В. ВАСИЛЬЕВ, Радио №5/1969, ст.30
Большинство портативных приемников с коротковолновыми диапазонами снабжаются выдвижными телескопическими антеннами. В продаже такие антенны бывают крайне редко, а их самостоятельное изготовление в любительских условиях доступно не всем. Гораздо проще устройство малогабаритных рамочных антенн, которые также неплохо работают в КВ диапазонах.
Впервые рамочная антенна была рекомендована для направленного приема еще в 1906 г. инженером Ф. Брауном и с тех пор получила широкое применение. Правда, долгое время были неизвестны оптимальные размеры рамки. Одни ученые утверждали, что размеры должны быть как можно большими, другие — возможно меньшими. Спор блестяще разрешил выдающийся советский ученый Михаил Васильевич Шулейкин. В его работах, впервые опубликованных в журнале «Телеграфия и телефония без проводов», № 9 и № 11 за 1921 г., выведены основные соотношения рамочной антенны, в том числе формула для расчета ее действующей высоты:
h_д = (2 * pi / lambda) * S * N * cos(phi), где:
- h_д — действующая высота рамки, м;
- lambda — длина принимаемой волны, м;
- S — площадь одного витка, м²;
- N — количество витков;
- cos(phi) — косинус угла между плоскостью рамки и направлением на передающую антенну.
При совпадении этих направлений (phi = 0) cos(phi) = 1, а при взаимноперпендикулярном (phi = 90°) cos(phi) = 0.
В том случае, если рамочная антенна настроена на принимаемую волну, например с помощью конденсатора переменной емкости, подключенного параллельно выводам рамки, то действующая высота антенны увеличивается еще в Q раз, где Q — добротность антенны на принимаемой волне. При этом формула для расчета действующей высоты будет:
h_д = (2 * pi / lambda) * S * N * Q, м
Из этой формулы видно, что действующая высота рамочной антенны тем больше, чем меньше длина принимаемой волны и чем больше число витков, площадь каждого витка и добротность рамки. Но здесь есть свои ограничения. Величина площади одного витка ограничена размерами приемника, количество витков — величиной необходимой индуктивности входного контура, а добротность — конструктивным исполнением рамки.
На рис. 1 показана конструкция портативной рамочной антенны, предназначенной для установки в ручке переносного приемника. Антенна состоит из двух витков провода ПЭЛШО 0,5; собственная индуктивность ее 2,2 мкгн. Проведенные измерения показали, что в диапазоне 25—50 м добротность нагруженной антенны Q составляет в среднем около 80. Площадь одного витка рамки S = 0,04 * 0,23 ≈ 0,01 м², а общее число витков N = 2.
Теперь, если подставить исходные данные в последнюю формулу для расчета действующей высоты, то получится:
h_д = (2 * pi / (25-50)) * 0,01 * 2 * 80 ≈ 10 / (25-50) = (0,4 — 0,2) м
h_д = 0,4 — 0,2 м.
Для сравнения укажем, что действующая высота телескопических антенн составляет около 0,3 — 0,4 м.
Нужно сказать, что рамочные антенны применялись уже в самых первых портативных приемниках еще 30—40 лет назад. Но тогда приемники были ламповыми, а сейчас они транзисторные. В транзисторных же приемниках, как известно, входной контур, каковым в данном случае является рамка, подключается во входу первого каскада не полностью, а частично. Тут-то и встает перед любителем задача: как осуществить связь рамки с преобразователем частоты? Ведь рамка имеет относительно большие размеры и малое число витков.
Выход из затруднительного положения можно найти, например, применив дополнительный согласующий высокочастотный трансформатор, первичная обмотка которого включается последовательно в цепь рамки, а вторичная — во входную цепь первого каскада приемника. На рис. 2 показана схема включения рамочной КВ антенны и согласующего трансформатора L1 L2 во входную цепь приемника из доступных деталей («Радио», 1967, № 8) вместо штыревой антенны, рекомендованной ранее. Конструкция трансформатора отличается от ранее использованного контура только числом витков. Теперь намоточные данные катушек должны быть такими: L1 — 5 витков, L2 — 3 витка. Данные остальных катушек и конденсаторов остаются без изменений.
Размещать рамочную антенну нужно возможно дальше от катушек гетеродина и усилителя ПЧ. Например, удобно разместить рамку внутри полой ручки, предназначенной для переноски приемника.
Налаживание КВ диапазона с рамочной антенной производится точно так же, как при использовании штыревой антенны: в начале диапазона (25 м) подстройка производится подстроечными конденсаторами; в конце (50 м) — подстроечными сердечниками катушек L1 L2 и L3.
