Приемная рамочная антенна
Коротковолновики-наблюдатели нередко не имеют возможности использовать
наружную антенну и вынуждены в таких случаях довольствоваться комнотой.
И если радиолюбитель живет в городской квартире, то антенна нередко
оказывается как бы в экранированной камере, образованной арматурой
бетона. Это не только ослабляет полезные сигналы, но и усиливает поля
местных помех. В подобной ситуации целесообразно использовать антенну с
минимальной чувствительностью к помехам, разместив ее в проем окна или
на болконе.
Один из возможных вариантов решения этой задачи- применение небольших
рамочных антенн, периметр которых не превышает четверти длины волны.
Такие антенны уже широко применяются в качестве приемно-передающих на
любительских радиостанциях [1]. Наличие ярко выраженного минимума в
диаграмме направленности рамки позволяет в ряде случаев ослабить помехи.
Изменяя положение антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях,
можно улучшить улучшить качество приема в том случае, если сигнал и
помеха приходят с одного направления, но под разными углами к горизонту.
В некоторых случаях с помощью рамочной антенны, используя методы компонентной
селекции [2], удается повысить помехозащищенность и реальную избирательность
радиоприемника вблизи источника помех.Кроме того, так как такая антенна не
требует применения заземления, уменьшает вероятность появления мультипликативного
фона [3], а благодаря ее настройке в резонанс повышает избирательность приеника
по зеркальному и другим побочным каналам.
Описываемая ниже антенна предназначена для работы с любым любительским приемником
в диапазонах 3.5, 7, 14, 21 и 28 МГц. Благодаря минимуму на диаграмме направленности
она ослабляет мешающий сигнал на 26 дБ на частоте 28 МГц и на 20 дБ на 3,5 МГц.
Рамка диаметром 300 мм изготовлена из телевизионного коаксиального кабеля. Частотная
зависимость ее добротности и действующей высоты показана на рис.1
Чтобы повысить отношение сигнал/шум в приемной системе, рамка конструктивно
объединена с усилителем, применение которого облегчит также ее симметрирование
и согласование с приемником. Принципиальная схема усилителя показана на рис.2.
Диапазон его рабочих частот по уровню -3 дБ- не менее 3...30 МГц. Коэффициет
усиления по напряжению- 12 дБ. Уровень шумов на выходе в полосе 3 кГц на
нагрузке 75 Ом не превышает 0,3 мкВ. Динамический диапазон- не менее 90 дБ.
Сопротивление нагрузки- 75 Ом. Усилитель питают от источника напряжением 9 В.
Потребляемый ток- 8 мА.
На рабочую частоту антенну настраивают сдвоенным конденсатором переменной
емкости С5. При работе в диапазоне 3.5 и 7 МГц параллельно его секциям подключают
дополнительные конденсаторы С1, С2 и С3, С4 соответственно.
Напряжение, наведенное в рамке WA1, поступает на вход усилителя, первый каскад
которого выполнен по симметричной дифференциальной схеме на полевых транзисторах
VT1 и VT2. Высокое входное сопротивление каскада практически не снижает добротность
антенны, а также позволяет значительно ослабить прямой антенный эффект, искажающий
диаграмму направленности. Дроссели L1 и L2 обеспечивают подавление низкочастотных
наводок.
Выходной усилитель собран на биполярном транзисторе VT3, включенном по схеме с общим
эмиттером, и охвачен глубокой параллельной отрицательной обратной связью по
напряжению через цепь R2C10. Это позволило получить равномерное усиление в широкой
полосе частот, а также малые входное и выходное сопротивления усилителя [4].
Такое построение устройства обеспечило его хорошую линейность и согласование с
коаксиальным кабелем, по которому сигнал подается на вход приемника.
Питание на усилитель поступает с приемника по отдельному экранированному проводу.
Внешний вид антенны показан на рис.3, размещение элементов в корпусе рис.4.
Рамка 2 выполнена из коаксиального кабеля РК-75-4-15 и закреплена на двух
крестообразно расположенных рапорках 1 и 8 (см. чертежи на рис.5) из любого
диэлектрического материала (органическое стекло, фанера и т.п.) отрезками
провода 9 диаметром 0,8 мм. В верхней части кабеля внешняя оболочка и экранная
оплетка и экранная оплетка 11 удалены на расстоянии 10 мм (вид А). Внутреннюю
оболочку 10 в этом месте обматывают изоляционной ПХВ-лентой (на рис.4 не
показана).
Корпус 7 и передняя стенка 4 изготовлена из листовой латуни толщиной 0,25 мм.
Их чертежи приведены на рис.5. Корпус можно спаять и из двухстороннего фольгированного
стеклотекстолита толщиной 1 мм. Экранная оплетка кабеля припаяна непосредственно к
корпусу. Гайка 6 (М9), которая припаяна к торцу корпуса, используется для крепления
антенны на поворотной головке малогабаритного фотоштатива. Такая конструкция позволяет
легко изменять положение антенны в пространстве и отстраиваться от помех.
Ручка настройки 5 изготовлена из эбонита.
Усилитель собран на печатной плате 3 размерами 75 х 25 мм из фольгированного
стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж печатной платы и размещение деталей на ней
приведены на рис.6.
Дроссели L1 и L2 намотаны на кольцевых магнитопроводах типоразмер К7 х 4 х 2 из
феррита с начальной магнитной проницаемостью 400...1000 и содержат по 25 витков
провода ПЭЛШО 0,12. На таком же магнитопроводе выполнен трансформатор Т1.
Каждая его обмотка содержит по 10 витков провода ПЭВ-2 0,17. Намотку ведут
сразу тремя проводами, скрученными в жгут.
КПЕ С5- сдвоенный блок КПТМ-4 емкостью 7...260 пФ от карманных радиоприемников
"Нейва-401", "Сигнал-601". При соответствующей корректировке печатной платы можно
использовать блок КПЕ от любого карманного приемника. Все остальные конденсаторы-
КМ; С1-С4 желательно использовать с допуском не хуже +- 5 %. Выключатели SA1, SA2-
МТ3.
Транзисторы КП303Е можно заменить на КП303Г, КП303Д, КП302А, КП302Б. Необходимо
подобрать пару с возможно близкими параметрами. Вместо транзистора ГТ311Ж можно
использовать ГТ311Е, ГТ311И, КТ306, КТ316, КТ325 и другие современные СВЧ
транзисторы.
Кабель, соединяющий устройство с приемником,- РК-75-2-11 или любой другой с
волновым сопротивлением 75 Ом. Его длина не должна превышать 5 м. Питание на
антенный усилитель подают от приемника по экранированному проводу любого типа.
Артенну начинают налаживать с установки указанных на принципиальной схеме
режимов транзисторов подбором резисторов R1 и R3. Затем временно соеденяют выводы
конденсатора С5 с общим проводом, подключают усилитель к приемнику, работающему
в диапазоне 28 МГц в режиме SSB, и, подбирая резистор R2, добиваются ситуации,
когда шумы усилителя немного превышают шумы приемника. После этого с помощью ГИРа
определяют резонансную частоту рамки при минимальной и максимальной емкости
конденсатора С5 (контакты выключателей SA1 и SA2 разомкнуты).
Изменяя периметр рамки, устанавливают диапазон перекрываемых частот 14...30 МГц
с 5- процентным запасом. Целесообразно вначале взять кабель длиной около 1,2 м,
а затем симметрично укорачивать его с обоих концов. Если использован кабель
РК-75-4-15 и конденсатор С5 емкостью 7...260 пФ, указанный диапазон частот
перекрывается при периметре рамки около 95 см, что соответствует диаметру 30 см.
Затем замыкают контакты выключателя SA2. Ротор конденсатора С5 устанавливают
в среднее положение и подбором конденсаторов С3 и С4 (они должны быть одного
номинала) добиваются резонанса на частоту 7,05 МГц. В диапазоне 3,5 МГц антенну
настраивают аналогичным путем, подбирая конденсаторы С2 и С1. При этом контакты
SA2 должны быть разомкнуты, SA1- замкнуты.
Если ГИРа нет, настраивать можно непосредственно по сигналам любительских
радиостанций. При резонансе громкость будет резко возрастать.
Преимущество этой антенны наиболее полно проявляются в том случае, если сигналы
радиостанций не проникают на вход приемника непосредственно из эфира [5,6].
Н.Хлюпин (RA4NAL),г.Киров
Литература:
1.Степанов Б. Коротковолновые антенны.-В кн.: Радиоежегодник, 1985.-М:ДОСААФ СССР, 1985.
2.Гречихин А. Компонентная селекция.- Радио, 1984, ╪3, с. 18-20.
3.Егоров И. Мультипликативный фон в радиоприемниках.-Радио,1980,╪9, с.40-41.
4.Хабаров Ю.Е. Коротковолновая активная антенна.-М:Энергия, 1977, с.21-24.
5.Мишустин И.А. Повышение помехоустойчивости радиолюбительского приема.-М:Энергия, 1974.
6.Егоров И. О помехозащищенности бытовой радтоаппаратуры.-Радио, 1981,╪ 7-8, с 30-31.