Магнитная антенна "культового" приемника

Поздравляю всех с праздником Весны и Труда!

Привет, Виктор Николаевич! Бальзам на душу, я тоже который год озабочен пусть не освещением, хоть радиофикацией "землянки". Она у меня на 33-м км на восток от Москвы, по Егорьевскому шоссе. Достиг некоторых успехов, уже много лет работает там "громкоговорящее радио" с питанием только принимаемым сигналом. Зажигал светодиоды от "Радио Дружба" (918 кГц, 300 кВт, Купавна) и "Радио России" (873 кГц, 500 кВт, Электросталь). Но "полу-" и "четвертьмегаваттники" вымирают как динозавры, сейчас остался только "Маяк" (549 кГц, 75 кВт, Чкаловская), слушаю его достаточно громко, но слушать противно - станцию сделали "разговорной". Набрали ведущих (чёмжиков, варгафтиков и т.д.), несущих всякую охинею, музыки уже практически нет, а проблемы упом. мне не интересны. Заболтали хорошую станцию! Задумался о том, чтобы использовать энергию несущей "Маяка" для приема чего-нибудь музыкального из FM...

Перепробовал много антенн, в том числе и одновитковые большие рамки - из окна на березу, по стволу вниз, и по земле опять в окно. Описание было в "Схемотехнике". Так вот, поясню важность настройки в резонанс на конкретном примере. Пусть на вашей рамке (или МА) наводится ЭДС 1 В и рамка (МА) имеет индуктивное сопротивление на частоте сигнала 100 Ом и активное 1 Ом (Qо=100). Вы нагружаете ее на активное сопротивление 100 Ом и получаете ток 7 мА. Он создает на нагрузке 0,7 В. Отдаваемая мощность - 5 мВт. Ясно, что начальная (конструктивная) добротность практически не важна, она "задавлена" нагрузкой. Vlad_Petr прав.

Теперь настроим рамку в резонанс, включив последовательно с ней конденсатор с емкостным сопротивлением -100 Ом. Нагрузку придется уменьшить до 1 ома по условию согласования, и ток в цепи будет 1В/2ом=0,5 А ! Выделяемая мощность в нагрузке - 250 мВт, т. е. в Q раз больше, где Q=Qo/2 - нагруженная добротность. Как кто-то удачно сказал: "Резонанс - великая сила!".

В заключение замечу, что нагрузку можно подключать и параллельно рамке с конденсатором (но тогда ее сопротивление должно быть 10 кОм), и автотрансформаторно, подогнав под нужное ее сопротивление. Важно, чтобы пересчитанное в последовательное, оно было равно активному сопротивлению рамки. Есть, правда, еще сопротивление излучения рамки, но для электрически малых антенн оно столь мало, что можно не учитывать.

Позвольте встрянуть
Сначала - уже приведенные выше зависимости:
Zandy (26 апреля, 09:26)
(немного изменил запись, оставив лишь существенное для рассматриваемого вопроса)
hд = K*W*Mu*F, где:
K — постоянный коэффициент,
W — число витков,
Mu — эффективная магнитная проницаемость магнитопровода,
F — частота принимаемого сигнала.
VP (29 апреля, 23:50)
ЭДС=Е*hд, где Е - напр. поля

В кусочке схемы, приведенной Zandy в самом начале этой темы, вполне откровенно видно, что антенна ненастраиваемая (если где-то не "закопано" управление питанием полевика . Смущает какой-то "минус" в самом верху схемы, хотя, исходя из изображения полевика с р-п -переходным затвором и полярности электролита там должен быть "плюс" - наверно, это просто артефакт на рисунке .

Нижняя катушка (1-2) - приемная антенна (хотя в радиотехнике и встречаются "шиворот-навывортные" ситуации, здесь такого работоспособного варианта я не нашел).

В приведенной схеме говорить о согласовании входного-выходного сопротивлений вряд ли правомерно - антенная катушка нагружена на полевик с очень большим (и, хуже того, - неопределенным) входным сопровлением. Поэтому здесь вынужденно придется рассматривать лишь ЭДС антенной катушки, которая прямо пропорциональна количеству витков и эффективной магнитной проницаемости сердечника.
Справедливости ради, надо признать, что некоторое конечное входное сопротивление все же образуется через верхнюю катушку (3-4).

Есть основания предположить, что верхняя катушка (3-4) создает ООС, а не ПОС, чему есть, по крайней мере, два оправдания:
- с увеличением частоты эффективная проницаемость феррита понижается и увеличиваются потери в нем, что приводит к уменьшению ЭДС, наводимой в антенне (против расчетной). Однако при этом уменьшается и связь между катушками, что приводит к ослаблению ООС на высокочастототном краю диапазона;
- ООС уменьшает эффективную величину собственной емкости антенной катушки, что позволяет увеличивать в ней количество витков, не опасаясь получить собственный резонанс в рабочей полосе частот.

Увеличение ЭДС при подходе к частоте резонанса, определяемой индуктивностью и собственной емкостью катушки (+монтаж+полевик) позволяет приподнять АЧХ антенны на ВЧ краю диапазона.

Т.е., можно использовать феррит с большой магнитной проницаемостью (снижающейся с повышением частоты) и намотать большое количество витков, чтобы получить большую ЭДС на антенной катушке на низкочастотном краю диапазона (ЭДС~W*Mu). Желаемую (или приемлемую) АЧХ антенны можно получить выбором феррита и использованием ООС.

DWD: : Описание опыта увидел в интернете ( http://jnaudin.free.fr/meg/megjln01.htm ) и повторил.
Zandy: Это какая-то фантастика. "Не верю" (с).

Дело хозяйское...
Я то же не верил, пока не попробовал, и результат оказался для меня неожиданным.

Zandy: ...обсуждаем вопрос об оптимальном согласовании по МОЩНОСТИ антенны и сопротивления нагрузки...

Подобная задача и у меня была пару лет назад. Казалось бы - всё просто и давно известно, но были непонятки.
Правда, это касалось импульсных блоков питания,а не радиоприёма. Но суть была та же - пока связь между источником и нагрузкой была хорошей, проблем нет, но стоило эту связь уменьшить как тут же возникали почти такие же вопросы, как у Вас.

Подробностей уже не помню, нужно поднимать старые записи, но вывод банальный и Вы сами его уже озвучили - сопротивление нагрузки должно быть равно сопротивлению источника...
Только из-за слабой связи между источником и нагрузкой, за сопротивление источника нужно принимать реактивное сопротивление "вторичной обмотки" (обмотки магнитной антенны), к которому непосредственно подключена нагрузка. Реальное сопротивление источника и нагружающая его "первичная обмотка" в виде передающей антенны уже, как бы, по боку. В смысле - отдельная задача.

Так вот, зная сопротивление нагрузки, нужно было найти индуктивность "вторички", приняв, что её индуктивное сопротивление равно сопротивлению нагрузки на рабочей частоте.
Только в этом случае получалось оптимальное согласование по мощности.
Если индуктивность взять больше оптимальной (увеличить число витков не меняя нагрузку), то ток нагрузки начинал ограничиваться реактивным сопротивлением "вторички" и мощность в ней, естественно, падала.
Если же индуктивность взять, наоборот, меньше, то падало напряжение на нагрузке с тем же результатом - уменьшение мощности.

Попутно.
Разница между слабой и сильной связью между передатчиком и приёмником (первичкой и вторичкой для трансформатора) заключается в разной фазе токов и напряжений источника и нагрузки. По этому введение обратной связи (как в "Дегене"), не всегда определяется однозначно - при неизменном подключении выводов обмотки ОС можно получить как ООС, так и ПОС изменением частоты источника.

Завтра расскажу подробности, если нужно...

В данном случае мы с DWD дунули в одну дуду .