Простые приёмники АМ сигналов

Антенная цепь с потерями

К сожалению, реальная ситуация далека от идеальной. Дело портит сопротивление потерь rп, складывающееся из сопротивления провода антенны, активного сопротивления согласующей катушки L (рис. 2.18) и сопротивления заземления. КПД антенной цепи определяется по той же формуле, что и для колебательного контура с потерями, приведенной нами ранее: КПД = RΣ / (RΣ+ rп), где RΣ - сопротивление излучения антенны, сопротивление потерь в антенной цепи.

Эта формула одинаково справедлива и для приемных и для передающих антенн, поэтому напрашивается обескураживающий вывод: чтобы снять с приемной антенны рассчитанную в нашем примере мощность около 0,2 Вт, ее конструкция должна быть примерно такой же, как и передающей антенны, поскольку уж на радиоцентре-то приняли все меры по повышению КПД! Овчинка вряд ли стоит выделки, наша приемная антенна будет гораздо скромнее, ее КПД будет намного ниже, а снимаемая мощность окажется равной Р = Р0 • КПД.

Эквивалентная схема антенной цепи с потерямиВычисление КПД антенны - задача вполне решаемая. По данным справочника Г. Г. Гинкина, погонное сопротивление медного провода диаметром 1 мм постоянному току составляет 22,5 Ом/км и возрастает из-за скин-эффекта примерно в 2 раза на частоте 200 кГц. Для провода диаметром 2 мм аналогичные значения будут 5,5 Ом/км и 3 раза. Таким образом, сопротивление провода антенны длиной 20-50 м можно оценить в 0,3-3 Ом. Сопротивление заземления обычно намного больше. М. В. Шулейкин в свое время предложил эмпирическую формулу для расчета сопротивления заземления: rпз = А λ / λ0, где коэффициент А изменяется от 0,5-2 для хорошего заземления до 4-7 для плохого. Сопротивление согласующей катушки равно ее реактивному сопротивлению X, деленному на конструктивную добротность. Полное сопротивление потерь равно сумме всех перечисленных.

Используя данные приведенного выше примера (λ = 1753 м, Е = 20 мВ/м), рассчитаем КПД и мощность, отдаваемую Г-образной антенной длиной 20 м с высотой подвеса 10 м. По таблице определим к = 6. Собственная длина волны антенны будет: λ0= 6 (10 + 20) = 180 м, что лишь немного короче длины волны, соответствующей верхней части СВ диапазона. Отношение λ / λ0 = 10, сопротивление заземления - 5-70 Ом, в зависимости от его качества. При диаметре провода антенны 1 мм его сопротивление составит всего 1,3 Ом, а волновое сопротивление - порядка 500 Ом. Реактивное сопротивление антенны (и катушки) ХA = XL = ρ = 500 ctg (π / 20) = 3200 Ом. Задав конструктивную добротность согласующей катушки равной 320, найдем ее активное сопротивление r = ρ / Q = 3200 / 320 = 10 Ом.

Общее сопротивление потерь, равное сумме всех найденных, составит 16-80 Ом, тогда как сопротивление излучения всего 1600 (10 / 1753)2 = 0,05 Ом. КПД составит RΣ / (RΣ+ rп) = 0,3-0,06%, а отдаваемая в детектор мощность не более 0,19 • 0,003 = 0,5 мВт, да и то при очень хорошем заземлении. Обратите внимание на его роль: основные потери антенной цепи - это потери в заземлении!

Полученной мощности более чем достаточно для громкой работы телефонов, и «с натяжкой» может хватить для громкоговорителя. Но не забывайте, что в нашем примере расстояние до радиостанции довольно велико - 300 км. На расстоянии 100 км напряженность поля втрое больше, а получаемая от антенны мощность - в 9 раз. Этого уже достаточно для громкоговорящего приема. Об этом поговорим ниже, пока же займемся вопросом усовершенствования приемника.

Читать дальше - Усовершенствование детекторного приемника