|
Прошло уже три года (сейчас октябрь 2023г.) с того момента, как я установил
на садовом участке активную приемную антенну
- модернизированный вариант популярной MiniWhip. За это время антенна доказала
свое право на существование, позволяя наблюдать за эфиром в диапазоне
от 17 КГц до 30 МГц. Она благополучно пережила 2 грозовых сезона и без проблем
перенесла соседство на расстоянии около 10 метров передающей антенны GAP TITAN DX.
Конечно, при работе на передачу питание от активной антенны отключалось, но
антенный кабель оставался подключенным к приемнику. Если вы не читали
материалы, посвященные моей первой версии MiniWhip антенны,
- ознакомьтесь с ними, т.к. в дальнейшем
я буду ссылаться на них.
Однако за прошедшее время обнаружились и некоторые недостатки конструкции. В
частности, чувствительность радиоприемной системы на частотах выше 14 МГц
оставляет желать лучшего. В 2020г., когда я проектировал и тестировал
активную антенну, прохождение на высокочастотных диапазонах было плохим.
Поэтому я не уделил должного внимания работе антенны на верхнем участке КВ
диапазона.
Казалось бы, короткая антенна должна лучше работать на высоких частотах, чем
на низких. Именно так все и было бы где-нибудь в далеком космосе. В земных
условиях шумы эфира, даже вдали от городского электронного смога, во много
раз больше на низких частотах, чем на высоких. Поэтому, даже на короткий
кусок провода на низких частотах наводится напряжение шумов, которое
уверенно чувствует приемник. И, если полезный сигнал превышает этот уровень,
его можно услышать. На частотах порядка 30 МГц напряжение шумов, наводимое в
аналогичной антенне, будет на 2...3 порядка меньше. Соответственно, в теории,
можно услышать гораздо более слабые полезные сигналы. Но тут они уже будут
тонуть во внутренних шумах приемника. Если отбросить идею с погружением
приемника в жидкий азот, остается один выход - увеличивать длину приемной
антенны, чтобы на ней наводилось большее напряжение. Вывод - антенна
MiniWhip длиной 10...30 см будет хорошо работать только в диапазоне длинных и
средних волн, а также на нижнем участке коротковолнового диапазона.
Кроме недостаточной чувствительности было выявлено и наличие паразитных
каналов приема, что говорит о недостаточном динамическом диапазоне усилителя
активной антенны. На панораме SDR видны фантомные сигналы, которых реально
нет на данных частотах. Особенно заметен этот эффект был на любительском
диапазоне 21 МГц. Примерно вот такая получалась картина. В верхней части
панорама при работе приемника с полноразмерной антенной GAP TITAN DX, а в
нижней - с моей первой версией активной антенны MiniWhip.
В течение всего 2022 г. в журнале «Радио» печатался цикл статей
Хайо Лохни, посвященный активным антеннам. Автор проделал поистине
гигантскую работу по исследованию и экспериментальной проверке различных
вариантов активных антенн для диапазона СДВ-КВ. Прежде, чем приобретать или
изготавливать активную антенну для радиоприемника я настоятельно рекомендую
внимательно прочитать эти статьи. Не просто пролистать картинки, а именно
внимательно прочитать. Очень много полезной информации там можно почерпнуть.
Загрузившись в течение 2022 года всей этой информацией, я решил
модернизировать свою первую MiniWhip антенну. Основная цель этой работы -
повысить чувствительность на верхнем участке КВ диапазона и увеличить
динамический диапазон. По возможности, схема и конструкция должна быть
простой и не содержать дефицитных деталей. В разумных пределах, конечно. На
транзисторах МП40 ничего путного не получится...
Из всего многообразия предлагаемых вариантов я выбрал АА-1-0 по
классификации автора. Этот вариант описан в журнале «Радио» №7
за 2022 г. Вот принципиальная схема усилителя этой активной антенны с моими
незначительными изменениями. Оригинал смотрите в упомянутом выше журнале.
Здесь я не буду его приводить, т.к. не хочу давать повод для обвинения в
нарушении авторских прав.
Я только незначительно изменил номиналы некоторых элементов исходя из
наличия в своем «ящике с хламом» и добавил на входе и выходе
разрядники для защиты от разрядов молнии. В качестве разрядников использовал
малогабаритные неоновые лампочки, они гораздо дешевле и доступнее
разрядников и проблем с ними в первом варианте антенны не было. Немаловажным
достоинством этой схемы активной антенны является отсутствие намоточных
элементов и простая наладка.
Наиболее дефицитными в схеме являются транзисторы VT1 и VT2. На их месте по
информации из первоисточника можно использовать 2SK544, 2SK241 с любым
индексом, а также с небольшой коррекцией платы BF987, 2SK543, BF999. Из всех
перечисленных наиболее доступны все-таки 2SK544, на Aliexpress их пока еще
можно найти. Причем нужно заказывать не менее 5 штук, т.к. необходимо будет
подобрать пару транзисторов по критерию сопротивления канала при нулевом
смещении. Мультиметр в режиме измерения сопротивления подключают плюсом к
стоку, а минусом к замкнутым между собой истоку и затвору. Измеренное
значение сопротивления должно быть 50...200 Ом и отличаться для пары
транзисторов не более, чем на 10%.
Ток через транзисторы 2SK544 устанавливается в пределах 10...11 мА подбором
резистора R9. Его номинал может получиться 100 КОм ... 2 МОм. Если в пределах
этих значений не удается добиться нужного значения тока, можно попытаться
подобрать тип диода VD5. Если и так ничего не получается, можно параллельно
диоду подключить резистор номиналом не менее 47 КОм. Место на плате для него
предусмотрено. Меньший номинал не желателен, т.к. это нарушит
термостабилизацию режима транзисторов. Ток можно контролировать по падению
напряжения на резисторе R8.
Диоды VD1...VD4 - защитные. Для уменьшения емкости я включил два диода
последовательно. Первоисточник рекомендует установить здесь один сдвоенный
диод типа BAV99. Если есть в наличии - так и нужно сделать. На месте VT3 в
оригинальной схеме BFG591. В этом случае нужно скорректировать рисунок
платы, обращая особое внимание на хороший теплоотвод. Металлический корпус
2N5109 хорошо справляется с отводом тепла, для этого транзистора не
требуется дополнительного теплоотвода. Рекомендуемый автором ток VT3 - около
50 мА, он может быть установлен подбором номинала резисторов R12...R14.
Стабилитрон VD6 не должен открываться при нормальной работе усилителя, он
защищает схему от перенапряжения, автор рекомендует установить здесь
SMBJ13.0.
Измеренный мной коэффициент передачи схемы по напряжению на частотах до 1
МГц получился около 0,95. Он уменьшается до 0,7 на частоте 15 МГц и до 0,5
на 30 МГц. Измерения проводились на нагрузке 50 Ом, подключенной через
кабель RG58 длиной 10 метров. Автор приводит цифру 0,7 на 30 МГц, возможно,
такой результат получится при отсутствии кабеля и непосредственном
подключении нагрузки. Коэффициент передачи схемы можно увеличить, если
параллельно резисторам R15, R18 подключить конденсатор емкостью 0,01 мкФ.
Место для него на плате предусмотрено, но в этом случае кабель должен быть
хорошо согласован с входным сопротивлением приемника во всей полосе рабочих
частот. На практике это требование сложно выполнить, поэтому конденсатор тут
лучше не ставить. Антенна и так хорошо работает.
При |
