A simple MW box loop antenna revitalizes a poorly sensitive pocket radio

As one of my summer projects, I decided to build a simple MW box loop antenna, just to put into practice the idea of making it using PVC cable ducts like the ones in the image below:

The construction was fairly simple, as documented shortly by the following series of images:

I used some PVC-specific glue to connect the various pieces together. The inductive section is made by 12 turns of  AWG 14 electric wire, covering completely the 40 mm internal width of the PVC duct. The size of the square loop frame is 60 x 60 cm.

For the capacitive (tuning) section, I recycled a polyvaricon capacitor and a small fine tuning capacitor that I had salvaged from an old transistor receiver. They proven to perfectly fit the purpose of tuning the whole MW band. It was only necessary to add a small switch to put the two sections of the polyvaricon in parallel when tuning the lower end of the MW band. With the two sections of the capacitor in parallel, the lower limit of the tuning range reaches about 375 kHz.

When it came to perform some tests, I was not expecting any difficulties. I thought to use my XHDATA D-808 portable radio to verify how the MW reception would have improved by inductively coupling the internal ferrite rod of the radio with the box loop antenna.

Well, after several tests with different approaches, still I wasn't able to assess that the external antenna was behaving as expected. For example, I wasn't able to identify the typical, narrow peak in signal intensity that corresponds to the selective nature of this kind of antenna. On the contrary, there was a distinct, unexpected, narrow notch, along the tuning range, where the signal completely disappeared.

After some reasoning, I concluded that probably the XHDATA D-808 was too sensitive on its own to take advantage from coupling with such a box loop antenna. Probably the narrow notch that I was finding during tests was caused by overloading of the input stages of the radio when the antenna was tuned exactly to the received frequency.

So I decided to try with a little, very cheap, poorly sensitive pocket radio and finally things started to behave as expected, as documented in this short video clip:

SAQ Christmas Eve transmission 2014 on AFEDRI SDR-Net (VLF)

Today is December 24, 2014 and I liked to join in the traditional SAQ Christmas Eve transmission on 17.200 kHz (so in VLF), from the historical station located in Grimeton, Sweden.
This time I wanted to use my modified AFEDRI SDR-Net receiver together with my homebrewed 3-turns loop antenna. I placed the antenna outside on my balcony at 5th floor with south-north orientation. The antenna was connected to a LZ1AQ loop amplifier, build by Roelof Bakker PA0RDT, fed throgh a length of CAT-5 cable which also provided the necessary power supply. A passive 540 kHz low-pass filter was also inserted between the output from the amplifier cable and the receiver. The software running on the PC was SDR-Radio v2.3 (beta).

Below are some photos depicting the above-described setup.

The homebrewed 3-turns loop antenna (120 cm x 160 cm)

The LZ1AQ amplifier (built by Roelof Bakker, PA0RDT)

The AFEDRI SDR-Net receiver

The short video below is a panoramic view (from south to north, looking towards the sea) taken from my listening position in Livorno, Italy (grid square JN53EM).

Finally, the video below was taken on my PC during reception of SAQ transmission on 17.200 kHz. It shows how my modified AFEDRI can work pretty good at VLF.

LZ1AQ wideband antenna amplifier

Le ultime due settimane erano iniziate all'insegna della sfortuna e dello sconforto, per un appassionato del radioascolto nella banda delle onde lunghe ed in particolare della caccia agli NDB.
Proprio mentre stava per iniziare un breve periodo di pausa dalla sequenza di perturbazioni atlantiche - con il loro corredo di fulmini - che aveva caratterizzato fino ad allora il mese di Novembre, mi ero ritrovato senza la mia antenna loop indoor (quella descritta in questo mio post), a causa di un guasto all'amplificatore Wellbrool ALA100.
Come molti sapranno, le unità Wellbrook ALA100 non sono riparabili, a causa del fatto che la scatola in plastica contenente l'amplificatore viene completamente riempita in produzione con una resina sintetica che impedisce qualsiasi accesso al circuito.
Superato il momento di disappunto, mi sono deciso a chiedere - tramite un'e-mail al gruppo ndblist - quali valide alternative esistessero per rimpiazzare il mio defunto ALA100 con un altro amplificatore a larga banda per antenne loop, possibilmente riparabile in caso di guasto.
Roelof Bakker, PA0RDT, il famoso costruttore dell'antenna MiniWhip e grande DXer, si è offerto di inviarmi un esemplare dell'amplificatore di LZ1AQ da lui costruito.
Non posso dire che la generosità di Roelof mi abbia sorpreso, perchè il suo ammirevole ham spirit è ben noto ed io stesso l'avevo già sperimentato in altre occasioni in passato.
Dopo circa una settimana l'amplificatore è arrivato in perfetto ordine, insieme alla scatola (PSU) per fornire l'alimentazione e ad un piccolo alimentatore adatto allo scopo. Nella spedizione Roleof aveva incluso lo schema elettrico ed alcune note sulla costruzione e sui collegamenti da fare.

Le note di Roelof Bakker sull'amplificatore LZ1AQ

Il circuito è quello descritto da LZ1AQ (Chavdar Levkov) in un noto articolo reperibile sul suo sito web:
Wideband Active Small Magnetic Loop Antenna

Roelof ha applicato alcune modifiche per rendere l'amplificatore maggiormente idoneo alla ricezione in LF.
La costruzione da parte di Roelof è risultata come al solito impeccabile.
Il connettore di ingresso per l'alimentazione dell'amplificatore ed il connettore d'uscita del segnale RF verso il ricevitore sono entrambi presenti sulla PSU, che normalmente verrà collocata quindi vicino al ricevitore stesso. Alimentazione e segnale RF viaggiano poi su due dei doppini ritorti (twisted pair) presenti all'interno del cavo CAT5, utilizzato per connettere la PSU all'amplificatore. Lo schermo del cavo (se presente) non viene collegato.
Le foto qui sotto mostrano la PSU, con il cavo CAT ad essa collegato, e l'amplificatore. L'antenna loop viene collegata ai due morsetti con dado a farfalla presenti sull'amplificatore.
I due connettori a 9 poli - del tipo normalmente usato per le interfacce RS-232 - li ho aggiunti io sul cavo, per facilitare collegamento e rimozione dell'amplificatore, dato che la mia antenna loop non fa parte di un'installazione permanente (proprio per questo l'ho costruita in modo che fosse ripiegabile).

PSU con cavo CAT5 e amplificatore

L'interno dell'amplificatore (i componenti SMD sono sul lato opposto del circuito stampato)

I primissimi risultati sono stati incoraggianti. L'amplificatore LZ1AQ costruito da Roelof Bakker è almeno altrettanto sensibile dell'ALA100 ed è forse migliore in termini di reiezione del rumore, tema a cui sono particolarmente attento, dato che utilizzo la mia antenna loop all'interno dell'appartamento.

I prossimi mesi mi permetteranno di valutare più compiutamente la resa di questo circuito. La generosità e lo spirito di co-operazione di Roelof Bakker, PA0RDT, posso invece testimoniarli sin da subito. Un radioamatore esemplare, per competenza e modestia. Grazie Roelof!

Loop per Wellbrook ALA100 indoors

Ho completato la realizzazione dell'antenna loop da interno, che intendo utilizzare con un amplificatore Wellbrook ALA100, già descritta in un post precedente. Spero che mi dia buoni risultati - compatibilmente con le mie limitate ambizioni - specialmente in LF e nella caccia agli NDB. Qui di seguito un paio di immagini dell'antenna, finita e pronta per le prime prove.

Antenna loop ripiegabile da appartamento

Non molto tempo fa sono entrato in possesso di un amplificatore Wellbrook modello ALA100 (qui una review di Alan Gale G4TMV), aquistato usato in ottime condizioni e ad un prezzo onesto.

L'amplificatore che ho acquistato è privo di alimentatore e della cosiddetta antenna interface, ovvero la classica scatola di accoppiamento/disaccoppiamento tra segnale RF e alimentazione in corrente continua, che si vede a destra nella foto qui sopra.
Per il primo rimedierò con un piccolo alimentatore regolabile autocostruito, per la seconda ricorrerò all'equivalente modulo della MiniWhip di PA0RDT. Si verrà così a formare quella che potremmo definire "una strana coppia", che nondimeno spero potrà funzionare senza grosse limitazioni. Nella foto qui sotto, sulla destra è visibile appunto la power unit della MiniWhip di PA0RDT.

A questo punto, quello che manca e' un'antenna a loop wideband da collegare all'amplificatore. L'ALA100 in realtà è pensato per l'impiego outdoors, come amplificatore a larga banda per loop a singola spira di grandi dimensioni. Lo sviluppo raccomandato per il loop sarebbe compreso tra 15 e 25 metri, lunghezza al di sopra della quale non si ottengono più vantaggi significativi.
La mia idea e la mia esigenza, invece, sarebbero di utilizzare l'amplificatore ALA100 in unione ad un'antenna a loop multispira di forma rettangolare, da impiegare all'interno dell'appartamento. La lettura dei resoconti di alcune esperienze, presenti sul web, nonchè un breve scambio di e-mail con Andrew Ikin di Wellbrook, mi hanno convinto della fattibilità della cosa, anche se come già detto non si tratterà della configurazione raccomandata dal costruttore.
Le dimensioni del loop sarebbero all'incirca 1.60 m di altezza per 1.20 m di larghezza. Sono misure imposte dalla lunghezza standard dei tubi PVC per impianti elettrici e dallo spazio disponibile nel mio sweet spot all'interno dell'appartamento. La costruzione dovrebbe essere tale da consentire una rapida installazione e soprattutto una rapida disinstallazione dell'antenna, pena gli strali della consorte. Dovrebbe altresì consentire di sperimentare sia una versione con due spire (per una lunghezza totale del conduttore di circa 11.20 m), sia una versione con tre spire (16.80 metri).
Dopo un pò di ragionamenti, sono giunto ad un progettino di massima che mi sembra potrebbe funzionare, basato su due tubi PVC per impianti elettrici lunghi 2 m, con diametro esterno pari a 20 mm, al cui interno inserirei due tubi di pari lunghezza e diametro 16 mm, per aumentare la rigidità.
Con qualche altro spezzone dello stesso tipo di tubo e un pò di raccordi a 'T' dovrebbe essere possibile far stare in piedi il telaio ripiegabile illustrato (con pessimo risultato grafico) nello schizzo fatto a penna che allego qui sotto:

Una volta effettuati i primi test e deciso il numero di spire (2 o 3) che produrrà i migliori risultati, il filo verrà inserito in modo definitivo, facendolo scorrere attraverso i fori passanti praticati nei corti spezzoni orizzontali di tubo PVC, come chiarito (spero!) nel disegno. Penso che userò del semplice filo elettrico isolato per cablaggi elettronici, sufficientemente flessibile e sottile da non opporre troppa resistenza nel passaggio attraverso i fori.
La spaziatura tra le spire sarebbe di circa 20 cm nella versione con 2 spire, mentre sarebbe di circa 10 cm nella versione con 3 spire. La capacità distribuita risultante potrebbe essere quindi sufficientemente piccola da non compromettere eccessivamente la resa dell'amplificatore, specialmente in LF dove intendo preferibilmente effettuare la mia attività di radioascolto.

Prove di ricezione in AM con Siemens D2155

Questo video mostra i miei esperimenti di ricezione di emittenti AM broadcast nel tardo pomeriggio di ieri, usando il voltmetro selettivo Siemens D2155.
L'antenna è la solita loop multi-spira sintonizzabile autocostruita. Il segnale audio è prelevato all'uscita del convertitore SSB incluso nello strumento, che trasla il segnale di 1 kHz. Questo può andare bene per segnali CW (anche se un più tradizionale BFO variabile sarebbe stato più gradito). Per i segnali AM, invece, si è costretti a regolare la sintonia 1 kHz sopra o sotto la frequenza nominale dell'emittente, selezionando poi rispettivamente la banda laterale inferiore (LSB) o superiore (USB).
La larghezza del filtro selezionato è ovviamente 3.1 kHz (in questo caso il filtro da 20 Hz è completamente inutilizzabile per ovvii motivi). Un filtro più largo di 3.1 kHz sarebbe stato utile, così come un altro filtro stretto di valore intermedio (diciamo 500 kHz). Ovviamente sarebbero risultate utili anche altre funzioni comuni sui ricevitori radio, come AGC, AF gain, ecc. ma d'altra parte un voltmetro selettivo NON è un ricevitore radio, sebbene possa funzionare meglio di molti ricevitori in alcune applicazioni specifiche.

Ricezione di NDB con il voltmetro selettivo Siemens D2155

Continuando i miei esperimenti con il voltmetro selettivo Siemens D2155 (avuto in prestito dal mio amico Roberto Cecchetti IW5BUX), oggi nelle prime ore del pomreriggio ho voluto provarne l'utilizzo nella ricezione di alcuni NDB vicini. Naturalmente la qualità e le performance dell'apparato come strumento di misura non sono in discussione. Il filtro da 20 Hz si comporta in maniera ineccepibile, come tutto il resto. Però continuo a rimanere dell'opinione che utilizzare un voltmetro selettivo come ricevitore - seppure per la ricezione di segnali a banda stretta, come appunto gli NDB - richieda un forte spirito di adattamento (direi quasi un certo grado di masochismo). Troppo, per me che sono abituato alle comodità del mondo SDR. A parte questo, si è trattato di un'esperienza senz'altro interessante e che mi mancava
Qui di seguito i video che ho realizzato (tenendo in mano il cellulare a mo' di telecamera) durante questo test:

ABN-420 kHz

GEN-318 kHz

SZA-349.5 kHz