Юный техник, 2011 № 05

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Рамочная средневолновая антенна

В большинстве радиоприемников есть диапазон средних волн (СВ), часто называемый также АМ-диапазоном, по типу используемой в нем модуляции сигналов радиовещательных станций. Однако в городах на СВ ничего не слышно, кроме гула помех.

Полвека назад с помехами боролись, сейчас перестали, и поговаривают даже, что АМ-радиовещание умирает и будущее за УКВ-(FМ) — вещанием. Тем не менее, АМ-передатчики работают и обеспечивают прием в радиусе сотен километров днем и до нескольких тысяч километров ночью, в отличие от УКВ, где радиус приема не превосходит 30…40 км.

Конечно, качество приема на УКВ выше, но нет романтики дальнего приема, да и репертуар УКВ-станций однообразен. В ряде случаев желаемых программ на УКВ просто нет.

Ко мне обращались серьезные слушатели с просьбой наладить им прием «Радио Радонеж», вещающего в центре России лишь на двух частотах СВ-диапазона (612 и 846 кГц). Что я им мог посоветовать?

Лишь перейти на батарейное питание приемника, чтобы полностью «отвязать» его от сети, и расположить на подоконнике, ориентируя его встроенную магнитную антенну по максимуму приема.

Часто эти приемы помогают, но более радикальной мерой оказывается применение внешней рамочной антенны, меньше реагирующей на помехи и существенно увеличивающей сигнал. О ней сегодня и пойдет речь.

Рамочная СВ-антенна по конструкции представляет собой, по сути дела, катушку индуктивности большого диаметра (от нескольких дециметров до нескольких метров). К ее выводам присоединен конденсатор переменной емкости (КПЕ), которым рамка настраивается в резонанс на частоту принимаемого сигнала.

Получается колебательный контур, колебания в котором увеличиваются в Q раз по амплитуде при настройке в резонанс. Q — это добротность контура, равная отношению реактивного сопротивления катушки или конденсатора (при резонансе они равны) к активному сопротивлению потерь в катушке, конденсаторе и окружающих предметах. Добротность, понятно, желательно делать как можно выше.

Подобные рамочные антенны широко использовали для приема еще на заре радиотехники, причем диаметр катушки иногда превосходил 10 м! Тем не менее, о рамочных антеннах нередко вспоминают радиолюбители, а в последние годы и солидные производители бытовой радиоаппаратуры. Цена внешних рамочных антенн достигает 400 долларов, но ее ничего не стоит сделать и самому!

Если внешняя рамочная антенна будет использоваться с транзисторным приемником, имеющим встроенную ферритовую антенну, приемник достаточно расположить рядом с рамкой и сориентировать так, чтобы магнитное поле рамки было направлено по оси ферритовой антенны.

Это легко сделать просто на слух, ориентируясь по значительному улучшению приема. На фото 1 показано примерно оптимальное расположение приемника TECSUN и прекрасно оформленной рамочной антенны (ближняя к нему). Все элементы антенны (их всего два!) — катушка и КПЕ — прекрасно видны.

Фото 1

На фото 2 приведены еще три конструкции промышленно выпускаемых антенн. Для любителей особо интересна средняя, с ромбической рамкой на деревянном каркасе. Очень простую, хотя и не слишком красивую конструкцию из четырех фанерок, предложил один за падный радиолюбитель.

Фото 2

Его рамка (фото 3) содержит 18 витков медного эмалированного (обмоточного) провода диаметром 0,5 мм. Сторона рамки около 45 см, диагональ — около 65 см.

Рис. 3

Получившаяся индуктивность — 250 мкГн. Для настройки служит КПЕ с максимальной емкостью 365 пФ, размещенный на одной из диагональных фанерок (фото 4).

Рис. 4

Во всех показанных конструкциях использована цилиндрическая намотка катушки. Намотку необходимо вести с шагом — расстояние между витками должно быть не меньше нескольких диаметров провода, иначе собственная емкость катушки получается большой, а добротность низкой. Но ничем не хуже радиальная намотка, при которой рамка получается плоской, и ее можно повесить на стене и даже спрятать под ковром.

Если диаметр рамки невелик, можно рекомендовать «корзиночную» катушку на плоском круге диэлектрика с прорезями под витки. Число прорезей обязательно должно быть нечетным — 7, 11 или 13, тогда соседние витки катушки оказываются по разные стороны каркаса, расстояние между ними увеличивается, а емкость уменьшается (фото 5).

Рис. 5

Я изготовил подобную рамку с внешним диаметром обмотки 12 см и внутренним 8 см. Она содержала 37 витков провода (литцендрата) ЛЭШО 21x0,07 и имела довольно высокую добротность, достигающую 180 на верхнем краю диапазона. Однако из-за малого диаметра эффективность ее была примерно такой же, как у крупной магнитной ферритовой антенны со стержнем 400НН диаметром 10 и длиной 200 мм. Гораздо более эффективные плоские рамки со стороной квадрата 50…80 см разработали радиолюбители-коротковолновики для целей радиосвязи. Их опыт полезно применить и на СВ.