Une «magnetic-loop» QRP

Une «magnetic-loop» QRP

Introduction

Cette antenne n’est pas une nouveauté : Wonder-Wand la fabrique depuis pas mal de temps (la Wonder-Loop) et Moonraker en a produit une dernièrement (la Whizz). Plusieurs OM ont essayé d’en faire une copie mais pas toujours avec succès. Devant les échos assez flatteurs pour cette mini antenne, nous avons décidé d’entreprendre notre version. C’est un article dans le Practical Wireless de novembre 2019 qui nous a décidé.

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La mini-loop de 60cm. Au centre, celle de 30cm

Description

Cette antenne est une loop magnétique qui utilise un couplage différent des autres. Les loops miniatures classiques nécessitent du tube de cuivre de gros diamètre (de 20 à 32mm si on veut un rendement acceptable). Et il faudra un CV qui supporte littéralement de la THT : jusque 10KV pour 100W !

Le couplage se fait par un stub, une boucle secondaire ou un ensemble de deux CV. Celle-ci utilise un circuit résonnant avec une prise vers le 50 ohms. La boucle est simplement mise en parallèle sur ce circuit oscillant.

Un bobinage sur un petit tore (T80-6 Amidon) accordé par un banal « polyvaricon » (CV en plastique pour récepteur broadcast portable) est suffisant pour tenir 10W en émission. Et ça marche!

Voyez en fin d’article le lien vers un film Youtube où un OM compare une Wonderloop de 50cm avec une Alex-loop classique de 1m : résultats pratiquement les mêmes ; la mini loop perdant au maximum 1 point S.

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La mini-loop vue de face. A gauche, le sélecteur de capacité

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La mini-loop vue de côté. La PL259 est vissée par un réducteur pour RG58 et des rondelles ajustées au plus serré sont intercalées

Réalisation

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Le montage est simple : un petit boîtier en plastique Velleman (réf. en fin d’article) dans le quel on perce quelques trous, un CV, deux douilles bananes (ou deux boulons de 4mm avec écrous-papillon), deux tores T50-6 (les jaunes), une PL259 et un bout de circuit imprimé vierge ou une tôle en fer-blanc récupérée sur une boîte à conserve ou une canette.

Il faut un plan de masse sous le CV pour éviter les effets de main qui sont particulièrement gênants, au point de rendre un accord impossible dès qu’on desserre les doigts du bouton ! Il doit donc couvrir tout le fond du boîtier. Ce sera le rôle du circuit imprimé ou le la tôle en fer-blanc.

Pour notre part, nous avons pris un morceau de PCB vierge sur lequel nous avons détouré, à la Dremel, avec une minuscule fraise boule, une zone de 2×1 cm pour le point chaud du circuit accordé. La prise à 2 sp. va directement à la PL de sortie. Si vous avez choisi une tôle, un morceau de circuit imprimé collé sur celle-ci sera tout aussi bon.

L’antenne est réalisée sur base d’un tore T80-6 ou de deux T50-6 collés ensemble. Nous obtenons un accord de 6,8 à >30MHz avec un ROS <1,5:1 en émission et même souvent très proche de 1:1. Ceci, avec une capacité totale de 580pF.

A noter qu’il peut être nécessaire d’avoir un contrepoids sur le TX ou une mise à la terre pour que l’accord reste stable quand on s’écarte du boîtier.

En TX c’est, normalement, équivalent à une verticale raccourcie si pas supérieur.

La loop est un fil d’alu de 1,8 mm et de 2m de circonférence ; ce qui donne un diamètre de 60 cm. Mais, évidemment, un fil de 2,5mm² en cuivre conviendra aussi bien, quoique moins rigide. Nous avons réalisé une « épingle à cheveux » à chaque bout pour être serrées par les écrous. Avec une prise banane, il suffit de passer le fil dans le petit trou transversal qui apparaît lorsqu’on desserre le manchon supérieur.

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Photo : Vue du montage. A droite, le switch et ses deux condensateurs.

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Autre vue du montage

Le bobinage L1

  • Que ce soit avec un tore T80, un T68 ou deux T50 collés ensemble, le nombre de spires est le même.  Il sera de 18 spires au total avec une prise à 2 spires.
  • Vous bobinez donc 16 spires de fil 5 ou 6/10 puis vous faites une boucle de 3cm que vous soudez au plus près du tore en ne conservant qu’un seul des deux fils. Ensuite, vous bobinez encore 2 spires. L’extrémité de ce dernier enroulement va à la masse et la jonction des deux fils de la prise va à la PL259 (ou autre fiche de sortie selon votre choix).

Essais en TX

Un seul tore T50-6 chauffe très fort, jusqu’à atteindre son point de curie. On a testé, avec succès, 2 tores collés ensemble, ce qui sera équivalent à un T80. C’est cela que Wonder-wand et Moonraker utilisent. Mais deux T50 présentent la même section, donc ont les mêmes performances tout en étant bien plus courants et, finalement, moins chers.

Nous avons donc refait le bobinage. Même nombre de spires mais sur deux T50 jaunes collés ensemble à la cyanolite « Super-Glue ». Fil de 5 à 6/10. Ça fonctionne super bien sur toutes les bandes à partir du 40m. ROS très faible partout.

Essai avec une boucle de 30cm

  • 2 points S en moins sur 40m par rapport à la 60cm.
  • Accord sur le haut du 40m seulement ; et encore, CV à fond !  Probablement pas assez de capacité, ce qui expliquerait les 2 points en moins. Mais certaines stations atteignent le S9 sur le SPR-4.

Essais en RX

Sur notre Drake SPR-4 dans le living, antenne posée sur le RX :

— Avec une boucle de 50cm (1,5m de fil), certaines stations dépassent le S9. QRM à S5

— Avec une boucle de 60cm (2m de fil), les mêmes stations montent jusqu’à S9+10 ! QRM à S6

— Avec la loop active de 35 cm déjà décrite dans CQ-QSO, ces stations montent à S9+10 mais avec un QRM >S9. Le signal plus élevé est dû au préampli qu’elle comporte.

Les stations faibles reçues sur la loop active sont toutes entendues sur la loop passive, même celle de 50cm, mais moins fort. Comme le QRM est nettement plus faible, les stations “au raz des pâquerettes” sur la loop passive ne seront pas nécessairement QSA 5 sur la loop active positionnée au même endroit.

Conclusions

  • Résultats étonnants en intérieur comme à l’extérieur.
  • Simple, facile à réaliser et très bon marché.
  • composants facilement trouvables et bon marchés.
  • Peu visible en public (fil alu de 18/10).
  • Pas de soucis d’alimentation.
  • On choisit le diamètre de la boucle selon la situation (même 30cm de diamètre).
  • Se range dans peu d’espace, comme un « bagage de cabine ». Parfait pour le voyage. Le boîtier a la taille d’une savonnette et est très courant.
  • Devrait être très attrayante avec un RX SDR comme le SPR1.
  • Elle fonctionne en émission sous 10W (et très probablement à 20W) avec un simple polyvaricon. C’est mieux qu’un énorme CV isolé à 3KV !
  • On peut lui adjoindre un petit préampli si besoin.

Améliorations

80m : nous avons simplement ajouté un condensateur de 1000pF entre les bornes de fixation du fil (diamètre 60cm) et… bingo ! Il y a accord sur toute la bande et il n’est pas pointu (du fait que seul le premier tiers de la capa de 1500 pF totale est variable). Nous avons suivi cinq QSOs en journée sur cette bande et certaines stations allaient jusque S9 : des français, des DL et des PA.

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Ça veut dire qu’un condensateur additionnel de 220 à 330pF aux bornes de la loop de 30cm devrait donner un accord franc sur 40m. Mais aussi qu’un mini switch à zéro central commutant une capacité de 470 ou 560pF d’un côté et 1nF de l’autre devrait donner un accord complet de 3,5 à 30 MHz au moins avec la boucle de 60cm.

Pour le 80m, avec une boucle de 60cm, ce sera limite en TX -quoique probablement suffisant en RX ; mais rien n’empêche de mettre une boucle de 80cm ou 1m. Dans ce cas, un boîtier en alu moulé serait préférable pour sa solidité. Avec ça, on pourrait mettre une grande boucle en tube d’alu ou de cuivre.

Et enfin le schéma !

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Un switch « à zéro central » a été ajouté par rapport aux réalisations commerciales pour augmenter la couverture de cette loop. Avec une boucle de 60cm, on descend ainsi à l’aise jusque 3,5MHz et c’est utilisable !

Les condensateurs doivent tenir au moins 100V pour 10W mais des 500V sont préférables (même les 1KV sont relativement courants).

Il nous a fallu un peu plus d’une heure pour réaliser cette antenne. Évidemment, il y a l’expérimentation mais c’est le temps qu’il nous a fallu pour le premier prototype.

Réglage

C’est également très simple : un seul bouton à actionner. Vous le tournerez pour le maximum de réception puis émission en CW ou en FM et réglage fin pour le TOS minimum. Attention, c’est TRÈS pointu ! Au point que vous pouvez passer sur l’accord sans même l’entendre !

Il n’y a rien de plus à faire si ce n’est que d’orienter l’antenne comme vous le feriez pour un récepteur petites-ondes à transistors et …pour la même raison ! Cela veut dire que vous pouvez mettre cette propriété à profit pour atténuer une station gênante. Une qualité en plus. A l’intérieur, cherchez l’orientation où le QRM est moindre. Si c’est toutefois possible…

A expérimenter

Un fil souple de 1,5mm² et de 5m de long constituera une loop plus efficace. On le passera dans le ressort de deux pinces à linge en plastique qu’on pourra accrocher à une tenture, un rideau ou une corde tendue entre deux points hauts de façon à former une delta-loop. Le rendement sera alors bien meilleur sur les bandes basses.

Conclusion

N’attendez pas des miracles de cette antenne, évidemment, mais elle sera certainement au moins aussi bonne que les verticales mobiles et portables. Par contre, tout le monde peut facilement en réaliser une sans outillage spécial.

Le plus difficile sera de dénicher un polyvaricon de deux fois 250pF ou plus. Un petit truc : on en trouve sur les récepteurs comportant deux ou plusieurs bandes ondes courtes (pas seulement la bande étalée des 60m). Bien entendu, un bon vieux CV à air n’aura qu’un seul inconvénient : celui d’être plus volumineux.

Et pour le reste : faites travailler votre imagination ou inspirez-vous de nos photos ci-jointes.

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Liens utiles :

http://www.wonder-wand.co.uk/WonderWand/WW_Photos.html

https://www.moonraker.eu/moonraker-whizz-loop-v2-40-10m-qrp-antenna

https://www.velleman.eu/products/view/?id=7321

https://www.wimo.com/wonderwand-antenne-portable_f.html

https://www.eham.net/reviews/detail/11131

https://k1fm.us/2015/07/k1fm-mini-magnetic-loop-2-0/

https://www.youtube.com/watch?v=k2fXRRxYbZg

Allons au cinéma :

https://www.youtube.com/watch?v=XVKxyLkiWhA

https://www.youtube.com/watch?v=80gLJa0OZnU

https://www.youtube.com/watch?v=29hGiVvpp0g

https://www.youtube.com/watch?v=BMUmIxQIgaE

https://www.youtube.com/watch?v=Q6QCdWFz5o4

https://www.youtube.com/watch?v=tRzvl6kpwwc

Une amélioration proposée :

https://www.youtube.com/watch?v=-suf1O6Wnno

Comparaison entre une Wonder-loop et une Alex-Loop (loop classique de 1m de diamètre) :

https://smotri.city/mobile/video/cefH1Ny95zI

Les résultats sont très proches si pas identiques !

Vignette : Photo de Guy marchand

on5fm par Guy MARCHAL | ON5FM

Cet article est la propriété de Guy ON5FM ©

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