The W5JGV Loop Antenna de RX/TX para banda de baja frecuencia.

Yo no había pensado en baja frecuencia de trabajo (LOWFER) desde que me convertí en un operador ham radio , pero cuando el medidor Grupo de Investigación 600 empezó a hablar acerca de tratar de obtener una licencia Parte 5 Experimental, dejé pasar la oportunidad de ser parte de ella. Aunque el rango de frecuencia original en la banda de 450 a 500 KHz, el grupo también obtuvo una autorización para operar abajo en 166.500 KHz, con 400 vatios de potencia de transmisión.

Ya que nunca había tenido la oportunidad de trabajar con los transmisores de baja frecuencia, pensé que esto sería una experiencia de aprendizaje práctico. Era, y sigue siendo. Aunque es un poco de diversión a "reinventar la rueda" por así decirlo, me parece que es mucho más práctico para leer los viejos libros y la literatura y ver cómo los "veteranos" hicieron cosas camino de regreso cuando los chicos grandes utilizan estas frecuencias.

Una de las cosas que descubrí fue que para obtener mejores resultados, se necesitaba una antena grande y un sistema de tierra GRANDE. Bueno, no tengo espacio para cualquiera de los dos en la pieza minúscula de tierra llamo hogar. Sin embargo, viene de ancestros testarudos, pensé que sólo porque "todo el mundo", dijo que no podía hacer que las frecuencias bajas funcionan con una pequeña antena, que iba a hacerlo de todos modos. Así, construí mi antena vertical, con un sistema de tierra pobre, y me las arreglé para conseguir una señal a través de los EE.UU. bastante bien.

Como parte del proyecto 600MRG, estudios de propagación de baja frecuencia se encontraban en las obras. Rápidamente me di cuenta de que existía un grupo bastante grande y activa de la Parte 15 operadores - los LOWFERS. Decidí que el uso de sus señales como indicadores de propagación sería una buena adición al esfuerzo 600MRG. Usando mi baja frecuencia antena de transmisión vertical para recibir, rápidamente me enganché algunas de las señales LOWFER. Pero, con una sola antena, es prácticamente imposible para transmitir y recibir al mismo tiempo. Qué hacer?

Pasé muchas horas con EzNEC el diseño de la antena vertical, y elegí sobre una antena de cuadro debido a las limitaciones de espacio. Sin embargo, he encontrado que cuando se trataba de operación de recepción, un bucle tenía posibilidades. Mentalmente archivé esa información y seguí adelante con otros proyectos. Cuando empecé a considerar seriamente la posibilidad de ser capaz de recibir durante la transmisión, empecé a trabajar con números de nuevo. Las cosas se veían mejor de lo que esperaba!

Estoy operando WC2XSR / 13 bajo la autorización 600MRG Parte 5 de la FCC en 166.500 kHz a 400 vatios de potencia de transmisión. Decidí que me gustaría ser capaz de recibir en la frecuencia "abrevadero" de 185,3 ±. Esta es una separación de frecuencia de 18,8 KHz, o alrededor de 10,68%. Bastante cerca, pero posible, de acuerdo con los números.

Desde el ERP de la / 13 sistema de antena WC2XSR es menos de dos watts, la potencia total radiada de RF no es muy alto, pero la separación entre la transmisión y recepción de antenas sería también muy pequeñas, de unos 25 metros como máximo, debido a la pequeña mucho que tengo.

Un poco de teoría de la antena aquí - una antena vertical de cuarto de onda-base alimentado operando sobre un buen sistema de tierra tendrá la E (eléctrico) y H (magnética) Campos cerca de equilibrado, es decir, el campo E y el campo H tendrán los mismos niveles relativos de la energía. (Se miden en unidades diferentes, por supuesto.) La antena vertical corta usada aquí para WC2XSR / 13 y en algunas estaciones LOWFER no cumple que los criterios de campo compensado. De hecho, la relación de las intensidades de campo es extremadamente desigual. Estas antenas eléctricamente cortas tienen campos muy altos campos E y H muy bajos. Es por eso que usted puede encender una bombilla fluorescente cerca de una antena LOWFER cuando el nivel de potencia del transmisor es un vatio - la antena vertical corta tiene una enorme intensidad del campo eléctrico, pero una fuerza muy bajo campo magnético. Las intensidades de campo desequilibradas resultan en pobres radiación de la antena.

Es justo lo contrario de antenas de cuadro - que tienen intensidades de campo de alta H y bajas intensidades de campo E. Es decir, muchísima 'amperios a través de los bucles en baja tensión, mientras que las verticales tienen pocos amperios y relámpagos enjaulados para tensión.

El resultado final de toda esta teoría y cálculo de números indicó que yo podría hacer este trabajo si combiné unas antenas verticales de transmisión (que ya tenía) y una antena de cuadro bien blindado para recibir. Mi razonamiento es que, dado que el campo E transmitida es muy alta, el uso adecuado de blindaje debe reducir esa señal a casi cero, dejando sólo el campo H transmitido a tratar. Si el bucle se construye correctamente y cuidadosamente orientada con respecto a la antena transmisora, debería ser posible para anular la mayor parte del campo H así, nos deja con sólo las señales deseadas.

¿Podría hacerlo? Rápidamente me reuní una X marco de diez pies y construí un solo bucle cuadrado vez de sin blindaje cable # 12. A continuación, este bucle se ha enhebrado una vez a través de un núcleo de ferrita # 43 que tenía alrededor de 15 vueltas de alambre como un secundario conectado a un receptor. El cable de lazo no estaba conectado a cualquier otra cosa, por lo que a excepción de unos 2 pF de capacidad de la bobina del transformador, y el campo E recogido por el bucle debe ser ignorado. Coloqué el bucle de prueba de unos 20 pies de distancia de la antena transmisora. Cuando me sintonicé en emisoras locales, NDB y WWVB, el bucle exhibió el clásico patrón en forma de 8, con dos nulos muy profundos ubicados 90 grados de distancia de las principales lóbulos. Hasta ahora, todo bien! A continuación, me dispararon hasta WC2XSR / 13 a 400 vatios en la antena vertical y rotar el bucle de captación mínima señal en 166.500 KHz. Me pareció que yo era capaz de obtener alrededor de 45 dB de reducción de potencia de la señal. Muy buena !!

Los resultados de esta prueba me convencieron de que lo que yo quería hacer era posible. Tiempo ahora para algún número grave crujido y la construcción! Tenía suficiente 7/8 "Heliax © cable coaxial y lo suficientemente 1/2" de línea dura de aluminio CATV disponibles para hacer un lazo de dos a su vez de cualquiera de los cables tipo. Los cálculos indican que mientras que el Q de la Heliax sería mayor que la Q del cable de CATV, la diferencia era probablemente no lo suficiente como para compensar la diferencia de peso muy considerable del bucle acabado. Decidí usar el cable CATV para la antena.

En este punto, tuve que decidir si va a utilizar la pantalla externa o el conductor interno del cable CATV como el conductor de bucle. Usando el escudo se traduciría en una Q calculado de alrededor de 250, pero también significaría el bucle sería sin blindaje, por lo que la cancelación de campo E un poco incierto. Utilizando el conductor interno se reduciría la Q calculado a aproximadamente 175, aumentando el ancho de banda y reducir la intensidad de señal recibida ligeramente. En el lado bueno, sería también me utilizar el escudo del cable CATV como escudo del campo E transmitida. Decidí utilizar el conductor interno y convertirlo en un bucle blindado.

¿Cuántas vueltas debo usar? Más vueltas significa señal recibida más, pero más peso y dificultad de la construcción. El Q no cambia lo suficiente a la materia realmente con el número de vueltas, así que no fue una consideración real. Más vueltas también significa más distribuido capacidad debido a la mayor longitud del cable que forma el bucle, lo que reduce la frecuencia más alta que el bucle puede ser sintonizado a. Dos vueltas parecía un compromiso razonable, así que construyeron la antena de cuadro con dos vueltas. Así es como yo lo hice, y cómo resultó ...
AQUI EL PROYECTO:

Esta es la antena completa. En este punto de vista, se puede ver el conjunto del mástil tubo de PVC y la cruz-brazo que soporta el bucle de cable CATV dos turnos. Las secciones de PVC se llevan a cabo en alineación cuadrada por el uso de una longitud continua de la luz solar de la cuerda de poliéster resistente. Las vueltas del bucle se mantienen en posición mediante el uso de longitudes cortas con muescas de 1/2 pulgadas de tubería de PVC. Hay una vuelta del bucle a cada lado de los tubos de PVC. La caja de metal de color gris en la parte inferior del bucle alberga la batería de condensadores de sintonía y el transformador de adaptación núcleo de ferrita. El cable coaxial blanco corriendo a lo largo de la valla toma la señal desde la antena de cuadro y lo lleva a la casa para el receptor. El cable coaxial adicional enrollada y colgada en el mástil de soporte de la antena es simplemente el exceso de cable en caso de que quiera mover la antena a otra ubicación en el patio.

EL ensamble del Cruz-brazo. La sección vertical se hace de horario de 2 pulgadas de diámetro 40 tubo de PVC. Se extiende 5 pies por encima y por debajo de la articulación central. La parte exterior de los brazos horizontales están hechos de horario de diámetro de 1-1 / 2 pulgadas 40 tubo de PVC.

El centro de la cruz "T" es de 2 pulgadas en los cuatro brazos, por lo que un pequeño tramo de diámetro de la tubería de PVC de 2 pulgadas se utiliza para extender los brazos transversales ligeramente. Hice esto un poco más de lo que necesitaban para ser acaso la tubería agrietada y tengo que cortar la sección rota y empalmar la cruceta. Esa decisión fue un "¡Oops!" como explicaré más adelante ...

Tenga en cuenta que hay un par de puntos negros visibles en los extremos exteriores de los accesorios reductores. Lo que son es un conjunto de cuatro tornillos largos de paneles de yeso de 7/8 pulgadas que metí la pata a través de las articulaciones con el fin de añadir un poco de resistencia mecánica a las articulaciones. Una de las articulaciones agrietado suelta cuando manejé el plástico enmarcar un poco más o menos, así que re-pegado y añade los tornillos.

Esta es la base y el soporte del mástil portátil para la antena. La base de negro es una base de aluminio fundido pesado que se utilizó para un proyector de películas de televisión 16MM, que ha pasado mucho tiempo desde que a ese gran depósito de chatarra en el cielo. Me encontré con un par de acero pesado soportes "L", que miden alrededor de 6 "x 6" x 3/8 "de espesor. Ellos tienen algunos agujeros ya perforados en los que tuve la oportunidad de usar, así que perforan agujeros a través de la base de aluminio cal y canto los soportes en "L" a la base.

El mástil vertical es dos secciones de 1-1 / 2 "tubería de de acero para agua. La parte inferior es de aproximadamente 20 pulgadas de largo, y la parte superior se coloca y equipado con un acoplamiento de modo que la longitud superior del tubo puede atornillar en el acoplamiento. Cuando el tubo de PVC mástil de la antena de bucle se desliza sobre el tubo de acero, el extremo inferior de los paseos de tubería de PVC en la parte superior del acoplamiento de tuberías de acero, que proporciona una superficie de apoyo para el mástil PVC.

El peso de la base completado y el tubo es de 68 libras.

Este punto de vista de cerca de la unidad de la base muestra los pernos en "U" que sujetan el tubo de acero de manera firme contra los soportes en "L". Me perforó los agujeros a través de los soportes para los pernos en "U" y luego ensambla el tubo y los soportes antes de conectar el conjunto a la base de aluminio. Eso me permitió posicionar con precisión los soportes y tubo en la base como una unidad y luego marque y perfore los agujeros en la base con precisión.

Necesitaba una manera de girar la antena, pero también necesitaba ser capaz de bloquear en firme en su posición cuando terminé lo ajusta. Utilicé una sección de un panel de bastidor de acero pesado y un par de pesados ​​cerrojos "U". La placa se coloca en el extremo inferior del mástil PVC 2 pulgadas de diámetro donde se lleva en el acoplamiento de tuberías de acero.

El perno superior "U" se aprieta lo suficiente para que aprieta el tubo de PVC y hace que el interior de la tubería de PVC para iniciar simplemente frotando sobre la tubería de acero. Eso es lo suficientemente apretado para que el perno no se deslice en el tubo de PVC, pero permitirá que el mástil para girar en el tubo de acero. Después de girar la antena en la posición correcta, el perno inferior "U" se aprieta contra el tubo de acero.

Aquí es donde todo se junta. La caja de conexiones eléctricas de metal fundido está conectado a la tubería de PVC vertical en el punto donde el extremo inferior de la tubería se une a una sección de 4 pies de la misma tubería de PVC de tamaño. El conjunto es simplemente pegada juntos, con una generosa cantidad de cemento de PVC. Dado que esta junta no es mecánicamente muy fuerte, es esencial que la tubería de agua de metal dentro de la tubería de PVC pase a través de la junta encolada y se extienden hacia arriba hacia el centro de la antena.

He utilizado una placa de plástico y el separador para mantener la caja de conexiones en paralelo al mástil. Metal podría haberse utilizado en su lugar; Me acaba de pasar a tener el plástico disponible. Yo no podía correr el perno "U" directamente a través de la caja de conexiones, ya que la caja no es lo suficientemente amplia como para los brazos de la "U" perno para caber dentro de la caja.

Los agujeros roscados supletorias en la caja (previsto originalmente para acoplamientos de cable roscados) están conectados con los tapones que vienen con la caja. Ellos son sellados mediante la aplicación clara de cemento PVC liberalmente a las roscas en los agujeros y luego atornillar el tapón firmemente. Una segunda capa de cemento se aplicó durante los enchufes para asegurarse de que los agujeros están sellados.

Las dos vueltas del bucle son visibles entrar en el lado de la caja de conexiones. La funda de plástico negro exterior del cable se elimina y el adhesivo interior pegajosa retira de la parte exterior del blindaje de aluminio. He encontrado que es muy fácil de quitar este pastoso y tenaz si utiliza algún tipo de bases de petróleo de disolvente. Yo uso un líquido más ligero en un pequeño trapo o toalla de papel. El disolvente quita el adhesivo casi al instante. He quitado el revestimiento suficiente de modo que el extremo de corte de la pantalla era sólo a ras con el interior de la caja de conexiones.

Abrazaderas estándar de cables eléctricos se atornillan firmemente en los agujeros roscados en la caja y luego utilizan para cuidado, pero con firmeza, sujetar el blindaje de aluminio del cable de bucle para mantenerlo en su lugar y proporcionar una buena tierra eléctrica para el escudo. Es importante que el escudo estar bien conectado a tierra en los puntos donde entra en la caja de conexiones. El escudo proporciona el blindaje de campo E para el conductor interior del cable, que forma la antena de cuadro real.

Aquí se puede ver el interior de la caja de conexiones. Uno de los agujeros de acceso conectado adicionales es visible en el centro posterior de la caja.

Visible en la parte superior izquierda del cuadro es el transformador de adaptación toroide que acopla el bucle de la línea de alimentación coaxial. El núcleo está pegado en su lugar mediante el uso de silicona bañera cemento. El bucle hace una vuelta a través del núcleo, y hay diez vueltas en el lado secundario del transformador. Estos diez vueltas se conectan a la línea de alimentación a través del conector SO-239 que es visible en la parte inferior de la caja. Los cables trenzados de la devanado secundario están roscados a través de una longitud de tubo de salvamentos aislante de vinilo, que se sujeta en contra de la esquina de la caja por el uso de cemento de PVC. Tanto el núcleo de ferrita y el tubo venían de una fuente de poder desechado. El material de núcleo parece ser similar a # 77, # 43 o posiblemente. Tiene suficiente inductancia de manera que con diez vueltas en el secundario y uno en la primaria, la respuesta del transformador cuando se carga con 50 Ohms es sólo 3 dB hacia abajo a 10 KHz.

Tenga en cuenta que el escudo y el aislamiento del cable coaxial de bucle se corta de manera que sólo el conductor central del cable coaxial de bucle se extiende dentro de la caja. Se puede ver que el hilo central de una vuelta del coaxial bucle pasa a través del núcleo de ferrita. Más tarde, se suelda al cable de centro de venir desde el otro lado de la caja para completar el bucle.

El par inferior de alambres de conductor central coaxial bucle se conecta a la batería de condensadores de sintonización. El bucle conductor real no estar conectado a tierra - que es un circuito sintonizado "flotante" con acoplamiento inductivo para el receptor.

Una vista de "ojo de gusano" de la caja de conexiones. Se puede ver que los hilos del bucle han sido soldadas entre sí, y la bañera masilla de silicona se ha aplicado desordenadamente para sellar los puntos de entrada coaxiales lazo en la caja. Estos deben estar bien selladas, ya que el agua de lluvia seguirá el arco de curvatura de la parte de bucle y gotear directamente contra la caja de conexiones. Vamos a mantener el agua fuera de la caja!

Los extremos de la cuerda de lazo del estabilizador de marco se enlazan alrededor de los brazos del perno "U" que sostienen la caja de conexiones al mástil y luego atan a sí mismos. Esto les permite ser fácilmente ajustada para mantener el marco de bucle cuadrado hacia arriba.

La cuerda estabilizador pasa a través de un agujero que se perfora a través de la parte superior e inferior de cada cruceta. La cuerda hace una sola vez a través y alrededor de la mitad de la cruceta y luego continúa hacia la parte superior del mástil. Está conectado a través de la cruceta opuesta y la parte superior del mástil de la misma manera. Cuando la cuerda se encuentra bajo tensión, que no se deslice, pero si se amainó un poco, puede ser "trabajado" de ida y vuelta, según sea necesario para ajustar la posición de las crucetas arriba o hacia abajo. Ajuste de la cuerda termina en la parte inferior del mástil ajusta tanto la tensión de la cuerda alrededor del bucle y establece el mástil para el mástil y crucetas conocer en ángulos rectos.

Nota en este cuadro que el cable coaxial de bucle es un retroceso a formas desde el extremo de la cruceta. ¡Huy! Recuerde el viejo dicho, "Medir dos veces, cortar una vez!"? Habría ayudado a medir - ni una sola vez! Olvidé las extensiones cortas que he ido añadiendo a las crucetas en el centro del marco. Yo debería haber recortado un poco fuera de los extremos de las crucetas.

Se suponía que la longitud de la tubería de PVC de 1/2 pulgada que pasa a través de la tapa para que el cable coaxial lazo atado a ella, pero no acababa de funcionar de esa manera. El tubo de 1/2 de pulgada se mantiene en su lugar mediante un tornillo de placas de yeso (apenas visible) que fue conducido a través del extremo de la tapa de PVC y en el tubo.

Los espaciadores que sostienen el bucle se convierte en la posición se fabrican a partir de piezas de tubería de PVC de 1/2 pulgada. Fueron muescas dos a la vez mediante el uso de una plantilla de madera de fabricación casera. Calibre 17 aluminio alambre de la cerca eléctrica estaba enredado sobre y alrededor del espaciador y el cable coaxial, entonces torcido firmemente con alicates. Después de cortar los extremos retorcidos corto, la punta estaba inclinada hacia abajo contra el espaciador. 14 Indicador de cable eléctrico de cobre sólido funcionaría igual de bien.

Un espaciador terminado antes de la instalación.

La plantilla se fabrica a partir de dos longitudes de chatarra de 2 x 4. Después de perforar un agujero del diámetro de la tubería de PVC longitudinal a través de uno de los 2 x 4 secciones, entonces fue cortado por la mitad longitudinalmente para hacer dos bloques de forma "C". Uno de estos bloques "c" se atornilla firmemente a la, sin cortar bloque inferior 2 x 4. El otro bloque "C" se atornilla ligeramente vagamente al bloque inferior. La separación se ajustó para que yo pudiera poner dos secciones de tubería de PVC en entre las dos secciones.

Para utilizar la plantilla, coloqué dos longitudes de lado de la tubería de PVC con codo entre los bloques "C" y se utiliza una abrazadera "C" para exprimir los bloques muy juntos para que las secciones de tubería no podían girar en el interior de los bloques "C".

Una vista superior de la plantilla de perforación después de la perforación de dos tubos espaciadores. Tenga cuidado con las herramientas eléctricas! Sujete las cosas con firmeza y utilizar gafas de seguridad.

La derecha móvil adelante, vamos a ir a la parte superior de la antena, aquí se muestra que pone en el suelo.

Observe el bulto en el bucle engatusa en el mástil central. Estas protuberancias son donde el blindaje de los cables coaxiales se ha cortado completamente a través. Esto es necesario para evitar la formación de un corto circuito a su vez, desde los extremos de blindaje coaxial de las vueltas están conectados juntos en la caja de empalmes inferior. Corté una longitud media pulgada de exterior escudo chaqueta y metal del cable. Haga esto con cuidado, ya que el cable es suave y es fácil de dañar.

Por supuesto, el corte a través del escudo del cable coaxial debilita mecánicamente el cable coaxial considerablemente. Para evitar que el bucle se colapse, corté una longitud de 10 pulgadas de tubo de PVC de 1/2 pulgada por cada vuelta del bucle. Corté cada tubo por la mitad longitudinalmente de forma que las mitades se podrían caber más de la zona de protección de desconexión de cada cable.

Antes de poner el tubo de división en lugar del cable, limpié cuidadosamente la zona de corte y lo cubrí con cemento de PVC para mantener la humedad. Entonces me envolví con algunas vueltas de cinta aislante de PVC y luego poner la tubería dividida sobre el área de corte. He utilizado un tornillo de sujeción para mantener las dos mitades del tubo juntos mientras yo apliqué una doble envoltura de cinta aislante de PVC sobre la tubería. Después de esto se hizo, apliqué cemento PVC sobre la cinta.

Que completa más o menos la parte mecánica de la construcción, por lo que ahora tenemos que sintonizar bucle a la frecuencia deseada. Para ello, decidí construir un banco de interruptores binarios de catorce pasos cada paso de ser el doble del valor de la siguiente inferior. Obviamente, necesitaba catorce interruptores. Tenía en la mano un montón de power equipo suministros viejos, así que me liberé los interruptores selectores de 115/230 voltios de catorce de las fuentes de alimentación. Resulta que estos interruptores son casi ideales para este uso.

Inspección (AKA, lo golpeó con un martillo "hasta que rompe) mostró que estos interruptores tienen contactos, lubricados con lo que parece ser un muy buen grado de grasa impermeable plateado pesado deber de plata de autolimpieza. La resistencia ON es muy bajo, que es justo lo que necesitamos para la circuitería de antena de alta Q. Me di cuenta que podía fácilmente montar siete de estos interruptores a ambos lados de una unidad de extensión caja de conexiones eléctricas. Utilicé los tornillos originales que contenían los interruptores en las fuentes de alimentación para montarlos en la caja de conexiones.

Un extremo de cada uno de los condensadores de sintonía se sueldan a un lado de los contactos del interruptor y el otro extremo se conecta al bus común visible en el centro de la foto. El otro lado de todos los interruptores están conectados entre sí con un anillo de Buss (en realidad cuadrado, en este caso). Condensadores de mica se utilizan para la mayoría de los pequeños pasos valor de capacitancia, y condensadores de película se utilizan para los pasos más grandes. Todos los condensadores se eligieron probándolas para la pérdida y la medición de su valor. Después de la asamblea fue completa, los valores de paso se probaron de nuevo buscando los condensadores dañados o errores de cableado.

Aquí, se puede ver que los extremos abiertos del bucle se han doblado en la posición correcta para cumplir con los cables del condensador de bus en la preparación para la soldadura definitiva en el circuito. Tenga en cuenta la extensión de soldado en el alambre de la mano izquierda. No también la unión de soldadura de largo en el cable de lazo superior donde pasa a través del transformador. Con suerte que habrá resistencia lo suficientemente baja como para no afectar a la Q. circuito

Si se mira con detenimiento, se puede ver los hilos finales de bucle que tocan los cables de bus de los condensadores. Estos se sueldan en su lugar. Tenga en cuenta también que la junta negro alrededor de una pulgada en la parte delantera del conjunto de extensión. Esa es la junta de tiempo entre el conjunto de la extensión y la caja de conexión - es más importante!

Y aquí está la placa de cubierta y la línea de alimentación. Nota de la cubierta en plástico-burbuja-y cinta de aislar plástica de muy alta tecnología! jejeje... Por extraño que parezca, en realidad funciona bastante bien. El día después de instalar este (temporalmente, por supuesto) que tenía dos pulgadas de lluvia y mucho viento. Ni una gota de agua lo hizo en la caja. Sin embargo, voy a colocar la tapa con una cubierta de metal sellado para asegurarse de que cualquier RF y la lluvia se queda donde se supone que deben ser.

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