F5GIT Tony: Magloop

ANTENNE A BOUCLE MAGNETIQUE

L'antenne boucle magnétique (souvent appelée Magloop ou Magnetic Loop) est une antenne directive compacte très populaire auprès des radioamateurs, notamment pour les bandes décamétriques (HF, de 3,5 MHz à 30 MHz).

Son fonctionnement repose principalement sur la captation et l'émission du champ magnétique de l'onde électromagnétique, plutôt que de son champ électrique.

1. Principe de fonctionnement et physique de l'antenne

Une antenne Magloop est dite « magnétiquement petite » lorsque la circonférence de la boucle principale représente moins de 0,25 fois la longueur d'onde ( $\lambda/4$ ).

Comportement RLC : La boucle métallique forme une forte inductance $L$ . En fermant cette boucle avec un condensateur variable $C$ , on crée un circuit LC parallèle à très fort facteur de surtension ( $Q$ ).
Sensibilité au champ magnétique : La boucle capte la composante $H$ de l'onde. Cela la rend particulièrement insensible au bruit industriel électrostatique ambiant (parasites $E$ générés par les alim à découpage, LED, écrans), ce qui offre un rapport signal sur bruit ( $S/N$ ) exceptionnel en réception.
Diagramme de rayonnement : Elle présente un diagramme en « 8 » dans le plan de la boucle. Les deux nuls de rayonnement très profonds (perpendiculaires au plan du cadre) permettent d'annuler manuellement une source de brouillage locale en tournant l'antenne.

2. Anatomie d'une Magloop

Une antenne cadre magnétique est composée de 4 éléments critiques :

La boucle principale (Main Loop) : Une boucle circulaire ou octogonale faite d'un conducteur à très faible résistance ohmique (tube de cuivre de gros diamètre 15-22 mm, ou câble coaxial rigide type Cellflex).
Le condensateur d'accord (Tuning Capacitor) : Placé à l'opposé du point d'alimentation. En émission, la tension aux bornes de ce condensateur atteint plusieurs milliers de volts (même à seulement 10-50 W RF). On utilise donc des condensateurs à lames espacées, sous vide (vacuum variable) ou « papillon » (butterfly).
Le système d'attaque / couplage (Faraday Loop ou boucle de couplage) : Une petite boucle (environ 1/5ᵉ du diamètre de la boucle principale) reliée au câble coaxial 50 H $\Omega$ pour adapter l'impédance par induction.
Le système de commande (Optionnel) : Un moteur pas-à-pas ou un servomoteur déporté permettant de tourner le condensateur à distance, car la bande passante est très étroite.

3. Avantages et Inconvénients

Avantages	Inconvénients
Taille très réduite : Permet de faire du 40 m (7 MHz) ou 80 m (3,5 MHz) avec une boucle de seulement 1 m à 1,5 m de diamètre.	Bande passante extrêmement étroite : Nécessite de re-régler le condensateur dès qu'on se déplace de quelques kilohertz.
Immunité au bruit local (QRM) : Réception nettement plus propre en milieu urbain qu'un dipôle ou une verticale.	Tensions de crête mortelles : Risque d'arc électrique élevé ; condensateur sous vide recommandé au-delà de 50 W.
Inutile d'avoir de la hauteur : Fonctionne très bien à seulement 1 ou 2 mètres du sol.	Rendement faible sur bandes basses : Si le diamètre est trop petit par rapport à la longueur d'onde, l'efficacité chute fortement.
Rejection des brouillages : Possibilité de tourner la boucle pour éliminer un signal parasite.	Poids sur le haut du mât : Le condensateur et la motorisation alourdissent la structure.

4. Conseil de construction DIY

Pour construire une Magloop d'intérieur ou de balcon efficace pour les bandes HF (14 MHz à 28 MHz) :

Utilisez 2 mètres de tube de cuivre de plomberie (ø 22 mm) courbé en cercle (~65 cm de diamètre).
Utilisez un condensateur variable sous vide de 10 à 500 pF supportant au moins 5 kV.
Réalisez la petite boucle d'injection avec du câble RG-213 en isolant la tresse à la rupture de la boucle de Faraday.
Pilotez le condensateur à l'aide d'un petit moteur à courant continu avec réducteur ou un moteur pas-à-pas commandé par un Arduino pour un accord micrométrique.

Si comme moi vous souhaitez etre qrv en hf en espace restreint,

alors vous devriez envisager d'experimenter cette antenne magique !

Je suis l'heureux possesseur d'une antenne boucle magnetique aussi appellee,

antenne cadre ou Magloog.

Le cadre est construit en cuivre de diametre 14 mm et mesure 70cm x 70cm.

La boucle de couplage est en cuivre de 4mn carre et mesure 22cm de diametre.

Le CV fournit des valeurs allant de 10 a 510 pf

Le réglage pointu du CV mériterait bien un démultiplicateur,

c'est pour le moment un gros handicap !!!

L'antenne fonctionne dans une plage de frequences allant de 5 a 24 Mhz

pour une puissance max de 14-15 watts, ce qui est largement suffisant en CW et FT8.

Je viens d'ajouter un vernier pour avoir une démultiplication qui faisait tant défaut,

sur la version d'origine.

La dernière modification vient d'être effectuée avec l'ajout d'une rotule,

et d'une tige en bois avec un bouton.

je peux maintenant régler sans problème l'antenne avec finesse.

Le TOS ne dépasse pas 1,5/1 sur toutes les bandes.

Si comme moi vous recherchez une antenne en espace restreint,

c'est l'antenne idéale !

Analyse concernant le rendement de cette antenne:

Un tube de 14 mm de diamètre pour le cadre principal présente un excellent niveau de conductivité : la résistance ohmique par effet de peau est très faible, ce qui améliore directement le rendement par rapport à un simple câble coaxial ou à un brin électrique fin.

Pour un cadre carré de 70 cm de côté (périmètre de 2,80 m, soit l'équivalent d'un diamètre de ~89 cm) en tube de cuivre/aluminium de 14 mm :

Tableau des rendements théoriques par bande (7 à 24 MHz)

Bande	Fréquence	Périmètre / λ	Rendement (Tube 14 mm)	Perte vs Dipôle réel
12 mètres	24,9 MHz	~23 %	~88 %	Quasi nul (-0,5 dB)
15 mètres	21 MHz	~20 %	~75 %	Très faible (-1,2 dB)
17 mètres	18,1 MHz	~17 %	~60 %	Faible (-2,2 dB)
20 mètres	14,1 MHz	~13 %	~35 %	Acceptable (-4,5 dB)
30 mètres	10,1 MHz	~9 %	~12 %	Marqué (-9 dB)
40 mètres	7,1 MHz	~6.5 %	~2,5 % à 3,5 %	Fort (-15 dB)

Analyse détaillée du comportement

Sur 12 m, 15 m et 17 m (Bandes hautes) :
Le tube de 14 mm permet d'atteindre 60 % à 88 % de rendement. L'antenne rivalise directement avec un dipôle demi-onde filaire de taille réelle. C'est la plage de rendement optimal pour cette géométrie.
Sur 20 mètres (14 MHz) :
Le rendement de ~35 % équivaut à perdre environ 4,5 dB. En pratique, sur le S-mètre de tes correspondants, cela représente à peine moins d'un point S par rapport à une antenne idéale. C'est un compromis très efficace pour du trafic en intérieur ou sur un balcon.
Sur 40 mètres (7 MHz) :
À 7 MHz, la résistance de rayonnement du cadre chute aux alentours de 0,015 Ohm (15 mΩ). Même avec du tube de 14 mm, la résistance des soudures et le condensateur dissipent l'essentiel de l'énergie sous forme de chaleur.
- En émission : Avec 30 W injectés, l'antenne ne rayonne réellement que ~0,8 à 1 Watt. Cela reste largement suffisant pour faire du FT8, FT4 ou CW (télégraphie) à travers l'Europe, mais la SSB (phonie) sera très difficile.
- En réception : La boucle de 70 cm reste très directive, peu sensible au bruit électrique ambiant de la maison (QRM) et très performante pour écouter les signaux.

Points de vigilance matériels

Condensateur variable (CV de 10 à 510 pF) :
- Pour accorder le cadre sur 24 MHz, la capacité nécessaire tourne autour de 12 à 18 pF. Si la capacité minimale réelle du CV + les capacités parasites du montage dépassent 18 pF, il deviendra impossible de monter jusqu'à 24 MHz (l'accord plafonnera vers 20-21 MHz).
- Sur 7 MHz, l'accord nécessitera environ 180 à 220 pF. Attention à la tension d'isolement : à 30 W sur 7 MHz, la surtension aux bornes du CV dépasse 1 200 Volts. Un CV à grand écartement de lames est impératif pour éviter la formation d'arcs électriques.
Qualité des liaisons : Les soudures entre le tube de 14 mm et le condensateur doivent être d'une excellente qualité ohmique (brasure forte ou contacts mécaniques larges très serrés) pour ne pas dégrader le rendement global sur 40 mètres.