To Леонид UT2II :
Активная магнитная петлевая приемная антенна PA3AJR André aan 't Goor
Сначала несколько слов о том, как работает магнитная рамочная антенна и почему она так интересна.
Передатчик излучает электромагнитную энергию, состоящую из двух компонентов: электрического поля (E-поля) и магнитного поля (H-поля). Они неразделимы, но при определенных условиях могут проявляться по отдельности.
Электронное поле связано с высоким импедансом (высокое напряжение, низкий ток) и электростатическими эффектами. Оно легко блокируется металлической поверхностью.
H-поле связано с низким импедансом (низкое напряжение, высокий ток) и магнетизмом. Оно проходит сквозь металл без усилий.
В электромагнитной волне каждое поле индуцирует другое, позволяя восстановить двойственную природу волны везде, где это возможно.
Большинство помех в доме и вокруг него в первую очередь вызвано электрическим полем. Подумайте о простых зарядных устройствах и адаптерах. Классический трансформатор с выпрямителем и электролитическим конденсатором был заменен компактными импульсными источниками питания, работающими на высоких частотах с крутыми фронтами напряжения. Тонкие зарядные кабели действуют как идеальные антенны электрического поля — как и сама электросеть. И все, что к ней подключено, вносит свой вклад в помехи. Короче говоря, большинство помех доминирует электрическое поле.
Именно здесь магнитная рамочная антенна превосходит все ожидания. Чувствителен к H-полю, невосприимчив к E-полю Рамочная антенна работает, улавливая линии магнитного поля, проходящие через петлю, индуцируя ток посредством магнитной индукции. Электрическое поле (со всеми связанными с ним помехами) может по-прежнему действовать на петлю в целом , но оно не создает никакой значимой разницы напряжения между концами петли или входами усилителя.
Очень сильное подавление сигналов, перпендикулярных плоскости петли. Только линии поля, пересекающие контур, индуцируют сигнал. Поля, параллельные плоскости контура, подавляются. Ориентируя антенну (вручную или фиксированно), можно добиться сильного затухания — полезно для блокировки помех от соседних солнечных инверторов, моторных приводов или других источников широкополосного шума. Конечно, это также влияет на полезные сигналы с того же или противоположного направления, но «ноль» является четким как бритва и ограничен всего несколькими градусами.
Компактный размер и малый вес Диаметр антенны составляет 80 см, а вес — всего 680 граммов. Ее легко установить, даже с помощью легкой мачты или кемпинговой стойки.
Огромная пропускная способность Непрерывный прием от VLF, LW, MW и SW вплоть до нижнего диапазона VHF — идеально в качестве дополнительной антенны! Также отлично подходит для SDR.
Конечно, есть и недостатки: эта антенна только для приема. Конечно, можно построить магнитную петлю для передачи, но такая версия резонансная и требует совершенно другого уровня конструкции из-за задействованных высоких напряжений и очень узкой полосы пропускания. Часто необходимы дорогие компоненты, такие как вакуумный переменный конденсатор и серводвигатель для настройки. При этом ничто не мешает вам использовать отдельный диполь для передачи!
Экранированная и неэкранированная петля
Поскольку электрическое поле можно легко экранировать, не влияя на магнитное поле, в принципе вполне возможно экранировать всю антенну — например, поместив ее в металлическую трубку. Однако необходимо соблюсти одно важное требование: в этом экранировании должен быть разрыв. Без разрыва сама трубка становится замкнутым контуром, в котором могут циркулировать нежелательные токи. Вся конструкция затем превращается в клетку Фарадея, блокируя все поля — и вместе с этим весь прием.
Практической реализацией этой идеи было бы использование толстого коаксиального кабеля, где внешний экран прерывается в одной точке, а внутренний проводник действует как активный контур. Это приводит к хорошо экранированной конструкции. Однако важно поддерживать сопротивление контура как можно ниже. Это требование делает толстый коаксиальный кабель довольно тяжелым и громоздким. Кроме того, дополнительное экранирование увеличивает емкость, что ограничивает полосу пропускания. Поэтому возникает вопрос, стоят ли того дополнительные усилия, и действительно ли дополнительное экранирование дает реальную выгоду.
Хорошо спроектированный антенный усилитель может достичь той же цели другим способом. H-поле индуцирует ток в петле, что приводит к равным, но противоположным токам на двух концах. Дифференциальный усилитель с очень низким входным сопротивлением и высокой прямой крутизной эффективно преобразует эту разницу токов в выходное напряжение. E-поле ведет себя по-другому. Оно действует на всю петлю как кусок металла, подвешенный над землей, индуцируя некоторый поверхностный заряд. Однако этот заряд относится к потенциалу всей петли относительно ее окружения — но не приводит к разнице напряжений между двумя концами. Низкий входной импеданс дополнительно гарантирует, что любое напряжение E-поля на входе усилителя остается минимальным. Это рассуждение справедливо только до тех пор, пока размеры петли остаются малыми относительно длины волны, а разность фаз на входе усилителя ограничена. Особенно в сухом воздухе или во время приближающихся гроз петля (опять же как целое) может стать электростатически заряженной. Чтобы избежать повреждения усилителя, этот заряд должен быть разряжен — что учтено в конструкции.
Заключение
- Избегайте использования тяжелого коаксиального кабеля или чрезмерного экранирования, если это ставит под угрозу низкое сопротивление однопроводной петли. Вместо этого положитесь на производительность хорошего дифференциального усилителя.
- Не делайте петлю больше, чем нужно для самой низкой части желаемого диапазона частот. В городских условиях, где атмосферный шум заглушается искусственным шумом, большая петля дает мало преимуществ. Все дело в отношении сигнал/шум, направленности и подавлении помех — или, что более реалистично: есть ли еще что-то, что можно спасти, или пора заняться новым хобби.
- Технические характеристики дифференциального усилителя имеют решающее значение и позволяют конструкции антенны оставаться простой: важны низкий входной импеданс, высокое подавление синфазного сигнала, высокая прямая крутизна, низкий собственный шум и эффективный сброс электростатического заряда электрического поля."
P.S. Усилитель и инжектор питания выслал вчера.
