Простейшие приемные антенны

Устройство такой антенны хорошо известно радиолюбителям. Массовыми типами приемных антенн являются: Г-образная (рис. 1,а) и Т-образная (рис. 1,6) однолучевые антенны, простой вертикальный или наклонный провод (рис. 1,в), иногда с «метелочкой» на вершине (рис. 1,г), а также различные наружные рамки и всевозможные упрощенные комнатные антенны.

Рассматривая антенну как радиотехническое устройство, следует помнить, что любой провод не только обладает активным сопротивлением, но и способен накапливать электрические заряды и индуктивность в самом себе — э. д. с. при всяких изменениях тока, т. е. провод обладает электрической емкостью и индуктивностью. Следовательно, любая антенна представляет собой колебательную цепь.

Этот своеобразный колебательный контур в силу того, что его собственная емкость и индуктивность равномерно распределены по всей длине провода, имеет свои физические особенности, заключающиеся в том, что при возникновении в антенне колебательного процесса ток и напряжение распределяются в проводе неравномерно, т. е. в каждой точке провода значения этих величин различны.

Если, например, в вертикальной антенне, работающей с заземлением, возникает колебательный процесс, то наибольший ток будет в той точке провода антенны, которая ближе к заземлению, т. е. в точке подключения антенны к приемнику. В следующих, вышележащих, точках провода ток будет постепенно уменьшаться и у самой вершины, т. е. у конца антенны, он спадет до нуля (рис. 2). Напряжение в такой антенне распределяется в обратном порядке. Наибольшая величина его относительно земли оказывается у верхнего конца провода, а наименьшая — в точке подключения его к приемнику.

Точки провода, в которых наблюдаются максимальные значения тока или напряжения, называются соответственно пучностями тока и пучностями напряжения, а те точки, где ток и напряжения равны нулю, называются узлами тока и узлами напряжения.

Как и всякая другая колебательная цепь, приемная антенна характеризуется величинами собственной емкости СА и собственной индуктивности Lа, которые зависят от геометрических размеров и формы антенны. Так, например, каждый метр однопроводной антенны, удаленной от других проводников, обладает собственной емкостью 5 пф и собственной индуктивностью около 1—2 мкгн. Простейшие любительские приемные антенны имеют обычно емкость около 200—250 пф, индуктивность около 20 мкгн и активное сопротивление около 25 ом.
Кроме того, антенна характеризуется еще одним очень важным параметром, который называется действующей или эффективной высотой.

Действующей или эффективной высотой данной антенны называют высоту условной вертикальной антенны, которая излучает (если рассматривать антенну как передающую) такую же мощность, как и реальная антенна, но имеет ток по всей длине одинаковый и равный значению тока в пучности реальной антенны.
Высота такой воображаемой антенны, как видно из рис. 3, всегда будет меньше геометрической высоты реальной антенны.

Действующая высота — понятие условное, принятое для облегчения расчетов антенн.

У различных приемных антенн действующая высота зависит от формы антенны и условий ее работы. Для Г-образных и Т-образных антенн она составляет около 0,7—0,8 их геометрической высоты. В большинстве случаев действующая высота обычных любительских антенн, применяющихся для радиовещательных приемников, составляет от 1,5 до 4 м.

Ознакомившись в общих чертах с физическими особенностями антенны, рассмотрим теперь антенную цепь в приемнике.

Типичная антенная цепь показана на рис. 4. Она состоит из самой антенны, обладающей собственной емкостью Сл, индуктивностью LA, активным сопротивлением Ra, и дополнительной катушки индуктивности L, которая связывает антенну с входным контуром приемника. Кроме того, в антенную цепь входит заземление или противовес.

Электромагнитные волны, излучаемые передающей радиостанцией, при переселении провода приемной антенны возбуждают в нем переменную э. д. с. Частота и характер изменений этой э. д. с. в точности соответствуют частоте и характеру всех изменений электромагнитного поля.

Величина э. д. с, возникающей в антенне, очень мала и измеряется микровольтами или — в лучшем случае — милливольтами. Значение ее зависит от мощности и удаленности передающей радиостанции, от условий и особенностей распространения радиоволн и от действующей высоты приемной антенны.
В современных радиовещательных приемниках антенную цепь не настраивают. Дело в том, что ламповые приемники имеют два-три контура (а иногда и более), настраивающихся одной ручкой. Этой же общей ручкой должна была бы одновременно настраиваться и антенная цепь. Но осуществить это очень трудно, ибо емкость разных антенн различна и вообще непостоянна: она может произвольно изменяться под действием внешних причин (при качании антенны, при изменении влажности воздуха и т. п.). Поэтому точно учесть емкость антенны нельзя и обеспечить неизменную настройку антенной цепи для любого участка диапазона практически невозможно. Оставлять антенную цепь настроенной на какую-либо одну частоту диапазона не имеет смысла, так как на остальных участках данного диапазона чувствительность приемника будет резко ухудшаться.
Чтобы чувствительность приемника не изменялась так резко по диапазону, резонанс антенной цепи выводят за пределы рабочего поддиапазона. Для этого включают в антенную цепь катушку L с такой индуктивностью, что резонансная частота антенного контура оказывается примерно на 30% ниже, чем самая низкая частота данного поддиапазона. Если, например, рабочий поддиапазон приемника разен 150—400 кги, то антенная цепь настраивается на частоту 115 кгц.

Настраивать антенную цепь на частоту, превышающую самую высокую принимаемую частоту, невыгодно, так как при этом чувствительность будет сильно меняться по диапазону.

На этом мы закончим краткое знакомство с физическими процессами в антенной цепи. Необходимо теперь лишь сформулировать требования, которым должна удовлетворять антенная цепь. Основные из них сводятся к следующему:
Антенна должна возможно лучше воспринимать энергию радиоволн.
Антенная цепь в пределах каждого поддиапазона должна обеспечивать возможно более высокую и постоянную чувствительность приемника.

Антенна не должна влиять на настройку последующих контуров приемной схемы, т. е. подключение любой антенны к приемнику не должно вызывать изменения настройки его входного контура. Для выполнения этого требования приходится применять слабую связь антенной цепи с входным контуром, что ухудшает чувствительность. Однако ослабление напряжения сигнала может быть возмещено усилением его в последующих каскадах приемника.

Любительские антенны.





Основные типы любительских антенн приведены на рис. 1.

Для лампового радиоприемника может быть применена любая из указанных антенн. Длина горизонтальной части Г-образной или Т-образной антенны в этом случае не должна превышать 20 м. Обычно она составляет 8—12 м.

Для детекторных приемников горизонтальная часть антенны делается несколько длиннее: до 30—50 м.

Высота подвеса антенны над крышами зданий и другими сооружениями желательна не менее 4 м, а при установке мачт на земле— не менее 10—12 м. Дальнейшее увеличение зысоты подвеса антенны даст незначительный выигрыш в громкости (и то только на детекторный приемник), ко приведет к заметному возрастанию атмосферных помех.

Комнатные антенны следует применять только для ламповых приемников и лишь втех случаях, когда почему-либо невозможно установить наружную антенну.