|
Эта антенна – моя первая разработка, удостоившаяся публикации в журнале
«Радио». Было это много, много лет назад, в далеком 1988 г. В то время
«Радио» был единственным журналом для радиолюбителей в СССР, очередь на
публикацию составляла около трех лет. Так что эта рамочная антенна реально
была разработана и изготовлена в 1985-86г. Точную дату сейчас уже не помню.
Хотя публикация была в разделе «Спортивная аппаратура», основная цель
разработки была в улучшении качества, а чаше всего даже и просто возможности
приема «вражеских голосов из-за бугра». В эпоху интернета и смартфонов
трудно поверить, что радиоприем на КВ когда-то был единственным
альтернативным источником информации, не прошедшей политическую цензуру.
Была целая сеть глушителей, которая набрасывалась, как стая волков, на Голос
Америки, Радио Свобода и другие станции. Разобрать что-то в таких условиях
на «ВЭФ» или «Океан» со штатной телескопической антенной было почти
невозможно. А вот на эту рамку при благоприятном стечении обстоятельств
удавалось кое-что принять.
В те годы даже само существование вещательных диапазонов 19, 16, 13 и 11
метров было чуть ли не государственной тайной. Об их существовании знали
только счастливые обладатели импортной радиоприемной аппаратуры, ну и,
разумеется, радиолюбители.
В таких условиях опубликовать описание антенны для приема вражеских
голосов, на глушение которых государство тратило большие деньги, было
абсолютно нереально. Поэтому я и сделал акцент на любительские диапазоны.
Думаю, редакторы журнала прекрасно это понимали, но ведь уже началась
перестройка… В общем, это была моя самая первая публикация в солидном
радиотехническом журнале.
К моему большому удивлению, эта конструкция не забыта даже спустя 30 лет.
Перепечатки из журнальной статьи можно найти на нескольких сайтах. При
недавних экспериментах с SDR приемником мне потребовалась комнатная
антенна. После долгих поисков я все-таки вернулся к этой своей старой схеме,
ничего лучше найти не удалось. В антенной технике не так уж много новых
схемотехнических решений.
Но, следует отметить, что в 80-х годах прошлого века самыми сильными
источниками помех в городской квартире были тиристорные светорегуляторы
(к счастью, их было немного). В наши дни ситуация изменилась к худшему.
Импульсные блоки питания, цифровая техника, компьютеры и другие прелести,
без которых сейчас никак не обойтись, привели к сильному загрязнению
электромагнитной среды.
В результате на КВ прием на комнатную антенну стал почти невозможен. Если
30 лет назад я уверенно принимал в диапазоне 10 м на эту антенну в панельном
железобетонном доме сигналы спутников серии «Радио», то сейчас смог
принять только самые мощные вещательные станции.
Тем не менее, в сельской местности и на природе антенна может оказаться
весьма полезной и эффективной. Поэтому я и размещаю ее описание на своем
сайте. Первоначальный текст статьи и оригинальные рисунки, к сожалению,
утеряны. Поэтому мне ничего не остается, как использовать материалы
журнальной публикации, добавив к тексту несколько своих комментариев.
Коротковолновики-наблюдатели нередко не имеют возможности использовать
наружную антенну и вынуждены в таких случаях довольствоваться комнатной.
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 проеме окна или на
балконе.
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 качество приема даже 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 источников помех. Кроме того, так как
такая антенна не требует применения заземления, уменьшается вероятность
появления мультипликативного фона [3], а благодаря ее настройке в резонанс
повышается избирательность приемника 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 облегчает 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. Коэффициент 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.
Реально рамка перекрывала диапазон частот от примерно 5,8 до 30 МГц, т.е.
вещательные и любительские диапазоны от 49 до 10 м. На 80 м одновитковая рамка
диаметром 30 см, конечно же неэффективна. Не судите строго за приведенные выше
цифры, они не претендуют на абсолютную точность, но близки к реальности.
Еще на принципиальной схеме в журнале была опечатка, исток и сток VT1 поменяны
местами. Здесь я эту опечатку исправил.
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 R2, C10. 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 в начале странички, размещение элементов
в корпусе - на рис. 4.
Рамка 2 выполнена из коаксиального кабеля РК-75-4-15 и закреплена на двух
крестообразно расположенных распорках 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 11 удалены на расстоянии 10 мм (вид А).
Внутреннюю оболочку 10 в этом месте обматывают изоляционной ПВХ-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 двустороннего
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.
В настоящее время при изготовлении усилителя имеет смысл доработать плату
под SMD компоненты
Дроссели L1 и L2 намотаны на кольцевых магнитопроводах типоразмера 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.
Сейчас можно найти гораздо лучшие импортные транзисторы, с меньшим
уровнем шумов. Марку аналогов знает Google.
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.
Антенну начинают налаживать с установки указанных на принципиальной
схеме режимов транзисторов подбором резисторов R1 и R3. Затем временно
соединяют 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 частоте 7,05 МГц. В
диапазоне 3,5 МГц антенну настраивают аналогичным путем, подбирая
конденсаторы С1 и С2. При этом контакты SA2 должны быть разомкнуты, SA1 -
замкнуты.
При замыкании SA1 антенна перекрывала диапазоны 25-31 м, при замыкании
SA2 – 40 м, а при замыкании обоих тумблеров – 49 м. Номиналы конденсаторов,
к сожалению, не помню. Посмотреть негде, оригинальный вариант антенны не
сохранился. Но подобрать труда не составит.
Если ГИРа нет, настраивать можно непосредственно по сигналам любительских
радиостанций. При резонансе громкость будет резко возрастать.
Преимущества этой антенны наиболее полно проявляются в том случае, если
сигналы радиостанций не проникают на вход приемника непосредственно из
эфира [5, 6].
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 радиоаппаратуры. - Радио, 1981, № 7-8, с. 30-31.
|
