Antenna loop indoor a larga banda

In questo post vorrei descrivere il progetto (a dire il vero iniziato molto tempo fa) che sto portando finalmente a termine in questi giorni. Si tratta di un'antenna loop a larga banda per uso indoor, ma lo schema e' valido anche per una realizzazione adatta all'installazione outdoor, purche' ovviamente si curi la resistenza agli agenti atmosferici, ecc..

In questo primo post presento l'amplificatore a larga banda che equipaggia l'antenna, mentre in un post successivo includero' qualche foto della realizzazione completa e - se possibile - le prime impressioni di utilizzo.

Lo schema dell'amplificatore e' sicuramente tra i piu' conosciuti ed e' quello di Des Kostryca, M0AYF, che potete trovare anche qua: http://www.qsl.net/m0ayf/active-loop-receiving-antenna.html.

La versione da me realizzata contiene alcune modifiche suggeritemi da Steve Ratzlaff, AA7U, che ringrazio.

Lo schema risultante e' quello presentato qui sotto:

La modifica piu' significativa rispetto allo schema originale di M0AYF riguarda il trasformatore T1, che e' costituito da 3 avvolgimenti che ho realizzato mediante 20 spire trifilari, twistate circa 7 volte per pollice.

Le spire sono avvolte su nucleo in ferrite toroidale tipo Steward 35T0501-10H, che e' simile all'Amidon FT50-J (oppure FT50-75). Per facilitare le operazioni ho usato filo per wrappatura con guaina in plastica di tre diversi colori.

E' importante prestare attenzione al collegamento dei due avvolgimenti T1A e T1B, che dovranno avere versi opposti tra loro, come segnalato sullo schema elettrico. Il verso del collegamento del terzo avvolgimento T1C non e' critico.

La scelta del numero di spire e del tipo di ferrite e' stata fatta cercando di migliorare la risposta del circuito in LF.

Per l'impiego prevalentemente in HF e' possibile ridurre leggermente il numero di spire oppure impiegare toroidi del tipo FT50-43.

Sempre per migliorare il comporamento in LF, per i condensatori di accoppiamento (che sono ceramici monolitici) ho preferito usare valori di 1uF, invece che 100nF.

Per i transistor Q1 e Q2 la mia scelta e' caduta sul tipo PN2222A che - a parita' di altri parametri (max corrente di collettore, dissipazione di potenza, fT, cifra di rumore) - presenta una buona linearita' delle curve caratteristiche.

Altri candidati possono essere: BC337, BFR96, 2N2222A, 2N3866, BC547, 2N5109. Conviene se possibile cercare di selezionare un matched pair. La selezione di un matched pair permette una migliore linearita' dell’amplificatore e quindi una migliore resistenza all’intermodulazione.

Occorre poi prevedere un piccolo dissipatore di calore, nel caso si notasse un eccessivo riscaldamento del case dei transistor (le correnti di collettore sono dell'ordine dei 30 mA).

Io ho cercato di selezionare transistor simili tra loro (almeno per quanto riguarda i parametri statici come l'hFE) montandoli nel circuito (su zoccolo) e andando a misurare la caduta di tensione sulle resistenze da 100 ohm sul collettore. Durante queste misure gli avvolgimenti T1A e T1B erano sostituiti con ponticelli. Avendo usato resistenze tutte a strato metallico all'1%, ad eguale caduta di tensione potevo supporre corrispondesse un uguale punto di lavoro dei due transistor.
La costruzione non e' critica, anche se e' consigliabile mantenere corti i reofori dei transistor e i collegamenti degli avvolgimenti del trasformatore.

Personalmente non ho montato ne' la lampadina al neon ne' il rele' citati nello schema elettrico. Eventualmente, sarebbe possibile montare delle resistenze di alto valore (ad es. 47K oppure 100K) tra gli ingressi del loop e massa, per scaricare eventuale elettricita' statica che si potrebbe accumulare.

Per l'alimentazione del circuito a 12Vcc, si usa lo stesso cavo coassiale che trasporta il segnale RF verso il ricevitore. L'accoppiamento tra la corrente continua e l'RF e' possibile tramite un circuitino come questo sotto rappresentato, da posizionare nei pressi del ricevitore:

Qui di seguito inserisco alcune foto dell'amplificatore, racchiuso nel suo contenitore di alluminio, e della base del loop, nel quale verra' inserito.

La base del loop e' ricavata da una normale scatola in PVC per impianti elettrici.

Nella prima realizzazione, il loop sara' costituito da un telaio quadrato di circa 90 cm di lato, costruito con tubi in PVC. All'interno sara' inserito del cavo coassiale RG-213, di cui verra' utilizzato - come elemento "attivo" del loop - solo lo schermo.

La costruzione risulta comunque piuttosto modulare e consentira' di sostituire facilmente il loop in un secondo tempo, per provarne ad esempio uno costruito con tubo di rame o alluminio. Anche l'amplificatore potra' facilmente essere sostituito oppure integrato - all'interno della stessa scatola in PVC - da altri elementi circuitali quali un trasformatore di impedenza, un filtro, ecc..