KEHÄANTENNI ELI KESKIAALTOLOOPPI



3.6.1999.

Tämän jutun yhteydessä käytän keskiaalloille tarkoitetusta kehäantennista DX-kuuntelijapiireissä vakiintunutta pelkkää "looppi" -nimitystä. Looppi antennityyppinä voi tarkoittaa yleisesti hyvinkin monenlaisia "silmukkoihin" perustuvia rakenteita.

Jos kuuntelijalla ei ole tilaa suuremmille antenneille voi keskiaaltokuuntelua kohtalaisella menestyksellä harjoittaa kuunteluhuoneeseen sijoitetulla kehäantennilla.
Mikään ei rajaa aluetta pelkästään keskiaaltoihin vaan looppeja voidaan toki rakentaa VLF-aluelta alkaen ja myös lyhytaaltoalueelle.
Rakenteluohjeita muiden kuin keskiaaltoalueen looppeihin löytyy esimerkiksi radioamatöörien kirjallisuudesta.
Loppiantenni on nimen omaan suunta-antennina tehokas. Sensijaan siitä saatava signaali on tasoltaan varsin pientä luokkaa hyviin ulkoantenneihin verrattuna.
Koska häiritsevä asema on kuitenkin usein eri suunnassa kuunneltavan aseman suhteen saattaa loopilla saada kuuneltua hienosti asemaa josta voimakkaan signaalin mutta huonon suuntaavuuden omaavalla ulkoantennilla ei saa häiriön takia tolkkua.
Lisäksi loopilla - kuten ferriittiantennillisella matkiksellakin - voi metsästää erilaisia sähköisiä häiriölähteitä.

Looppi voidaan myös rakentaa ulkokäyttöön vaikkapa moottorilla käännettäväksi ja - viritettäväksi.
Vanhassa radiokirjallisuudessa ja museoissa törmää nykyisestä poikkeavaan kehäantennirakenteeseen, lanka kiertää kehässä samassa tasossa keskeltä ulospäin.
Nykyisissä keskiaaltoloopeissa rakenne muistuttaa enemmän tyypillistä kelaa ollen tosin useimmiten neliön muotoinen.
Vaikkakin olen rakentanut vuosikymmenten mittaan useitakin looppeja niin neliön kuin ympyrän muotoon - en ole koskaan tullut todella vertailleeksi saman kokoisen ympyrä - ja neliömallin todellista eroa.
Teoriassa pitäisi kuitenkin ympyrämuodon olla paras.



Ylläolevassa kuvassa DX-kuuntelijan artikkelissa 3/81 esittelemäni pyöreä looppi kamaranjalustalla.
Kiinnitys jalustaan tapahtuu siten, että säätökondensaattorin toinen puoli on kiinnitetty putken ulkosivulle kiinnitettyyn muovilevyyn ja toisella puolella säätökondensaattoria ollut M4-kierteinen kiinnitysreikä on modifioitu poran ja kierretapin avulla 1/4 tuuman kameran standardi jalustakierteeksi.
Jalustana loopille kameranjalka on muutoinkin kätevä, ellei looppi ole rakenteeltaan kovin massiivinen.

Loopin mekaaninen rakenne on ainakin itselleni aiheuttanut kohtalaisesti päänvaivaa.
Jos tehdään perinteinen neliskanttinen kehikko muodostuu pitemmmän päälle muuttojen ja muun rajumman siirtelyn takia lankojen löystyminen ongelmaksi.
Mahdollisuus on tietysti tehdä kehikko säädettäväksi vaikka kuinka hienoa tekniikkaa käyttäen.
Pyöreässä mallissa saadaan runkona olevan "putkenpätkän" päälle kierretty lanka liimalla, lakalla tai sitomalla pysymään paremmin paikoillaan.
Kuvan pyöreä loopin "putki" on tehty 3 mm PVC-levystä päät yhteen hitsaamalla.
Suikaleen mitat ovat 17 x 200 cm.
Johtuen käytetyn muovilevyn vahvuudesta "notkuu" looppi jonkin verran. Valitsemalla vahvempi ´materiaali tai käyttämällä kelaputken runkona vaneeria saa loopista tukevamman.

Itselläni on ollut ajatuksena tehdä rakenteesta joskus vielä parempi kestämään rasituksia lasikuitukankaan ja harsin avulla.

Maksimoitaessa ominaisuuksia olisi tietysti mahdollisimman pienet RF-häviöt omaava loopin runko ihanteellisin - kuten puhdas "ilmarakenne" tai keraaminen aine.
Todennäköisesti sen eroa käytännössä näin matalilla taajuuksilla ei kuitenkaan huomaisi verrattuna kunnolla tehtyyn muovi tai puurakenteeseen.
Jokatapauksessa ominaisuudet loopin kelassa ovat parhaimmillaan lankojen ollessa tasavälisten etäisyyksien päässä toisistaan.

Lankana olen kokeillut hyvin montaa eri lajia alkaen paljaasta 1,5 neliön kuparilangasta. Olen käyttänyt myös muovieristeistä ML-johdinta kuin myös sekä lakka että puuvillaeristeistä käämilankaa.
Koska on kautta aikojen pidetty Litz-lankaa parhaana matalampien taajuuksien keloissa niin päätin aikoinani kokeilla muusta antenniprojektista jäljelle jäänyttä omatekoista vaijeria.
Kokeilu omatekoisella Litz-langalla eli n.12 kpl 0,2 mm käämilangan kierretty vaijeri osoittautui täysin toimimattomaksi lisääntyneen kapasitanssin takia eli oliko jonkun langan liitos jäänyt huonoksi - tuli minulle jälkeenpäin mieleen. Sain siis sen sain vireeseen jonnekin pitkäaaltoalueelle MW:n sijasta viritysalueen ollessa sielläkin luonnollisesti pienen.
Käytännöllistä eroa en myöskään huomannut suhteellisen vahvan yksisäikeisen ja monisäikeisen johdinmateriaalin välillä (tyypit ML 2,5 mm² verrattuna 1,5mm² MKEM :ään)

Rakenneperiaatteista parhaana olen pitänyt mallia, jossa liitäntä vastaanottimeen otetaan erillisellä keskelle sijoitetulla yhden kierroksen linkkisilmukalla.
Omissa kontruktioissani on linkkisilmukka ollut galvaanisesti erillään itse virityspiiristä, kun taas esimerkiksi Hannu Pylväläisen artikkelissa Radiomaailmassa 8/93 on virityspiirin ja linkkikierroksen maat kytketty yhteen.
Toistaiseksi minulla ei ole ollut tilaisuutta vertailla onko niillä eroa käytännön toiminnan kannalta.
Tämmöinen liitäntä on luonteeltaan matalaimpedanssinen - muutamia kymmeniä ohmeja.
Sillä voi käytännössä syöttää koaksiaalia tai jopa tyypillistä verkkoliitosjohtona käytettävää parijohtoa (tyyppi MSO).
Koska liitäntä on symmetrinen olisi tietty myös symmetrinen (parijohto) paras, mutta erot käytännössä suojattuun koaksiaaliin verrattuna ovat mitättömät ja niinhän se vastaanottimen liitäntäkin matalaimpedanssiselta puoleltaan on yleensä epäsymmetrinen.

Käytettävä langan pituus on tyypillisesti määritelty olevan 0,08 x aallonpituus pienimmän käyttötaajuuden mukaan laskettuna neliskulmaiselle loopille jonka sivunpituus on 1 metri.
Mitoitusohje on tuntunut varsin kohdalleen osuvalta tyypillistä putkiradion säätökonkkaa käytettäessä.

Aiemmin kuvatussa pyöreässä loopissa olen käyttänyt 1,5 mm² emalieristeistä kuparilankaa 18 kierrosta n.10 mm kierrosetäisyyksin ja 2x 500 pF säätökondensaattoria.

Raimo Mäkelän "Antenneilla aalloille" kirjassa on esitettu kierroslukuja eri kokoisille loopeille väliltä sekä LW - että MW-alueille 30 - 100 cm sivunpituudeltaan. Mainitulle 1 m sivuiselle kehäantennille kirjan ohje on 8 kierrosta (alue 500 - 1500 kHz) ja lankojen etäisyys 5 mm toisistaan.
Kehotan antennirakentelijoita tutustumaan muutenkin ko. kirjaan, jossa on tiivistetysti paljon asiaa DX-kuuntelijoille sopivista antenneista.



Yläpuolella olevassa kuvassa eräs DX-kuuntelullisten "alkuaikojeni" looppi. Värkissä säätökondensaattori sijaitsee laitteen keskiosassa kun taas pyöreässä versiossa säätökondensaattori on jo rakenteellisista syistä kelan ulkopuolella.

Virityskondensaattorina voi käyttää tyypillistä 2 x 500 pF konkkaa. Monet saatavilla olevista kondensaattoreista eivät ole kuitenkaan kapasitanssiltaan tätä vaan ehkä 2 x 350 - 2 x 450 pF tai sinnepäin.
Vaihtokytkimellä voidaan kytkeä tarpeen mukaan konkkia rinnan tai sarjaan tarvittaessa.
Johtuen loopin antamasta heikosta signaalista pitkiin lanka-antenneihin verrattuna haluaa moni varustaa sen vahvistimella.
Koska ongelmia ei muodosta liian suuri signaalitaso, voidaan vahvistimena hyvin käyttää pienemmänkin dynamiikan omaavia malleja, joilla saadaan kohtalaisen suuri vahvistus.
Tyypillisiä tähän käyttöön ovat mosfet - ja fet-vahvistimet.

Aiemmin mainitussa Hannu Pylväläisen artikkelissa on käytetty 40673:lla ja 2N2222:lla toteutettua vahvistinkytkentää. Vahvistin on tyypillinen mosfet-vahvistin varustettuna sovitusasteella vastaanottimen matalaa tuloimpedanssia varten.
Vahvistin poikkeaa tällä sivulla esitetystä samalla mosfetillä tehdystä mallista G2:n kytkennän osalta kuten myös jonkin verran komponenttiarvoiltaan.

Ylläolevassa kuvassa on "preselektorikytkennästäni reväisty" mosfetvahvistinosuus, joka toimii aivan hyvin myös loopin vahvistimena 9V neppariparistolla syötettynä.
Riippuen loopista voi olla tarvetta kytkeä sarjakondensaattori vahvistimen tulopuolelle.
Koska osat ovat pintaliitostavaraa saadaan värkistä todella helposti huomattavasti paristoa pienempi.
Hyvin samankaltainen vahvistinosuus on "tavallisilla komponenteilla" rakennettuna Hannu Pylväläisen Radiomaailmassa julkaisemassa preselektoriartikkelissa.


Tässä kuvassa on puolestaan perinteinen "miljoonalaatikko-osista" koottava mosfetvahvistin jonka kaltainen on esitty jo DX-kuuntelija 5/74 looppijutun yhteydessä.
Tämäkin kytkentä on aivan hyvä - minkälaisen rakentaa riippuu lähinnä siitä mitä osia on parhaiten saatavilla.

Yksi tapa toteuttaa vahvistin on tehdä siitä symmetrinen - kuten looppikin on.
Seuraava Pekka Mellasen suunnittelema kytkentä toimii tällä periaatteella.
Huomaa, että kytkentä käsittää myös itse virityspiirin.

Vahvistin toimii hyvin myös ferriittiantennilla - jota voidaan pitää kehäantennin pienempään tilaan sopivana muotona.
Ulostulomuuntaja on 1:1, toroidille tms. käämitty ja sillä voidaan syöttää vastaanotinta joko symmetrisesti tai toinen lähtönapa maadoittaen epäsymmetriselle koaksiaalille.
Vahvistin vaatii suurehkon siirtoadmittanssin omaavat "nykyaikaiset" (BF991, BF997 tms.) fetit jaksaakseen syöttää suoraan lähtöä eli vanhemmat tyypit (40673 tms.) eivät välttämättä toimi.
Mosfettien G2:lla olevilla trimmereillä säädetään drainien virraksi 10 mA (1V sourcella).

Tyypillisistä looppivahvistimista poikkeuksellinen konstruktio on myös Short Wave Magazine Oct. 1993 esitetty d.m.a.-vahvistin (differential matching amplifier), jossa on käytetty kahta J309 fettiä perässään BSX20 kytkettynä emitteriseuraajaksi ohjaamaan 50 ohmin lähtöä vastaanottimelle.

Vahvistinta voi tietysti optimoida parhaan tuloksen saavuttamiseksi jos vaan aikaa ja intoa riittää. Tietysti vähäkohinaisen - maksimivahvistuksillakin värähtelemättömän - ja kohtalaisen suuren vahvistuksen omaavan vahvistimen käyttö antaa parhaat tulokset.

Toisaalta voi sanoa, että koska loopin merkittävin ominaisuus on suuntaavuus, niin sillä voi saavuttaa uskomattoman hyviä kuuntelutuloksia ilman vahvistintakin.
Itse kuuntelin aikoinani hyvin paljon lattareita ja Iberialaisia loopilla ilman vahvistinta - ja aina ne tulivat paremmin verrattuna epämääräiseen muutaman kymmenen metrin L-antenniin.

TAKAISIN TEKNIIKKAHAKEMISTOON !

TAKAISIN ANTENNEIHIN !