Детекторный приемник схема на ферритовой антенне

Ферритовая магнитная антенна — та же рамочная, по весьма малых размеров. Зато она содержит много витков (их ЭДС складываются) и ферритовый сердечник, концентрирующий (как бы втягивающий в себя) силовые линии магнитного поля Н приходящей волны. Коэффициент усиления (концентрации) поля сердечником называется эффективной магнитной проницаемостью Мэфф. Она меньше исходной магнитной проницаемости феррита М и зависит от отношения диаметра сердечника к его длине.

Так, например, для одного из лучших ферритовых стержней для МА, выпускаемых отечественной промышленностью из феррита 400НН диаметром 10 и длиной 200 мм М = 150, тогда как М = 400. К сожалению, равенство М и Мэфф достигается только для замкнутых магнитопроводов, таких как кольцо или Ш-образный сердечник, или для бесконечно длинного стержня. Первые (ввиду замкнутости) не работают как антенны, а очень длинный стержень неудобен конструктивно, хрупок, да и довольно тяжел.

Приемные качества любой антенны принято характеризовать ее действующей высотой Ьд. ЭДС, наводимая приходящей волной в антенне, равна:

Если для вертикального провода длиной h действующая высота hд = h/2, для Г-образной проволочной антенны hд примерно равна высоте подвеса горизонтальной части, то есть измеряется метрами, то для типовой магнитной антенны hд составляет от силы единицы сантиметров.

Напряженность поля мощных ДВ- и СВ-радиостанций при не слишком большом удалении от них составляет десятки, а то и сотни милливольт на метр. Так, например, станция мощностью 75 кВт на расстоянии 30 км дает напряженность поля 100 мВ/м, или 0,1 В/м. Наружная проволочная антенна разовьет в этих условиях ЭДС близкую к 1 В, а фер-ритовая — вряд ли более 10 мВ. Малую эффективность ферритовых антенн компенсируют большим усилением современных транзисторов и микросхем в радиоприемниках.

Классический вариант схемы детекторного приемника

В детекторном приемнике компенсировать недостаток сигнала, казалось бы, нечем, поскольку никаких усилителей в нем нет. Но одна возможность все-таки имеется. Схема приемника показана на рисунке 2. Она самая обычная и наверняка вам знакома.

Но заметьте, что катушка магнитной антенны L настраивается в резонанс на частоту принимаемой радиостанции с помощью конденсатора переменной емкости (КПЕ) С. Если бы его не было, то те несколько милливольт радиочастотного (РЧ) сигнала, приложенные к детектору, вряд ли могли быть продетектированы, ведь порог открывания даже чувствительного германиевого диода (Д18, Д20, ГД507 и т.д.) лежит где-то около 0,1...0,15 В. У кремниевых диодов (КД503, КД520...522) порог еще выше — 0,5...0,6 В.

Настройка контура LC в резонанс повышает РЧ-напряжение на нем в Q раз. Коэффициент Q называется добротностью контура, и он тем выше, чем меньше потери энергии в контуре. Потери же, в свою очередь, зависят от активных сопротивлений, входящих в контур или подключенных к нему. Одно из таких сопротивлений составляет сопротивление провода катушки г. Оно включено в контур последовательно и должно быть как можно меньше. При этом добротность

равна отношению реактивного (индуктивного) сопротивления катушки к ее активному сопротивлению. Потери в феррите также снижают добротность, и их можно учесть соответствующим увеличением.

Описанные потери невосполнимы и бесполезны, поэтому надо стараться использовать провод с низким сопротивлением РЧ току (литцендрат) и феррит по возможности лучшего качества. Собственная (конструктивная) добротность контура может достигать 250...350, и она выше, тем в конечном итоге громче будет работать приемник.

Есть и полезные потери — это входное сопротивление детектора, нагружающее контур. Оно зависит от типа диода (при самых слабых сигналах) и от его нагрузки (при более сильных). Нагруженная добротность контура значительно меньше, порядка 20...50. Здесь важно найти оптимум — слишком сильная нагрузка контура детектором приводит к уменьшению сигнала и слишком слабая — тоже. Общее правило — чем выше сопротивление нагрузки, тем лучше работает детектор. Поэтому важно использовать высокоомные телефоны с сопротивлением 3,2... 4,4 кОм. Лучше бы еще выше, но таких телефонов не выпускают. Замена же телефонов цифровым вольтметром со входным сопротивлением 1 Мом позволяет обнаруживать радиостанции, которые в телефонах вообще не слышно.

Испытания макета приемника в описанных выше условиях (радиостанция «Маяк», 549 кГц, 75 кВт, 30 км) с ферритовой антенной на стержне 400НН диаметром 10 и длиной 200 мм, 60 витков ЛЭШО 21x0,07 показали уверенный прием с вольтметром (20...25 мВ продетектированного сигнала) и еле слышный прием на телефоны. Напряжение на них при этом не достигало и 1 мВ.

Дальнейшие соображения по повышению эффективности ферритовых антенн удалось найти в старинной (60-х годов) книжке для радиолюбителей. Автору понравилась конструкция антенны из четырех стержней, нарисованная на обложке, хотя кажется, что стержни расположены слишком близко. Осуществить идею помогла квадратная пластмассовая коробочка, по углам которой были просверлены 4 отверстия диаметром 10 мм. В них с трением вставлялись концы стержней.

На крышке были размещены КПЕ и разъем для вольтметра или телефонов. КПЕ взят от сломанного транзисторного радиоприемника, обе его секции соединены параллельно.

Все четыре катушки намотаны на бумажных пропарафинированных гильзах литцендратом ЛЭШО 10x0,07 и содержат по 50 витков. Намотка ведется в одну сторону, а катушки соединяются последовательно, то есть конец одной — с началом другой. Чтобы уменьшить число паек литцендрата всего до двух, автор надел все гильзы на один стержень и намотал все катушки подряд, не обрывая провода, но оставляя петли провода между катушками, чтобы потом свободно разместить их по другим стержням (не переворачивая!).

Разумеется, сначала был измерен уровень сигнала с антенной на одном стержне — 3,4 мВ при приеме станции РТВ «Подмосковье» на частоте 846 кГц, и уж затем с четырьмя стержнями — 14,2 мВ. Эффект, как говорят, налицо. Впрочем, замечу, что рост продетек-тированного напряжения примерно вчетверо означает рост входной мощности на детекторе в 4 раза, а РЧ-напряжение при этом возросло только вдвое. Объясняется это квадра-тичностью характеристики детектора при слабых сигналах: его выходное напряжение пропорционально квадрату входного, то есть входной мощности РЧ-сигнала.

В заключение несколько практических советов. Изготовление каркаса для катушки магнитной антенны (МА) может вылиться в проблему, особенно для начинающего радиолюбителя. В то же время, разбирая блок развертки старого телевизора, легко найти в нем катушки, изготовленные так: на стандартный цилиндрический каркас с подстроеч-ником надет еще один, двухсекционный, со щечками и продольной прорезью. Его надо снять, и он как нельзя лучше подойдет для МА с тонкими, 8-миллиметровыми стержнями. Автор использовал каркас катушки СК-90ЛЦ-2. Имеющийся на нем провод надо удалить.

На ферритовый стержень диаметром 8 мм каркас надевается с трудом, поэтому его надо разогреть над пламенем газовой горелки кухонной плиты или над электроплиткой, следя, чтобы края щечек каркаса не оплавились, надеть на стержень и дать остыть. В дальнейшем каркас будет перемещаться по стержню с небольшим трением, что позволит дополнительно не фиксировать катушку после настройки МА.

Витки катушки МА укладывают в навал, поровну в каждую секцию каркаса. Наматывают провод безо всякого натяжения, со вставленным в каркас ферритовым стержнем. Для средневолновой катушки достаточно намотать 2x40 витков, для длинноволновой — 2x150 витков. Лучше использовать провод ПЭЛШО диаметром 0,15... 0,3 мм, у него толще изоляция и намотка получается «рыхлее», что уменьшает междувитковую емкость и повышает добротность. Еще лучше литцендрат, например, ЛЭШО 21x0,07. После намотки катушку заливают парафином (можно от свечки) с помощью слегка разогретого паяльника, закрепляя, таким образом, витки и защищая провод от сырости.

Зачистка выводов литцендрата требует некоторого навыка. Рекомендую следующую технологию: вывод катушки обжигают в пламени спички или зажигалки на длине 1...2 см. Обжигать следует так, чтобы шелковая наружная изоляция сгорела, а тонкие проводники не раскалились добела и тем более не расплавились. Затем отрезают полоску наждачной бумаги шириной 5...7 мм, складывают ее пополам наждачным покрытием внутрь и берут пальцами правой руки.

Держа вывод левой рукой, закладывают обожженный участок провода в наждачную полоску и, слегка сжав ее, протягивают вывод. Обгоревшая эмаль снимается с проводников гораздо легче. Зачистив вывод, распушившиеся жилки скручивают вместе и облуживают.

Обрыв одного-двух проводников уменьшает добротность катушки на 5... 7% и практически не изменяет ее индуктивности.

Детекторный приемник с усилителем низкой частоты

Если добавить в описанную выше схему детекторного радиоприемника самый простой усилитель низкой частоты, то можно сильно увеличить громкость его звучания.

Радиосигнал детектируется диодом и  отфильтровывается конденсатором C2 и на базу биполярного транзистора поступает только низкочастотная составляющая радиоволны. Затем она усиливается транзистором и попадает на высокоомные наушники, который подсоединены к его коллекторной цепи. Для максимального усиления сигнала требуется добиться, чтобы ток коллектора был от 0,3 до 0,5мА. Для этого подбираем соответствующей номинал резистора R1.

Ориентировочный расчет сопротивления этого резистора можно сделать по формуле:

где h_э21 – коэффициент усиления транзистора, U_пит. – напряжение питания, I_к –  ток коллектора транзистора. Но важно не забыть, что в схеме усилителя имеется детекторный диод и часть тока, поступающая на базу транзистора через сопротивление будет уходить через него. Поэтому необходимо расчетный номинал  R1 уменьшить в два раза.