Магнитные антенны небольшие по размерам, у них хорошо выражены направленные свойства. Кроме того, они малочувствительны к электрическим помехам, что весьма существенно для городов и районов с развитым промышленным производством, где уровень таких помех особенно высок.
Рис. 66. Магнитная антенна
Учащихся знакомят с устройством и условным графическим обозначением магнитной антенны на схемах. Основные элементы магнитной антенны (рис. 66): катушка индуктивности 1 (L), намотанная на каркасе 2, и сердечник 3 из высокочастотного ферромагнитного материала, обладающего большой магнитной проницаемостью. Свое название антенна получила потому, что реагирует на магнитную составляющую радиоволн.
Простейшей магнитной антенной является так называемая рамочная антенна — катушка индуктивности, состоящая из одного или нескольких витков провода и имеющая форму рамки (рис. 67). Рамочные антенны широко применяют в приемниках-пеленгаторах, используемых в радиоспорте для «охоты на лис». Магнитное поле радиоволны пронизывает плоскость такой антенны и индуцирует в ней электрические колебания радиочастоты, которые в приемнике могут быть усилены, продетектированы, а затем преобразованы в звук.
Величина ЭДС, наведенной в рамочной антенне магнитным полем, зависит от ее положения в пространстве и максимальна, когда плоскость витков направлена в сторону радиостанции. Если рамку поворачивать вокруг вертикальной оси, то за один полный оборот амплитуда наведенной в ней ЭДС дважды будет достигать наибольшего значения и дважды убывать почти до нуля. На рис. 67 это свойство магнитной антенны изображено диаграммой направленности, имеющей форму
«восьмерки».
Рис. 67. Направленные свойства магнитной антенны
При введении внутрь рамочной антенны ферромагнитного сердечника, например ферритового, ЭДС, возникающая в ней под действием магнитного поля, резко увеличивается. Объясняется это тем, что сердечник концентрирует силовые линии поля, благодаря чему рамка пронизывается магнитным потоком большей плотности, чем до введения в нее сердечника. Величину, показывающую, во сколько раз магнитное поле в сердечнике превышает значение внешнего поля, называют магнитной проницаемостью сердечника. Чем она больше, тем лучше приемные свойства магнитной антенны. Численное значение этой важнейшей характеристики ферритов, используемых для магнитных антенн, входит в условные обозначения их марок, например 600НН, 400НН.
Качество катушки индуктивности принято оценивать ее добротностью — числом, показывающим, во сколько раз индуктивное сопротивление катушки переменному току больше сопротивления ее постоянному току. Сопротивление же катушки переменному току зависит от ее индуктивности и частоты протекающего через нее тока: чем больше индуктивность катушки и рабочая частота тока, тем больше ее сопротивление переменному току. Следовательно, если частота тока и индуктивность катушки известны, то ее добротность можно повышать путем уменьшения ее сопротивления постоянному току, например наматывать катушку так, чтобы необходимая индуктивность была при меньшей длине провода, увеличивать диаметр самой катушки и провода. Однако наибольший эффект дает введение в катушку ферромагнитного сердечника, так как он в несколько раз увеличивает индуктивность кадушки, что позволяет уменьшать число витков, а следовательно, и сопротивление постоянному току.
Но на добротность катушки магнитной антенны значительно большее влияние оказывают потери в сердечнике, чем в ее проводе. Поэтому при выборе марки ферритового стержня для магнитной антенны всегда учитывают, что с увеличением частоты-тока в катушке потери в ферритах разных марок неодинаковы. Так, в феррите марки 2000НН потери увеличиваются уже на частотах 100... 150 кГц, а в феррите марки 1000НН — на частотах в несколько мегагерц. Практически считается, что для магнитных антенн диапазонов ДВ и СВ наиболее целесообразно применять ферриты с магнитной проницаемостью 400... 1000, а для диапазона KB — 50..150.
С увеличением длины ферритового стержня эффективность магнитной антенны повышается. Практически же она обычно ограничивается габаритами корпуса приемника. Что касается формы поперечного сечения стержня, то она значительно меньше влияет на приемные свойства магнитной антенны. Ее обычно выбирают исходя из чисто конструктивных соображений. В малогабаритных приемниках, например, с целью наиболее рационального использования объема корпусов часто применяют плоские стержни прямоугольного сечения, свойства которых равнозначны свойствам круглых стержней с такой же площадью сечения.
В транзисторных приемниках применяют главным образом настраиваемые магнитные антенны, т. е. антенны, катушки которых являются составными элементами входных колебательных контуров. Индуктивность катушки магнитной антенны максимальна, когда она находится на середине ферритового стержня, и уменьшается (примерно на 20%) по мере перемещения к одному из концов стержня. Это свойство катушки используют для подбора ее индуктивности при налаживании приемников. Но устанавливать катушку ближе 10 мм к краю стержня не следует, иначе ее добротность резко (до 30%) ухудшается.
Наматывать катушку непосредственно на ферритовом стержне не рекомендуется, чтобы не увеличивать ее собственную емкость из-за так называемой диэлектрической постоянной ферромагнитного сердечника. Способ намотки выбирают, исходя из диапазона рабочих частот, числа витков и диаметра используемого провода, размеров фер-ритового стержня. Наилучшими приемными свойствами магнитная антенна обладает при однослойной намотке катушки с принудительным шагом. При шаге намотки 1,5...2 мм марка провода практически не влияет на добротность катушки. Но такой способ намотки приемлем только для катушки с небольшим числом витков, например для катушек диапазона КВ. На практике чаще применяют сплошную рядовую или многослойную намотку, хотя в этом случае добротность катушки магнитной антенны зависит от марки провода. Для катушек диапазона СВ наилучшим считается многожильный высокочастотный провод марки ЛЭШО 7X0,7 или ЛЭШО 10X0,05, увеличивающий добротность катушки в 1,5...2 раза по сравнению с намоткой ее проводом марки ПЭВ-1 или ПЭВ-2.
Каркасы катушек диапазонов ДВ и СВ склеивают из прессшпана, кабельной или другой плотной бумаги клеем БФ-2. Толщина стенок — не более 0,3...0,5 мм. Катушка магнитной антенны может состоять из двух неравных секций: основной и подстроечной, намотанных на отдельных каркасах. Это позволяет изменять индуктивность катушки перемещением по стержню только подстроечной секции, имеющей меньшее число витков, не трогая основную, находящуюся на середине стержня магнитной антенны.
Рис. 68. Магнитная антенна с. катушкой связи на входе усилителя радиочастоты
Важный вопрос, на котором следует акцентировать внимание кружковцев, — подключение магнитной антенны ко входу приемника. Настраиваемый колебательный контур, состоящий из катушки магнитной антенны и конденсатора настройки, может быть подключен полностью ко входу приемника только в том случае, если в первом его каскаде работает полевой транзистор или электронная лампа. Это объясняется тем, что входное сопротивление каскада на полевом транзисторе или электронной лампе составляет мегаомы, а сопротивление контура на резонансной частоте — сотни килоом, т. е. в несколько раз меньше. В этом случае входное сопротивление первого каскада практически не шунтирует контур магнитной антенны и его добротность остается достаточно высокой.
Иначе обстоит дело, когда в первом усилительном каскаде приемника используется биполярный транзистор, включенный по схеме ОЭ. Входное сопротивление его не превышает нескольких сотен ом. Чтобы предотвратить ухудшение параметров контура магнитной антенны, вход такого каскада приемника подключают не ко всему контуру, а к небольшой части его, например к отводу, сделанному от нескольких витков контурной катушки. Чаще же рядом с катушкой магнитной антенны, на ее ферритовом стержне, помещают катушку связи, намотанную на самостоятельный каркас, которую и подключают ко входу первого каскада приемника (рис. 68). В этом случае контурная катушка LK и катушка связи LCB образуют трансформатор, передающий энергию принятого радиочастотного сигнала из контура на вход каскада. Число витков катушки связи может составлять 5... 10% от числа витков контурной катушки. При такой связи настраиваемого контура магнитной антенны с первым каскадом приемника на биполярном транзисторе напряжение, снимаемое с контура, уменьшается в 10ь. .20 раз, а шунтирующее действие входного сопротивления транзистора ослабляется в 100...400 раз, что сохраняет хорошие приемные свойства магнитной антенны.
В заключение несколько практических рекомендаций, которые следует дать кружковцам во время практической работы.
Если для магнитной антенны транзисторного приемника используется стержень из феррита 600НН или 400НН диаметром 8 и длиной 120... 140 мм, а для настройки малогабаритный конденсатор с максимальной емкостью 360...380 пФ, катушка диапазона СВ может содержать 60...70 витков провода ЛЭШО 7x0,07, ЛЭШО 10x0,05 или ПЭЛШО 0,1./.0,15, намотанных в один слой, а катушка связи — 5...7 витков провода ПЭЛШО 0,1...0,15. Катушка диапазона ДВ может иметь 200...220 витков провода ПЭЛШО 0,1, а катушка связи — 10...15 витков такого же провода.
Для уменьшения собственной емкости контурную катушку этого диапазона желательно наматывать внавал (без соблюдения порядка укладки провода) четырьмя-пятью секциями, по равному числу витков в каждой секции. При отсутствии проводов марок ЛЭШО и ПЭЛШО катушки магнитных антенн и соответствующие им катушки связи можно наматывать проводом ПЭВ-1 или ПЭВ-2 такого же диаметра. В этом случае возрастает собственная емкость катушки контура магнитной антенны, что несколько уменьшает перекрываемый им диапазон радиоволн.
Высокочастотный провод, подобный проводу марки ЛЭШО, можно изготовить самостоятельно. Для этого берут 7—10 отрезков провода ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 0,05...0,1 мм и скручивают их жгутом с помощью ручной дрели. Концы проводов такого жгута, используемого для намотки катушки, очищают от изоляции, облуживают и надежно спаивают вместе.
Стержень магнитной антенны может иметь меньшую длину — 90... 100 мм. В таком случае число витков катушки надо увеличить на 20...30%. Можно поступить так: намотать заведомо большее число витков, а при налаживании приемника постепенно удалить лишние витки, добиваясь необходимого диапазона частот, перекрываемого контуром магнитной антенны.
Размещая магнитную антенну в корпусе приемника, надо помнить, что находящиеся поблизости от нее стальные детали ухудшают добротность катушки. Так, корпус динамической головки, расположенный рядом с магнитной антенной или против торца ее стержня, снижает добротность катушки в 8... 12 раз. Поэтому следует придерживаться правил: никакие стальные детали не располагать ближе 25...30 мм от катушки; не применять для крепления стержня магнитной антенны металлические держатели.
