir un ROS de 1,4 autour de 3585 kHz et de 1,8 à 7045 kHz. C'est gérable. La bande passante SWR=2 est respectivement de 18,5 et 24,3 kHz.

Balayages SWR pour couplage gamma avec prise à 3½ tours de bobine à partir du point neutre

Couplage gamma avec prise à 3½ tours de bobine

vec une puissance de sortie de 100 watts, aucun signe de décharge corona ou d'arc électrique n'a été observé au niveau du condensateur. Cependant, cette boucle est à « Q élevé », comme le montrent les photos ci-dessous :

... La conception du Slinky-Hula est inhabituelle dans la mesure où, contrairement aux boucles magnétiques qui utilisent un tube très épais comme bobine à un seul tour, elle n'a pas de tensions RF très élevées à travers son condensateur de réglage . Encore plus surprenante est la bande passante vraiment énorme de l'antenne ». De toute évidence, les figures 5 et 7 ne sont pas d'accord avec cela. Notez que l'auteur de la réf. 1E n'a utilisé que 30 tours d'un Slinky en acier à pertes élevées. Mon Slinky en laiton à 84 tours a une résistance aux pertes inférieure à celle-ci. Cependant, la longueur linéaire du fil Slinky est beaucoup plus grande que la circonférence de la boucle, donc la résistance aux pertes est plus grande (= Q inférieur) que celle d'une boucle tubulaire de même circonférence.

Notez que dans l'antenne Slinky Loop décrite dans les références 1C et 1E, le robinet Gamma n'est PAS connecté au point neutre de la boucle (c'est-à-dire à l'opposé du condensateur), mais connecté à un côté du condensateur ! OK, le robinet peut être placé sur un ensemble de spires de bobine n'importe où autour de la boucle, mais je préfère rester loin de la partie haute tension de la boucle...

COUPLAGE DU TRANSFORMATEUR EN FERRITE . Avec un petit tore en ferrite FT-140-43 (mélange de matériaux #43), j'ai obtenu le meilleur ROS avec 3 spires secondaires : ROS < 1,8 sur toute la plage de fréquences. Pas génial, mais avec un tel transformateur 1: N , N ne peut pas être réglé avec précision. Cependant : il serait possible de faire passer 2 ou même trois spires de bobine à travers l'anneau de ferrite, et de fabriquer un transformateur 2: N ou 3: N . Mais il ne serait pas facile d'empêcher les spires de bobine de se toucher là où elles passent à travers l'anneau de ferrite. Je n'ai pas essayé cela.

La ferrite FT-140-43 est restée froide à 50 W mais est devenue très chaude à 100 W en appuyant sur la touche. J'ai ensuite essayé un gros tore FT-240-31 (mélange de matériaux #31). Plus de chauffe avec un appui continu sur la touche à 100 W.

ouplage d'un transformateur avec un tore en ferrite FT-240-31
J'ai essayé les 3 et 4 tours de fil secondaire. J'ai opté pour 4 tours, pour obtenir un meilleur ROS sur 80 mètres.

alayages SWR pour un transformateur ferrite avec tore FT2-40-31 et 3 spires secondaires

Remarque : le graphique ci-dessus pour la bande de 40 m implique un Q d'environ 95 (seulement) (selon les références 2G, 2R).

Fig. 10 : Balayages SWR pour un transformateur ferrite avec tore FT-240-31 et 4 spires secondaires

J'ai remarqué que la fréquence de résonance chutait d'environ 40 kHz lorsque j'élevais le bas de la boucle de 45 à 90 cm (3 pieds) du sol.

ATTENTION : si vous expérimentez différentes formes de couplage, NE laissez PAS un anneau de ferrite sur la boucle et transmettez via, par exemple, un couplage Gamma ou un autre anneau de ferrite ! L'anneau de ferrite non connecté agira comme une bobine d'arrêt de courant et sera probablement grillé (vous verrez le ROS augmenter lorsque cela commencera à se produire).

Pour tester les antennes moi-même, j'utilise généralement des récepteurs distants sur Internet : Web-SDR . J'ai effectué quelques tests rapides sur 40 m dans l'après-midi du jour de l'An 2017. Les captures d'écran ci-dessous proviennent de l'affichage en cascade des Web-SDR près de Paris, du centre de l'Angleterre et du sud de l'Allemagne. Elles se trouvent à une distance d'environ 600 km, 1100 km et 800 km (350/700/500 miles) de mon QTH dans le sud de la France. Au coucher du soleil, je ne pouvais pas voir mon signal porteur sur 80 mètres.

Ma porteuse de 40 m dans l'affichage en cascade de plusieurs WebSDR