Magnetische lusantenne calculator

Het ontwerpen van een efficiënte magnetische lusantenne vereist nauwkeurige berekeningen van de afmetingen van de lus, de diameter van de geleider en de waarden van de afstemcondensator.
Met deze calculator kun je de belangrijkste parameters bepalen voor het bouwen van een magnetische lusantenne voor de HF- en VHF-banden.
Voer eenvoudig de gewenste frequentie, lusdiameter en geleidergrootte in om optimale waarden voor inductantie, capaciteit en geschatte bandbreedte te verkrijgen.
Ideaal voor radioamateurs en RF-hobbyisten die compacte, hoogrendementsantennes willen bouwen in beperkte ruimtes.

Inzicht in de magnetische lusantenne

Een magnetische lusantenne is een kleine zendende lusantenne (STL) die ondanks haar compacte formaat zeer efficiënt werkt op HF-frequenties.
In tegenstelling tot traditionele draad- of verticale antennes, die vaak een kwart- of halve golflengte lang zijn, werkt de magnetische lus als een resonant LC-circuit dat voornamelijk koppelt via het magnetische veld.

In eenvoudige termen bestaat de magnetische lus uit:

• Een ronde of veelhoekige lus van geleidend materiaal (meestal koper of aluminium)

• Een afstemcondensator (vaak een hoogspannings-, variabele condensator)

• Een koppelingslus of gamma-match voor de aansluiting met de transceiver

Het meest kenmerkende aspect is haar kleine fysieke formaat ten opzichte van de golflengte — vaak minder dan één tiende van een golflengte — terwijl ze toch een opmerkelijke efficiëntie behoudt onder de juiste omstandigheden.

Elektromagnetisch gedrag en efficiëntie

In tegenstelling tot antennes die voornamelijk gebruikmaken van het elektrische veld, benut een magnetische lus vooral het magnetische component van het elektromagnetische veld in de nabijheid van de lus — vandaar de naam.
De efficiëntie hangt sterk af van factoren zoals:

• De diameter van de lus

• De diameter van de geleider

• De werkfrequentie

• De kwaliteitsfactor (Q) van de condensator

• De verhouding tussen stralingsweerstand en verliesweerstand

Het stralingspatroon is bijna omnidirectioneel in het horizontale vlak en vertoont een diepe null (nulpunt) loodrecht op het vlak van de lus. Dat maakt de antenne bijzonder nuttig voor het onderdrukken van ongewenste signalen of ruis.

Voordelen van magnetische lusantennes

Compact formaat: Ideaal voor kleine balkons, appartementen, campers en draagbare opstellingen.
Efficiënt bij QRP: Vooral nuttig voor laagvermogenoperators (QRP) die hoge veldsterkte willen in een compacte opstelling.
Hoge signaal-ruisverhouding: De directionele null van de lus kan door de mens veroorzaakte ruis aanzienlijk verminderen.
Breedbandige ontvangst: Hoewel de lus smalbandig is voor zenden, biedt ze vaak een brede ontvangstband.
Eenvoudige installatie: Geen hoge masten, aardstralen of uitgebreide tuigage nodig.

Uitdagingen en beperkingen

Nauwe bandbreedte: Vereist vaak herafstemming bij kleine frequentieveranderingen, vooral op de lagere banden.
Hoogspanningsafstemming: De afstemcondensatoren moeten duizenden volt aankunnen.
Mechanische complexiteit: Nauwkeurigheid bij het ontwerp van de condensator en de constructie van de lus is cruciaal.
Beperkte vermogensverwerking: Hoge stromen bij resonantie beperken het bruikbare zendvermogen, tenzij robuuste componenten worden gebruikt.

Ontwerp­parameters en formules

Het ontwerpen van een magnetische lus begint met het bepalen van het gewenste frequentiebereik.
Daaruit volgen de belangrijkste parameters:

• Lusdiameter (D): Grotere diameters verhogen de efficiëntie maar verminderen de draagbaarheid.

• Geleiderdiameter (d): Dikkere geleiders verminderen de weerstand en verbeteren de Q-factor.

• Capaciteit (C): Berekend volgens de resonantieformule​

• Inductantie (L): Afhankelijk van de lusgrootte en de eigenschappen van de geleider.

Online calculators (zoals deze op de site) vereenvoudigen het proces en schatten:

• De resonantiefrequentie

• De vereiste capaciteit voor afstemming

• De spanning over de condensator

• De efficiëntie en bandbreedte van de lus

Typische constructiematerialen

Buis: Koperen buis (tussen 10 en 25 mm) heeft de voorkeur vanwege de lage weerstand.
Condensator: Vacuümvariabele condensatoren zijn ideaal; vlindercondensatoren of zelfgemaakte plaatcondensatoren kunnen ook worden gebruikt.
Koppelingslus: Vaak een kleine lus met een diameter van ongeveer 1/5 van de hoofdlus, gemaakt van coaxkabel of draad en geplaatst binnenin de hoofd­lus.
Frame: PVC, hout of glasvezel wordt gebruikt om de structuur te ondersteunen.

Voor draagbare constructies bieden lichte aluminium lussen en compacte afstemkasten uitstekende mobiliteit.

Afstemmingsmethoden

Handmatige afstemming: Eenvoudig en goedkoop, maar vereist vaak herhaalde aanpassing.
Afstandsbediende afstemming: Met stappenmotoren of servogestuurde condensatoren, vooral nuttig bij dak- of zolderinstallaties.
Automatische afstemming: Geavanceerde systemen met microcontrollers die de SWR meten en de condensator in real time bijstellen.

Toepassingen en gebruikssituaties

• Stedelijke omgevingen: Waar HOA-regels of buren antennes beperken.

• Veldoperaties: Ideaal voor activiteiten zoals SOTA (Summits on the Air) en POTA (Parks on the Air).

• Draagbare/QRP-operatie: Geschikt voor backpacking, wandelen of noodcommunicatie.

• Stealthantennes: Gemakkelijk te camoufleren in struiken, zolders of balkons.

• EMI-reductie: Verminderde ontvangst van elektrische storingen in omgevingen met veel interferentie.

Werkelijke prestaties

Hoewel magnetische lussen een beperkte bandbreedte hebben, melden operators consequent DX-verbindingen met compacte opstellingen — zelfs bij QRP-vermogen.
Een goed gebouwde lus voor de 20-meterband kan bij gunstige omstandigheden met 10 watt afstanden van 5.000 tot 10.000 km overbruggen.

Praktijkvoorbeelden tonen aan:

• 40m draagbare lussen maken verbindingen tussen Europa en Noord-Amerika mogelijk.

• 30m binnenlussen in appartementen bereiken intercontinentale stations.

• 20m QRP-lussen gebruikt in SOTA/POTA-activaties met minder dan 5 watt zendvermogen.

Installatie-aanbevelingen

De plaatsing van de lus heeft een enorme invloed op de prestaties:

• Hoogte boven de grond: Voor NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) is 1–2 meter boven de grond ideaal; voor DX is een hogere plaatsing beter.

• Vrij van obstakels: Vermijd metaal, muren of bekabeling in de buurt die de lus kunnen detunen.

• Weerbestendigheid: Gebruik waterdichte behuizingen voor afstemcomponenten bij buiteninstallaties.

• RF-aarding: Niet strikt noodzakelijk, maar nabijgelegen geleidende structuren kunnen de afstemming beïnvloeden.

Afstemmingstips en trucs

• Gebruik een SWR-meter of antenne-analyzer: Stem nauwkeurig af op de laagste SWR bij de doel­frequentie.

• Markeer de schaal: Noteer handmatig de posities voor elke band om snel te kunnen herafstemmen.

• Gebruik bandschakelcondensatoren: Maakt snel QSY (frequentiewissel) tussen meerdere banden mogelijk.

• Gebruik afgeschermde coax voor de koppelingslus: Vermindert common-mode stromen en ongewenste signalen.

Veelgemaakte fouten om te vermijden

• Te kleine lus: Minder dan 0,1 golflengte verlaagt de efficiëntie drastisch.

• Dunne draad als hoofdgeleider: Leidt tot hoge weerstand en verliezen.

• Condensator met te lage spanningswaarde: Kan doorslaan of beschadigd raken door RF-spanning.

• Slechte symmetrie van de lus: Een onregelmatige vorm beïnvloedt de stroomverdeling negatief.

• Geen afscherming of ferrieten: Veroorzaakt RF-terugkoppeling en storingen.

Doe-het-zelfproject: een basislus bouwen

Voorbeeld voor de 20-meterband:

• Lusdiameter: 1 meter

• Geleider: 19 mm (¾ inch) koperen buis, gebogen tot een cirkel

• Condensator: 100–400 pF vacuümvariabel, 5 kV spanningsbestendig

• Koppelingslus: 20 cm lus gemaakt van RG-58 coax, binnen de hoofdlus geplaatst

• Montage: PVC-frame of houten voet met isolatie

Bouwstappen:

1. Vorm de koperen buis tot een lus en soldeer de uiteinden aan de afstemcondensator.

2. Bevestig de koppelingslus aan de onderkant van de hoofd­lus.

3. Monteer het geheel verticaal op een niet-geleidende standaard.

4. Sluit de koppelingslus aan op je transceiver via coaxkabel.

5. Stem af op de laagste SWR met een meter of analyzer.

6. (Optioneel) Voeg een rotor of afstandsbediening toe voor gemak.

Magnetische lus versus andere antennetypen

Toekomstige trends en ontwikkelingen

Met de opkomst van digitale modi zoals FT8 en JS8Call, en de toenemende verstedelijking, winnen magnetische lusantennes snel aan populariteit. Ze bieden een efficiënte, laag­ruisige en discreet inzetbare oplossing voor HF-communicatie.

Innovaties omvatten:

• 3D-geprinte frames en condensatorbehuizingen

• Automatische afstemming geïntegreerd met SDR-systemen

• Slimme antennes met app-gestuurde afstemming

• Compacte lussen voor 6 m en 2 m banden (affiliate link)

Online gemeenschappen zoals Reddit’s /r/amateurradio, QRZ-forums en diverse YouTube-kanalen tonen regelmatig nieuwe bouwontwerpen, afstemtechnieken en prestatietests.
De interesse groeit ook binnen noodcommunicatiegroepen, camper-operators en stealth­gebruikers die discretie nodig hebben zonder signaalbereik op te offeren.

Magnetische lusantennes vormen een unieke balans tussen prestaties, formaat en ruisonderdrukking.
Voor wie beperkte ruimte heeft of portable/QRP wil werken, kan een goed ontworpen MLA (Magnetic Loop Antenna) verrassend goed presteren, zelfs vergeleken met veel grotere systemen.
Met zorgvuldige constructie en nauwkeurige afstemming levert de lus indrukwekkende resultaten in een klein formaat.

Of je nu een ervaren radioamateur bent of een nieuwsgierige experimentator: het verkennen van magnetische lusantennes opent de deur naar efficiënte HF-communicatie, zelfs in de meest uitdagende omstandigheden.