Простые приёмники АМ сигналов

Необычные антенны и нестандартные решения

Упомянем еще о некоторых «экзотических» антеннах. Мы все время утверждали, что вектор электрического поля Е на ДСВ вертикален и в приеме участвует лишь вертикальная часть антенны. Это абсолютно верно для идеально проводящей земли. Но над почвой с потерями (а они обязательно есть) фронт волны немного наклоняется в сторону направления распространения и у вектора Е образуется небольшая горизонтальная компонента. Это позволяет вести прием и на «стелющиеся» антенны, протянутые просто по поверхности земли. Этим же объясняется и слабая направленность Г-образных антенн.«Классическая» антенна этого типа - антенна Бевереджа, использовавшаяся на выделенных приемных радиоцентрах в ранние годы. Она представляет собой очень длинный провод (до нескольких длин волн), протянутый на высоте не более 1-2 м над поверхностью. Один конец провода подключался к приемнику, другой заземлялся через резистор сопротивлением около 600 Ом. Антенна имеет направленность, принимая волны, приходящие преимущественно со стороны резистора - они образовывали в проводе бегущую волну, направленную к приемнику.

Не имея возможности поэкспериментировать со столь длинной антенной, автор тем не менее попробовал принимать на проводник (ПЭЛ 0,3) длиной 30-40 м, расстеленный просто по траве на лесной лужайке. Никаких согласующих резисторов для такой короткой антенны, конечно, не использовалось, один конец провода оставался свободным, другой подключался к «универсальному» приемнику. Сила сигнала была примерно такой же, как от вертикальной антенны высотой 2,5-3 м. Заземление немного улучшало прием, но заставляло уменьшать емкость конденсатора связи с антенной, поскольку последняя имеет большую емкость на землю.

Вариант суррогатной антенны

Несколько необычных антенн описал В. Беседин. Подключение простейшего бесконтурного детекторного приемника к какой-либо заземленной металлической мачте, флагштоку или столбу показано на рис. 2.30. От себя мы бы добавили к этой схеме антенны конденсатор связи (см. рис. 2.24) и противовес, подключенный к любому выводу телефонов. То же относится и к рамочным антеннам (рис. 2.31а,б). Здесь также, вероятно, будет полезно перед диодами включить конденсатор связи, а один из выводов телефонов заземлить или соединить с нижним по схеме выводом КПЕ.

Детекторные приемники Беседина с рамочными антеннами

Вопрос о возможности использования рамочной антенны для детекторного приема очень интересен. К достоинствам рамки относятся малая чувствительность к наличию окрестных предметов, помехоустойчивость и хорошая грозозащита. Рамка лучше электрической антенны работает внутри зданий. Рамочную антенну можно использовать как индуктивность контура. Располагать рамку следует вертикально, чтобы горизонтально направленное магнитное поле приходящей волны было перпендикулярно ее плоскости. Любую точку в нижней части рамки можно заземлить для грозозащиты и электрической безопасности.

Недостаток рамочной антенны - малая действующая высота, определяемая формулой: hд = 2πSN/λ, где S - площадь рамки, N - число витков, λ - длина волны. Многовитковые рамки небольших размеров невыгодны, поскольку при равной индуктивности большая действующая высота получается у одновитковой рамки (индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, а действующая высота - только первой степени). Однако многовитковая рамка может использоваться на длинных волнах, если нет физической возможности сделать одновитковую рамку очень больших размеров.

Сделать рамку переменной индуктивности тоже нельзя, поэтому для настройки используется КПЕ. При настройке рамки в резонанс напряжение на конденсаторе возрастает в Q раз, где Q - добротность образовавшегося контура с учетом нагрузки его детектором. Индуктивность круглой одновитковой рамки можно грубо оценить по формуле L (мкГн) = 6D (м), где D - диаметр. Индуктивность уменьшается при использовании толстого провода или при включении нескольких проводов параллельно.

В качестве примера посмотрим, ориентировочно, что можно получить от одновитковой рамки с площадью 120 м2 (круглая с диаметром 12,5 м или прямоугольная 8×15 м) при приеме радиостанции на частоте 261 кГц в месте, где напряженность поля достигает 100 мВ/м. Действующая высота рамки составит всего 0,6 м, а индуктивность - около 70 мкГн. Для настройки ее в резонанс потребуется емкость 5000-6000 пФ, зато характеристическое сопротивление контура будет всего порядка 100 Ом. Примем добротность равной примерно 50, тогда напряжение на контуре составит 3 В, а резонансное сопротивление контура около 5 кОм. Таким же, по условию согласования, надо выбирать и входное сопротивление детектора. Подводимая к детектору мощность составит около 2 мВт, причем детектор можно подключить непосредственно к контуру.

Рассчитанный детекторный приемник с рамочной антенной

Схема рассчитанного приемника с рамочной антенной показана на рис. 2.32. В нем можно установить двух-, а лучше трехсекционный КПЕ от старого радиоприемника, соединив секции параллельно, и к ним дополнительно подключать еще и постоянные конденсаторы. Для уменьшения собственных потерь в рамке, ее лучше изготавливать из толстого провода, или взять несколько тонких проводов, расположив их на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга, и соединить параллельно.

Другой вариант - сделать антенну двухвитковой, что увеличит ее индуктивность вчетверо, и во столько же раз позволит уменьшить емкость КПЕ. Отдаваемая антенной мощность останется прежней, потому что при возросшем вдвое напряжении резонансное сопротивление контура увеличится вчетверо. Эго надо учитывать и при выборе нагрузки детектора.

Пример размещения рамочной антенны

Не следует забывать и про направленность рамки. Она должна располагаться в вертикальной плоскости, примерно направленной на радиостанцию. Если же плоскость рамки перпендикулярна направлению прихода волн, приема не будет. «Каркасом» для проводов рамочной антенны хорошо послужит фронтон или одна из стен деревянного дома. Нижний провод прямоугольной рамки можно протягивать по земле, расстояние между проводами двухвитковой рамки составит 10-30 см. Приемник с рамкой будет работать и без заземления: оно требуется только для грозозащиты и, вероятно, для уменьшения уровня помех. Пример расположения рамочной антенны на фасаде дома показан на рис. 2.33. В деревянном или кирпичном доме ее целесообразно спрятать под облицовкой.

Читать дальше - Акустические системы громкоговорящих детекторных приемников