Автор Тема: NanoLoop - миниатюрная магнитная приемная антенна  (Прочитано 58 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн rn3aus

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2185
    • Просмотр профиля
Эксперименты Андрея АГЦ с минивипом на балконе http://136.su/index.php/topic,38.msg22201.html#msg22201 подтолкнули меня к ряду экспериментов. В моем QTH, к сожалению, ничего принять на балконный минивип не удается - уж очень сильны помехи, сплошной рев.
Мысль обратилась к магнитным антеннам. Делать рамку? Как-то громоздко и многодельно. На балконе еще можно поставить, а вот высунуть на палке уже не удобно.
И тут как-та сама собой вдруг появилась идея сделать магнитную антенну минимально возможных размеров, не более минивипа и желательно в таком же корпусе - пластиковой водопроводной трубе диаметром 50 мм.
Вот что получилось.
Берем два ферритовых "горшочка" диаметром 30 мм М2000НМ. Складываем их друг с другом и скрепляем слоем изоленты. Делаем гетинаксовые "щечки" шириной 40 мм. Все это соединяем винтом М3 сквозь центральное отверстие "горшочков". Получается каркас катушки с ферритовым сердечником.
На этот каркас я намотал 250 витков провода 0,35 мм внавал в несколько слоев. Закрепляем концы, обматываем изолентой. Получилась индуктивность 4,62 мГн. Поверх намотки закрепляем неполный виток медной фольги - электростатический экран (хотя можно и без него).

Сигнал с такой катушки будет слабым, нам понадобится малошумящий усилитель, реагирующий только на разность напряжений на концах катушки и хорошо подавляющий синфазную составляющую.  Схема такого усилителя нашлась здесь: http://www.vlf.it/cr/differential_ant.htm
Однако вряд ли нам нужно столь большое входное сопротивление. Да и шумовые параметры у TL084 вроде не очень высокие.
Я применял всем известные NE5532. Шумовые свойства неплохие, входное сопротивление от 30 до 300 кОм, входы защищены встроенными диодами.
Чтобы при отсутствии сигнала напряжение на выходах всех ОУ было близко к половине напряжения питания нужно подобрать поточнее (попарно) сопротивления, отмеченные символом 1%. В противном случае напряжение покоя уйдет вверх или вниз, что затруднит получение большого усиления в выходном каскаде. Питание подается как и на минивип по коаксиальному кабелю. Предусмотрен стабилизатор 78L09 или 78L12, но можно его не ставить и обойтись перемычкой на плате.
Дроссель развязки питания - на маленьком ферритовом колечке 2000НН, витков- сколько влезло в один слой провода 0.15мм. Получилась индуктивность около 10 мГн.
Катушка (магнитный датчик) крепится к плате как показано на картинке. Подключение - через трехконтактный разъем, средний контакт - от электростатического экрана. Вся конструкция размещена в пластмассовой баночке от витаминов, с диаметром горловины 45 мм и высотой 110 мм.

Налаживания не потребовалось никакого. Антенна заработала сразу. В помещении, поворачивая антенну вокруг вертикальной оси, можно было находить откуда идет помеха.
Вне помещения на антенну стало слышно HGA22 и DCF 39, при этом явно заметна направленность антенны. Кое-что видно и в СДВ диапазоне. Удобно, что коэффициент усиления МШУ можно в очень широких пределах регулировать подстроечным резистором.

Чтобы еще увеличить приемные качества в диапазоне 137 кГц, параллельно катушке подключены конденсаторы общей емкостью 260 пф, что несколько меньше расчетной (290 пф). Видимо оставшиеся 30 пф - собственная емкость катушки и входные емкости ОУ. Резонанс не очень ярко выраженный, добротность равна примерно 10 или даже чуть ниже. Это в то же время позволяет подбирать емкости не очень точно и не использовать подстроечный КПЕ.

В течение нескольких дней сравнивал качество приема между моим довольно большим Мидивипом (когда нет помех, прием на него превосходный) и NanoLoop`ом, установленным на той же мачте. Скриншоты показаны ниже. Получается, что магнитная антенна проигрывает мидивипу примерно 3 дБ в отношении сигнал-шум, сила сигнала с антенн одинакова.

Для эксперимента была описанным выше способом намотана и другая катушка-датчик: на этот раз более 1500 витков провода 0,15 мм. Индуктивность оказалась равной 160 мГн. Учитывая собственную емкость катушки, ее собственная резонансная частота лежит ниже диапазона 136 кГц. Тем не менее, прием оказался возможным и на нее, хотя хуже, чем с резонансной катушкой. Зато на СДВ прием заметно улучшился.

Если антенна все равно проигрывает мидивипу, зачем же она нужна? Во-первых, на нее идет кое-какой прием даже у окна в помещении (и ДВ и СДВ), где мидивип совсем не работает!
Во-вторых, антенна имеет направленность и используя две таких миниатюрных антенны можно устроить стереоприем RDF, как у Маркуса DF6NM.

Пока что эксперименты продолжаются, собираю статистику, сравниваю записи и спектры...

PS как-то само возникло название новой антенны. NanoLoop - вроде уж как меньше некуда :)
« Последнее редактирование: 24 Октябрь 2018, 21:30:24 от rn3aus »

Оффлайн rn3aus

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2185
    • Просмотр профиля
Плата и картинки сравнений:
Антенна работает!

Оффлайн R6LDD

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1376
    • Просмотр профиля
    • E-mail
Антенна работает!
Спасибо. Как раз OP275 естт.:)
Per aspera ad astra.