Поляков ra3aae – Простой радиоприемник коротковолновика-наблюдателя («Радио», 2003, № 1-2)

Простой радиоприемник коротковолновика-наблюдателя («Радио», 2003, № 1-2)

john 16 июля, 2012 — 15:01

Простой радиоприемник коротковолновика-наблюдателя 

В. Поляков (RA3AAE) 

Продолжая цикл статей по основам любительской радиосвязи, начатый в августовском номере журнала за прошлый год описанием простого передатчика с кварцевой стабилизацией на любительский диапазон 160 метров, предлагаем конструкцию простого гетеродинного радиоприемника на тот же диапазон. Приемник может заинтересовать как начинающих коротковолновиков-наблюдателей, так и более опытных радиоспортсменов. Благодаря своей экономичности и небольшим габаритам приемник особенно подходит для работы в полевых условиях.

Для приема сигналов радиолюбительских станций обычные массовые радиовещательные приемники непригодны без их настолько существенной модернизации, что проще построить приемник заново. Дело даже не в их низкой чувствительности и излишне широкой полосе пропускания, а в том, что они рассчитаны на прием амплитудно-модулированных (AM) сигналов. Любители же давно отказались от AM ввиду ее низкой эффективности и используют на коротких волнах (KB) исключительно телеграф (CW) или однополосную модуляцию (SSB) речевым сигналом. По этой причине и приемник должен проектироваться на совершенно иных принципах. В частности, в нем не нужен амплитудный детектор, а основное усиление целесообразно сделать на низких, звуковых частотах, где это гораздо проще и дешевле.

CW сигнал представляет собой короткие и длинные посылки немодулированной несущей частоты, лежащей в одном из радиолюбительских диапазонов, в нашем случае 1,8…2 МГц (160 метров). Чтобы сигнал зазвучал привычной мелодией азбуки Морзе, его высокую частоту необходимо преобразовать вниз, в диапазон 3Ч. Это делает установленный на входе приемника (рис. 1), сразу после входного фильтра Z1, преобразователь частоты, содержащий смеситель U1 и маломощный вспомогательный генератор — гетеродин G1.

Предположим, мы хотим принять CW сигнал на частоте 1900 кГц. Настроив гетеродин на частоту 1901 кГц, мы получим на выходе смесителя сигналы суммарной (3801 кГц) и разностной (1 кГц) частот. Суммарная частота нам не нужна, а сигнал разностной, звуковой частоты отфильтруем (Z2), усилим в УЗЧ А1 и подадим на телефоны BF1. Как видите, приемник действительно очень прост.

 

 SSB сигнал представляет собой тот же звуковой, но со спектром, перенесенным в область радиочастот. На низкочастотных любительских диапазонах (160, 80 и 40 метров) спектр SSB сигнала еще и инвертирован (излучается нижняя боковая полоса, LSB). Это значит, что при несущей частоте SSB сигнала 1900 кГц его спектр простирается от 1897 до 1899,7 кГц, т. е. 1900 кГц — (0,3….3 кГц). Подавляемая верхняя боковая (USB) занимает полосу частот 1900,3…1903 кГц, как видно на спектрограмме (рис. 2). Излучаемая LSB выделена утолщенными линиями. Для приема этого сигнала достаточно настроить гетеродин точно на частоту 1900 кГц.

Гетеродинный приемник изобрели еще на заре радиотехники, ориентировочно в 1903 году, когда еще не было ни ламп, ни других усилительных приборов, но уже были антенны, телефоны и генераторы незатухающих колебаний (дуговые, электромашинные). Последующее десятилетие для слухового приема телеграфных сигналов применялись исключительно гетеродинные приемники. Затем были изобретены ламповый регенератор, или аудион (1913 г.), супергетеродин (1917 г.), кстати, получивший свое название от гетеродинного приемника, широко стали использовать AM, и о гетеродинных приемниках прочно и надолго забыли.

Возродили эту технику радиолюбители в 60—70-х годах прошлого века, доказав на практике, что приемник на трех-четырех транзисторах может принимать радиостанции всех континентов, работая не хуже больших многоламповых аппаратов. Но название стало другим — приемник прямого преобразования (Direct Conversion Receiver, DCR), чем подчеркивался факт непосредственного преобразования (именно преобразования, а не детектирования) частоты радиосигнала в низкую звуковую частоту.

Снова обращаясь к рис. 1, поясним назначение фильтров. Входной полосовой фильтр Z1 ослабляет мощные внеполосные сигналы служебных и радиовещательных станций, которые могут создавать помехи. Его полоса пропускания может равняться ширине любительского диапазона, а если она уже, фильтр делают перестраиваемым. Ослабляет он и побочные каналы приема, возможные на гармониках гетеродина. Фильтр Z2 — это ФНЧ, пропускающий только «телефонную» полосу звуковых частот ниже примерно 3 кГц. Самые же низкие частоты, ниже 300 Гц, достаточно ослабляются разделительными конденсаторами в УЗЧ.

Фильтр Z2 определяет селективность приемника: сигналы радиостанций, расположенных далее 3 кГц от частоты гетеродина, создают на выходе смесителя частоты выше 3 кГц, следовательно, будут эффективно отфильтрованы в ФНЧ. К селективности приемника добавляется и селективность телефонов, плохо воспроизводящих частоты выше 2,5…3 кГц, и естественная селективность человеческого слуха, прекрасно различающего тон сигналов и выделяющего полезный сигнал на фоне помех — ведь если частоты различаются в радиодиапазоне, после преобразования они будут различаться и в звуковом диапазоне. Ничего этого нет и в помине в AM приемниках с детектором — ему все равно, какие сигналы детектировать (на частоту он не реагирует), в результате все сигналы, прошедшие через радиотракт, создают помехи.

К недостаткам гетеродинного приемника относится двухполосный прием: в нашем примере приема CW сигнал помехи с частотой 1902 кГц также даст разностную частоту 1 кГц и будет принят. Иногда такую помеху удается устранить. Дело в том, что на сигнал с частотой 1900 кГц возможны две настройки — верхняя (частота гетеродина равна 1901 кГц) и нижняя (1899 кГц). Если помеха слышна при одной настройке, то, возможно, ее не будет при другой.

На SSB сигнал возможна только одна настройка — 1900 кГц, но все сигналы с частотами 1900… 1903 кГц будут создавать помехи (см. рис. 2) и устранить их нельзя. Этот недостаток существенен только при приеме в «pile—up», когда на близких частотах «сбились в кучу» множество станций, услышав, например, редкого «DX». При обычном же приеме, когда станций немного и между их частотами есть значительные промежутки, этот недостаток совершенно незаметен.

Принципиальная схема приемника показана на рис. 3. Входной сигнал от антенны через конденсатор связи С1 небольшой емкости поступает на двухконтурный полосовой фильтр. Первый контур фильтра L1C2C3C4.1 имеет относительно высокую добротность и, следовательно, узкую полосу пропускания, поэтому он перестраивается по частоте с помощью одной секции сдвоенного КПЕ С4.1. Второй контур L2C7 перестраивать нет необходимости, поскольку он сильно нагружен смесителем, его добротность ниже, а полоса пропускания шире, поэтому он не перестраивается и пропускает всю полосу частот 1,8…2 МГц.

 

 Смеситель приемника собран на двух диодах VD1 и VD2, включенных встречно-параллельно. Через конденсатор С8 (он же входит и в ФНЧ) на смеситель подается напряжение гетеродина с отвода катушки L3. Гетеродин перестраивается в полосе частот 0,9…1 МГц другой секцией КПЕ — С4.2. Как видим, частота гетеродина вдвое ниже частоты сигнала, что необходимо по самому принципу действия смесителя. Работает он следующим образом. Для открывания кремниевых диодов необходимо напряжение около 0,5 В, а амплитуда гетеродинного напряжения, подаваемого на диоды, едва достигает 0,55…0,6 В. В результате диоды поочередно открываются только на пиках положительной и отрицательной полуволн гетеродинного напряжения, т. е. дважды за период.

Так происходит коммутация сигнальной цепи с удвоенной частотой гетеродина. Смеситель особенно удобен для гетеродинных приемников, поскольку сигнал гетеродина практически не излучается антенной, сильно ослабляясь входным фильтром, и не создает помех ни окружающим (этим грешили первые гетеродинные приемники, в которых гетеродин работал на частоте сигнала и подавить его излучение было нелегко), ни собственному приему.

Гетеродин выполнен по схеме «индуктивной трехточки» на транзисторе VT1. Его контур L3C6C5C4.2 включен в коллекторную цепь транзистора, а сигнал обратной связи поступает через конденсатор С9 в эмиттерную цепь. Необходимый ток смещения базы задается резистором R1, зашунтированным для токов высокой частоты конденсатором С10.

Преобразователь спроектирован так, что не требует кропотливой работы по подбору оптимального напряжения гетеродина на диодах смесителя. Этому способствует легкий режим работы гетеродина при малом напряжении коллектор—эмиттер транзистора (около 1,5 В) и малом коллекторном токе — менее 0,1 мА (обратите внимание на большое сопротивление резистора R2). В этих условиях гетеродин возбуждается легко, но как только амплитуда колебаний возрастет до примерно 0,55 В на отводе катушки, диоды смесителя открываются на пиках колебаний и шунтируют контур гетеродина, ограничивая дальнейший рост амплитуды.

ФНЧ приемника C8L4C11 — это простейший П-образный фильтр третьего порядка, обеспечивающий крутизну ската 18 дБ на октаву (двукратное увеличение частоты) выше частоты среза 3 кГц.

УЗЧ приемника двухкаскадный, он собран на малошумящих транзисторах VT2 и VT3 серии КТ3102 с высоким коэффициентом передачи тока. Для упрощения усилителя использована непосредственная связь между каскадами. Сопротивления резисторов выбраны так, что режим транзисторов по постоянному току устанавливается автоматически и мало зависит от колебаний температуры и питающего напряжения. Ток транзистора VT3, проходя через резистор R5, включенный в эмиттерную цепь, вызывает на нем падение напряжения около 0,5 В, достаточное для открывания транзистора VT2, база которого подключена через резистор R4 к эмиттеру VT3. В итоге, открываясь, транзистор VT2 понижает напряжение на базе VT3, предотвращая дальнейший рост его тока.

Другими словами, УЗЧ охвачен стопроцентной отрицательной обратной связью (ООС) по постоянному току, жестко стабилизирующей его режим. Этому способствуют относительно большое (по сравнению с общепринятыми) сопротивление коллекторной нагрузки VT1 — резистора R3 и малое — резистора R4. На переменном токе звуковых частот ООС не действует, поскольку они замыкаются через блокировочный конденсатор большой емкости С15. Последовательно с ним включен переменный резистор R6 — регулятор громкости. Вводя некоторое сопротивление, мы тем самым создаем и некоторую ООС, снижающую усиление. Такой способ регулирования громкости хорош тем, что регулятор установлен в цепи уже усиленного сигнала и не требует экранирования. К тому же вводимая ООС снижает и без того небольшие искажения сигнала в усилителе. Недостаток — громкость регулируется не до нуля, но обычно это и не нужно. Телефоны включаются в коллекторную цепь транзистора VT3 (через разъем XS3), червз их катушки протекает и переменный ток сигнала, и постоянный ток транзистора, что дополнительно подмагничивает телефоны и улучшает их работу. Налаживания УЗЧ не требует.

О деталях. Подбор их начинайте с головных телефонов. Нужны обычные телефоны электромагнитной системы с жестяными мембранами, обязательно высокоомные, с общим сопротивлением постоянному току 3,2…4,4 кОм (от телефонных аппаратов не годятся — они низкоомные). Автор использовал телефоны ТА-56м с сопротивлением каждого 1600 Ом (указывается на корпусе). Годятся также ТА-4, ТОН-2, ТОН-2м, еще выпускаемые заводом «Октава». В этом приемнике нельзя использовать миниатюрные наушники от плееров, имеющие низкую чувствительность.

Вилка включения телефонов заменяется стандартным круглым трех- или пятиштырьковым разъемом от звуковоспроизводящей аппаратуры. Между выводами 2 и 3 штырьковой части разъема устанавливают перемычку, которая служит для подключения батареи питания GB1. При отсоединении телефонов батарея будет отключаться автоматически. Бывший плюсовый вывод шнура телефонов соединяется со штырьком 2, это обеспечит сложение магнитных потоков, создаваемых током подмагничивания и постоянными магнитами телефонов.

Следующая ответственная деталь — КПЕ. Автору повезло — удалось найти малогабаритный сдвоенный КПЕ от переносного транзисторного приемника со встроенным шариковым верньером. Использовать КПЕ без верньера можно, прием CW станций при этом проблем не вызовет, а вот точная настройка на SSB станции будет затруднена, поскольку плотность настройки 400 кГц на оборот великовата. Подберите ручку настройки максимального диаметра или сконструируйте верньер самостоятельно, используя подходящий шкив и тросик. КПЕ с воздушным диэлектриком лучше, но годятся и малогабаритные КПЕ с твердым диэлектриком от транзисторных приемников. Часто они уже оснащены шкивами верньера. Емкость конденсатора некритична, необходимое перекрытие диапазона можно подобрать «растягивающими» конденсаторами СЗ, С5 (их емкости должны быть одинаковы) и С2, С6 (емкости также одинаковы).

Катушки приемника намотаны на стандартных трехсекционных каркасах, используемых в транзисторных приемниках. Если у каркасов четыре секции, ближняя к основанию секция не используется. Витки равномерно распределяются во всех трех секциях каркаса, намотка ведется «внавал». Каркасы оснащены ферритовыми под-строечниками диаметром 2,7 мм. Подойдет провод ПЭЛ диаметром 0,12— 0,15 мм, но желательно применить ПЭЛШО, а еще лучше — литцендрат, скрученный из нескольких (5—7) проводников ПЭЛ 0,07—0,1 или готовый литцендрат в шелковой оплетке, например, ЛЭШО 7×0,07.

 Катушки L1 и L2 содержат по 70 витков, L3 — 140 витков с отводом от 40-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом. Катушка ФНЧ L4 намотана на кольце К10x7x4 из феррита с магнитной проницаемостью 2000 и содержит 240 витков провода ПЭЛ или ПЭЛШО 0,07—0,1. Ее намотка при отсутствии опыта может вылиться в проблему (автор намотал ее менее чем за час). Используйте челнок, спаянный из двух отрезков медного провода длиной около 10 см. На концах провода слегка разводятся, образуя «вилочки», в которые и укладывается тонкий обмоточный провод. Его лучше сложить вдвое и намотать 120 витков, затем начало одного провода соединить с концом другого (для идентификации выводов нужен омметр). Образовавшийся средний вывод не используется.

Катушку L4 можно заменить первичной обмоткой выходного или переходного трансформатора от карманных приемников. Если ее индуктивность окажется слишком большой и частота среза ФНЧ понизится, что будет заметно на слух по ослаблению высших частот звукового спектра, емкость конденсаторов С8 и С11 следует несколько уменьшить. В крайнем случае, катушку можно заменить даже резистором сопротивлением 2,7…3,6 кОм. При этом емкость конденсаторов С8 и С11 надо уменьшить в 2…3 раза, селективность и чувствительность приемника несколько уменьшатся.

Конденсаторы, входящие в состав контуров, должны быть керамическими, слюдяными или пленочными, с хорошей стабильностью емкости. Здесь не годятся миниатюрные конденсаторы с ненормированным ТКЕ (температурным коэффициентом емкости), обычно они оранжевого цвета. Не бойтесь использовать старинные конденсаторы типов КТ, КД (керамический трубчатый либо дисковый) или КСО (слюдяной опрессованный). Менее строги требования к конденсаторам С8—С11, здесь подойдут любые керамические или металлобумажные (МБМ), кроме конденсаторов из низкочастотной керамики групп ТКЕ Н70 и Н90 (емкость последних может изменяться чуть ли не в 3 раза при колебаниях температуры). К остальным конденсаторам и резисторам особых требований не предъявляется. Емкость конденсатора С12 может лежать в пределах от 0,1 до 1 мкФ, С13 — от 50 мкФ и выше, С15 — от 20 до 100 мкФ. Переменный резистор регулятора громкости — любой малогабаритный, например, типа СПЗ-4.

В смесителе допустимо использовать практически любые кремниевые высокочастотные диоды, например, серий КД503, КД512, КД520— КД522. Кроме указанного на схеме транзистора КТ361Б (VT1) подойдет любой из серий КТ361, КТ3107. Транзисторы VT2, VT3 — любые кремниевые с коэффициентом передачи тока 150…200 и более.

Плоская шестивольтовая батарея питания взята от использованной кассеты фотоаппарата «Поляроид». Возможны и другие варианты: четыре гальванических элемента в последовательном соединении, батарея «Крона». Ток, потребляемый приемником, не превышает 0,8 мА, поэтому любого источника питания хватит надолго, даже при ежедневном длительном прослушивании эфира.

Конструкция приемника зависит от корпуса, который вам удастся подобрать. Автор использовал коробку для ниток из толстой пластмассы (см. фото приемника в «Радио», 2003, № 1) размерами 160x80x40 мм. Собственно, весь приемник монтируется на передней панели, одновременно служащей крышкой для коробки. Панель нужно вырезать из односторонне фольгированного гетинакса или стеклотекстолита. Желательно подобрать материал с красивой нефольгированной поверхностью (у автора — черный гетинакс). В панели сверлятся отверстия под гнезда антенны и заземления, КПЕ, регулятор громкости, затем фольга зачищается до блеска мелкой наждачной бумагой и промывается водой с мылом.

 Разъем для телефонов устанавливают на нижней боковой стенке коробки (рис. 4). Батарею питания кладут на дно коробки и прижимают через картонную прокладку скобой из тонкой упругой латуни или жести, упирающейся в боковые стенки коробки. Выводы батареи делают из обычных монтажных проводов. Их зачищенные концы вставляют в окна, имеющиеся в картонном корпусе батареи, до установки батареи в приемник. Минусовый вывод припаивают к корпусу телефонного разъема, плюсовый — к гнезду 2. Разъем соединяют с платой приемника четырьмя свитыми проводниками достаточной длины.

Монтаж приемника навесной. Те детали, один вывод которых соединен с общим проводом, припаивают этим выводом (укороченным до минимальной длины) непосредственно к фольге. Тогда оставшийся вывод служит одновременно и монтажной стойкой, к которой припаивают, в соответствии со схемой, выводы других деталей. Один из соединяемых выводов рекомендуется даже изогнуть в виде колечка или монтажного лепестка. Если позволяет конструкция детали (конденсаторы типа КСО, оксидные), ее корпус полезно закрепить на плате каплей клея. Другими монтажными лепестками служат выводы КПЕ и регулятора громкости. Пружинящий вывод от роторных пластин КПЕ обязательно соединяют с фольгой платы отдельным проводником — это избавит от возможных скачков частоты при перестройке приемника, так как электрический контакт через подшипники отнюдь не самый лучший.

При установке катушки ФНЧ к плате припаивают короткий отрезок одножильного монтажного провода и сгибают его перпендикулярно плате. На него надевают последовательно толстую картонную или пластмассовую шайбу, катушку, еще одну такую же шайбу и закрепляют все каплей припоя. Верхний конец опорного провода должен быть изолирован, чтобы не образовалось короткозамкнутого витка. Если верхнюю шайбу сделать пошире, то на ней удобно закрепить выводы конденсаторов С8 и С11. Даже не сверля отверстий, вывод удается «проплавить» сквозь пластмассу паяльником.

Каркасы контурных катушек обычно имеют четыре вывода для установки на печатную плату. Три из них припаивают к фольге платы приемника, оставшийся используют для закрепления «горячего» вывода катушки и как монтажный лепесток. Расстояние между осями катушек L1 и L2 для получения оптимальной связи должно быть около 15 мм. Если приемник предполагается брать с собой в походы, когда нередко случается сырая погода, витки всех катушек лучше залить парафином. Для этого достаточно паяльника и огарка свечи. То же относится и ко всем картонным изолирующим деталям.

 Примерное расположение деталей на плате приемника показано на рис. 5. Возможен и «приборный» вариант конструкции приемника (для домашнего пользования), когда передняя панель располагается вертикально, гнездо антенны — справа, а регулятор громкости — слева. В этом случае целесообразно разъем телефонов установить на передней панели слева, рядом с регулятором громкости, а корпус сделать из металла для защиты от наводок, создаваемых другой аппаратурой, стоящей на столе.

При других вариантах конструкции приемника следует соблюдать общие правила: входные цепи и контуры не располагать близко к гетеродину, лучше поместить их по разные стороны от КПЕ, корпус которого послужит естественным экраном; гетеродинную катушку не располагать близко к краю платы, чтобы исключить влияние рук на частоту; входные и выходные цепи УЗЧ разнести подальше, чтобы уменьшить вероятность его самовозбуждения. В то же время соединительные проводники должны быть короткими и пролагаться близко к металлизированной поверхности платы. Лучше вообще обходиться без соединительных проводников, используя только выводы деталей. Чем больше соединенного с общим проводом металла будет в конструкции, тем лучше. Легко убедиться по иллюстрациям, что в предлагаемой конструкции эти правила соблюдены.

Настройка приемника несложна и сводится к установке требуемой частоты гетеродина и настройке входных контуров по максимуму сигнала. Но прежде чем включать приемник, тщательно проверьте монтаж и устраните обнаруженные ошибки. В работоспособности УЗЧ убеждаются, прикоснувшись к одному из выводов катушки ФНЧ. В телефонах должно быть слышно громкое «рычание». В рабочем же режиме будет слабо прослушиваться шум от первого каскада.

Проверить работу гетеродина и установить его диапазон перестройки 0,9…1 МГц проще всего с помощью любого радиовещательного приемника со средневолновым диапазоном. В этом приемнике сигнал гетеродина будет прослушиваться как мощная радиостанция в паузах передачи. Приемник с магнитной антенной надо расположить рядом, а если у приемника имеется только гнездо для подключения внешней антенны (теперь такие приемники — редкость), то в него надо вставить отрезок провода, поднесенный к катушке гетеродина. В случае отсутствия генерации надо установить транзистор VT1 с большим коэффициентом передачи тока и/или впаять резистор R2 меньшего сопротивления. Уточнить градуировку шкалы вспомогательного приемника можно по сигналам местных радиостанций, частоты которых известны. В центре России — «Радио России» (873 кГц), «Свободная Россия» (918 кГц), «Радиоцерковь» (963 кГц), «Славянка» (990 кГц), «Резонанс» или «Народная волна» (1017 кГц).

Этими же сигналами можно воспользоваться и для градуировки шкалы нашего приемника. Методика такова: настраивают вспомогательный приемник на частоту радиостанции, включают настраиваемый приемник и изменяют частоту его гетеродина ручкой настройки и подстроечником катушки L3 до тех пор, пока сигнал гетеродина не наложится на сигнал станции. В громкоговорителе вспомогательного приемника будет слышен свист — биения двух сигналов Продолжая подстройку, понижают его тон до нулевых биений и отмечают точку на шкале — здесь частота настройки нашего приемника точно равна удвоенной частоте радиостанции. Если сигнал станции во вспомогательном приемнике совсем забивается сигналом нашего гетеродина, немного увеличивают расстояние между приемниками.

Последняя операция — настройка входных контуров. Подсоедините антенну длиной не менее 5 м, можно даже комнатную. Наверняка вы уже примете какие-нибудь сигналы. Поочередным вращением подстроечников катушек L1 и L2 добейтесь максимальной громкости приема. Окончательно подстроить входные контура удобнее на свободном от радиостанций участке диапазона, просто по максимуму шума зфира. Следует отметить, что подстройка контура L2C7 слегка влияет на частоту гетеродина, но при настройке по шуму это не имеет никакого значения. Убедиться в правильности настройки можно, подключая и отключая антенну: шум эфира должен во много раз превосходить внутренний шум приемника.

Результаты проверки работы приемника. Чувствительность его, измеренная с помощью генератора стандартных сигналов (ГСС), оказалась около 3 мкВ. Это не удивительно, если учесть высокое усиление УЗЧ (более 10 000) и наличие чувствительных телефонов. Смеситель приемника собственных шумов практически не вносит, а УРЧ в нем нет.

Слушать эфир предпочтительнее в вечернее и ночное время, когда диапазон 160 метров «открыт» (есть дальнее прохождение радиоволн). В дневное же время можно услышать только местные станции, если они работают (а любители, зная условия прохождения радиоволн, днем обычно и не выходят в эфир в этом диапазоне).

Не имея в данное время антенны на диапазон 160 метров, автор испытал приемник с временной проволочной антенной длиной не более 10м, включая снижение. Она была протянута с балкона к ограждению крыши и там закреплена на шесте высотой не более 1,5 м. Тем не менее уверенно принимались SSB станции европейской части России от Карелии до Поволжья и Краснодарского края, а также Украины и Белоруссии. Телеграфом слышны были станции Испании и Сибири (называю только самые дальние). «Заземление» на отопительную батарею или водопроводную трубу значительно увеличивало громкость приема. Таким образом, принято было практически все, что можно услышать и на любой другой, значительно более сложный приемник.

 

Литература:
  1. Журнал «Радио», 2003, № 1, с. 58—60
  2. Журнал «Радио», 2003, № 2, с. 58—59
  3. Статья «Простой радиоприемник коротковолновика-наблюдателя»(в формате DjVu)

www.radionic.ru

Приемник прямого преобразования («Радио», 1977, № 11, с. 53—55)

john 26 июня, 2012 — 00:57

В. ПОЛЯКОВ (RA3AAE) 

Приемники прямого преобразования в последние годы завоевывают у радиолюбителей все большую популярность. Это объясняется их простотой при относительно высоких параметрах. Однако есть у этих приемников и недостатки, наиболее существенными из которых являются детектирование мощных AM сигналов и «пролезание» в антенну сигнала собственного гетеродина.

Оба недостатка практически устраняются при использовании в приемнике смесительного каскада на нелинейных элементах с «кубической» характеристикой, предложенного В. Поляковым (см. «Радио», 1976, № 12, с. 18, 19). Достоинства этого смесителя в том, что он, во-первых, не детектирует AM сигналов, а во-вторых, требует применения гетеродина с частотой, вдвое меньшей частоты принимаемого сигнала. Последнее означает, что «пролезание» сигнала гетеродина в антенну будет сведено к минимуму, так как его частота существенно отличается от частоты, на которую настроен входной контур.
В публикуемой статье В. Поляков предлагает нашим читателям описание приемника со смесителем нового типа. Приемник настолько прост, что его повторение доступно любому начинающему радиолюбителю.

Принципиальная схема приемника для работы в диапазоне 80 м приведена на рис. 1.

  

Сигнал из антенны через конденсатор связи С1 поступает на входной контур L1C2C3C4 и далее на смеситель, выполненный на двух включенных встречно-параллельно кремниевых диодах V1, V2 Нагрузкой смесителя служит П-образный фильтр нижних частот L3C10C11 с частотой среза 3 кГц. Напряжение гетеродина подается на смеситель через первый конденсатор фильтра С10.

Гетеродин приемника собран по схеме с емкостной обратной связью на транзисторе V5. Катушка контура гетеродина включена в коллекторную цепь. Гетеродин и входной контур перестраиваются по диапазону одновременно сдвоенным блоком конденсаторов переменной емкости СЗ, С6, причем частота настройки гетеродина (1,75—1,9 МГц) вдвое ниже частоты настройки входного контура.

Усилитель НЧ выполнен по схеме с непосредственной связью между каскадами на транзисторах V3, V4. Нагрузкой усилителя служат высокоомные телефоны с сопротивлением постоянному току 4 кОм, например, ТА-4.

Приемник может питаться от любого источника напряжением 12 В, потребляемый ток — около 4 мА.

Катушки приемника L1 и L2 намотаны на каркасах диаметром 6 мм и подстраиваются сердечниками из феррита 600НН диаметром 2,7 и длиной 10—12 мм (можно использовать широко распространенные унифицированные каркасы от катушек радиовещательных приемников). Намотка — виток к витку. L1 содержит 14 витков провода ПЭЛШО 0,15, L2 —32 витка провода ПЭЛШО 0,1. Отводы у обоих катушек — от 4-го витка, считая от заземленного вывода.

Катушка фильтра L3 индуктивностью 100 мГ намотана на магнитопроводе К18x8x5 из феррита 2000НН и содержит 250 витков провода ПЭЛШО 0,1—0,15. Можно применить магнитопровод К10Х7Х5 из того же феррита, увеличив число витков до 300, либо К18Х8Х5 из феррита 1500НМ или З000НМ (в этом случае обмотка должна состоять из 290 и 200 витков соответственно). В крайнем случае, при отсутствии ферритовых магнитопроводов, катушку фильтра можно заменить резистором сопротивлением 1 —1,3 кОм. Избирательность и чувствительность приемника при этом несколько ухудшатся.

Блок переменных конденсаторов использован от приемника «Спидола». Можно применить и другой блок, но обязательно с воздушным диэлектриком. Для облегчения настройки на SSB станции желательно оснастить блок хотя бы простейшим верньером.

В гетеродине приемника хорошо работают транзисторы КТ315 и КТ312 с любым буквенным индексом. Для усилителя НЧ пригодны практически любые низкочастотные р-п-р транзисторы. Желательно, однако, чтобы V3 был малошумящим (П27А, П28, МП39Б), а коэффициент передачи тока обоих транзисторов был не ниже 50— 60. Конденсаторы С2, С4, С5, С7 — КСО или керамические. Остальные детали могут быть любых типов.

Шасси приемника состоит из передней панели размерами 180X80 мм и двух боковых планок длиной по ПО и высотой 20 мм, привинченных по бокам передней панели в нижней ее части. Все эти детали выполнены из дюралюминия. К планкам крепится монтажная плата размерами 180X55 мм из фольгированного гетинакса. Расположение деталей показано на рис. 2. 

  

 Эскиз печатной платы не приводится, так как расположение проводников зависит от размеров использованных деталей. Печатный монтаж не обязателен. Если плата изготовлена из не-фольгированного материала, вдоль нее следует проложить несколько «земляных» шин. Чем больше площадь «земляных» проводников, тем лучше экранировка деталей от внешних и внутренних наводок.

Налаживание приемника начинают с проверки режимов транзисторов по постоянному току. Напряжение на коллекторе транзистора V3 должно составлять 7-9 В. Если оно отличается от указанного, подбирают резистор R3. 

Напряжение на эмиттере транзистора V5 должно быть равно 6-8 В. Его регулируют подбором сопротивления резистора R1.

Затем следует убедиться в наличии генерации, замыкая выводы катушки L2. Уровень шума в телефонах должен при этом несколько уменьшаться из-за уменьшения шумов смесителя.

Подсоединив антенну, принимают какую-либо станцию и подбирают положение отвода катушки L2 (в пределах ±1-2 витков) по наибольшей громкости приема.

От тщательности выполнения этой операции зависит чувствительность приемника. Диапазон настройки устанавливают сердечником катушки L2 с помощью ГСС или прослушивая сигналы любительских станций. В последнюю очередь настраивают входной контур вращением сердечника катушки L1 по, наибольшей громкости приема. Связь с антенной устанавливают конденсатором С1 такой, чтобы большинство станций прослушивалось со средней громкостью. Это избавит от необходимости иметь специальный регулятор громкости в приемнике. Правильно налаженный приемник имеет коэффициент усиления, измеренный как отношение звукового напряжения на телефонах к высокочастотному напряжению на клемме антенны, около 15 тысяч.

В эту величину входят коэффициенты передачи входной цепи, смесителя и усиления усилителя НЧ. Напряжение собственных шумов приемника, приведенное к клемме антенны, не превышает 1 мкВ. Телеграфный сигнал величиной 1,5-2 мкВ уже хорошо разбирается в телефонах. Шум эфира при использовании антенны длиной всего несколько метров намного превосходит собственные шумы приемника. Одна* ко для получения достаточной громкости приема желательно, чтобы длина антенны была не менее 15-20 м.

Избирательность приемника по соседнему каналу определяется фильтром нижних частот L3C10C11 и составляет 35 дБ при расстройке ±10 кГц. Лучшую избирательность может дать двухзвенный фильтр. Была измерена также реальная избирательность приемника. Мешающий AM сигнал с коэффициентом модуляции 30%, расстройкой ±50 кГц и амплитудой 0,1 В создает на выходе приемника такое же напряжение, как и полезный сигнал амплитудой 10 мкВ.
Побочные каналы приема имеются, как и в любом приемнике прямого преобразования, на частотах гармоник сигнала, т. е. 7; 10,5; 14 МГц и т. д. Однако они подавляются не менее чем на 50 дБ. Улучшить подавление можно, увеличив добротность входного контура или применив двухконтурный входной фильтр.

г. Москва

СЛОВАРИК к СТАТЬЕ

Прямое преобразование — принцип приема радиосигналов, сходный с супергетеродинным. Он отличается тем, что после преобразования получается не сигнал относительно высокой промежуточной частоты, а непосредственно низкочастотный сигнал. Необходимая полоса частот выделяется фильтром НЧ.
Достоинства приемника прямого преобразования — его простота при достаточно высоких чувствительности (она определяется усилением усилителя НЧ, которое
можно сделать весьма высоким) и избирательности (она зависит от крутизны спадов фильтра НЧ), а также отсутствие высокочастотного зеркального канала и комбинационных помех, что свойственно супергетеродинным приемникам.
Недостатки приемника прямого преобразования — наличие низкочастотного зеркального канала приема, чувствительность к наводкам фона переменного тока, склонность к неустойчивой работе из-за высокого коэффициента усиления по низкой частоте, «пролезание» сигнала гетеродина в антенну, возможность детектирования сильных AM сигналов от местных радиостанций.

РАДИО N11, 1977 г.

www.radionic.ru

Приемники Н. Теслы

Владимир Т. Поляков, RA3AAE

23 августа 2006 г. 

Уважаемые коллеги, друзья и иностранные гости! Совсем недавно, 10 июля, мы отпраздновали 150-летие со дня рождения гениального ученого, изобретателя и инженера Николы Теслы. Хорошо известны его достижения в области электротехники: генераторы и моторы переменного тока, трансформаторы и высоковольтные ЛЭП. На них теперь основана вся энергетика.

По ряду причин менее известны его работы в области высокочастотных токов – фундамент радиотехники, а ведь Тесла продемонстрировал беспроводную передачу сигналов на несколько лет раньше Лоджа, Попова, Маркони и других исследователей. Его патенты перекрывают патенты Маркони, что признал Верховный суд США, но слишком поздно, в 1943 г.

Сам я обратился к изучению работ Теслы после ряда экспериментов с детекторными приемниками, проведенных просто так, ради удовольствия. Оказалось, что под Москвой возможен громкоговорящий прием нескольких радиостанций. Добиваясь максимальной передачи мощности из антенны в детектор, я выяснил, что надо отказаться от конденсатора настройки в антенном контуре и регулировать индуктивность до получения резонанса с емкостью антенны на принимаемой частоте. Полученная схема полностью совпала со схемой Теслы (фиг. 1)!

В системе беспроводной передачи Теслы использовано четыре (!) резонансных контура, настроенных на одну и ту же частоту — два на передающей, и два на приемной стороне. Первый контур образуют при замыкании искрового разрядника S конденсатор С и индуктивность первичной обмотки трансформатора L1 (фиг. 1,а). Для получения больших мощностей на сверхдлинных волнах Тесла рекомендовал использовать ВЧ альтернатор (фиг. 1,б). Второй контур образован индуктивностью вторичной обмотки L2 и емкостью антенны. Большое число витков вторичной обмотки и настройка ее в резонанс позволило получать на антенне огромные напряжения, характерные при работе на длинных волнах с электрически малыми антеннами.

На приемной стороне использован аналогичный резонансный трансформатор с контурами L3САНТ и L4С. Буквой R обозначено регистрирующее устройство, которое в те годы, собственно, и называлось ресивером. Ко всему приемнику это название было отнесено значительно позднее. Регистраторами могли служить когерер, электромагнитное реле, гальванометр, газоразрядная трубка и другие приборы.

Тесла усовершенствовал и широко распространенный в те годы когерер – трубочку с выводами, заполненную металлическими опилками. В обычном состоянии из-за тонкой пленки окиси на опилках сопротивление когерера велико, но при воздействии ВЧ колебаний происходят микроразряды, в толще опилок образуются проводящие цепочки и сопротивление когерера резко падает. Для возвращения в исходное состояние когерер надо встряхнуть, иначе проводящее состояние сохранится и по окончании сигнала. О. Лодж предложил для этой цели часовой механизм с молоточком, А. С. Попов – реле с молоточком на якоре, срабатывающее от сигнала, а Н. Тесла решил проблему оригинальнее всех, предложив вращающийся когерер! Пересыпающиеся опилки немедленно разрушали проводящие цепочки, как только прекращался сигнал.

Но это далеко не все его усовершенствования когерерного приемника. Он первым указал на необходимость настройки антенного контура в резонанс на частоту сигнала. Такая настройка не только позволяет согласовать антенну со входом приемника, но и радикально улучшает работу малой приемной антенны, позволяя ей извлекать из приходящей волны значительно (в Q раз, Q – добротность) большую мощность. Для настройки в цепь антенны совместно с когерером А включалась дополнительная регулируемая катушка индуктивности L1 (фиг. 2). При уменьшении сопротивления когерера от воздействия ВЧ колебаний ток от батареи В проходил через дроссель RFC, когерер А, катушку L1 и воздействовал на реле R.

Тесла пошел еще дальше в усовершенствовании когерерного приемника. Он оснастил приемник маломощным встроенным гетеродином! В те годы было немного устройств для генерирования ВЧ колебаний, поэтому гетеродин был подобен искровому генератору, но вместо разрядника был использован механический прерыватель D (фиг. 3). К цепям гетеродина относятся батарея В2, реостат r, позволяющий установить оптимальный уровень гетеродинного сигнала, конденсатор С и первичная катушка трансформатора L1. При замыкании коммутатора D заряженный от батареи конденсатор С разряжался на катушку, создавая серию затухающих колебаний с частотой, примерно равной частоте принимаемого сигнала.

Братья Корум, исследователи работ Теслы, полагают, что ВЧ напряжение, выделяющееся на вторичной катушке L2, и приложенное к когереру А, подводит его к точке пробоя и постоянно поддерживает в активном состоянии. При этом возможен прием телеграфных сигналов на биениях, что радикально отличает тесловский режим работы когерера от режима «детектирования огибающей», использованного Бранли (изобретателем когерера), Лоджем, Поповым и Маркони. Корумы смоделировали этот приемник Теслы и экспериментально установили [1], что чувствительность его при включении гетеродина и том же самом когерере возрастала на 66 дБ (с десятков милливольт до десятков микровольт)!

Но не только в этом причина хорошей работы и высокой чувствительности приемников Теслы (в Колорадо он регистрировал грозовые разряды на расстоянии многих сотен миль). Еще одна причина – в улучшении работы самой приемной антенны. На сверхдлинных волнах любая реальная антенна – электрически короткая, ее длина значительно меньше /4. Как показали недавние исследования [2 – 5], увеличить мощность, отбираемую антенной из приходящего поля, удается путем интенсификации ее собственного ближнего поля, увеличения его объема. Именно ближнее поле, взаимодействуя с приходящей волной, заставляет поток энергии направляться в провод приемной антенны. Мне удалось показать это средствами элементарной математики в ряде статей, к сожалению, пока не переведенных на английский язык [6 – 8].

Усилить собственное поле малой приемной антенны и довести его до размеров поля нормальной, большой антенны можно несколькими способами:

  1. Настроить антенну в резонанс и максимально увеличить добротность антенной цепи. Можно показать [6], что добротность должна возрастать обратно пропорционально кубу линейных размеров антенны.
  2. Возбудить антенну колебаниями собственного гетеродина, синхронного по частоте и синфазного с приходящим сигналом.
  3. Добавить в антенну принятые и усиленные колебания, т. е. использовать положительную обратную связь, или регенерацию.

Как мы уже видели, первые два способа Тесла применил на практике. Использовал ли он регенерацию? Ответ однозначен – да. В его дневнике («Colorado Springs Notes») сохранилась схема когерерного регенеративного приемника (фиг. 4). На ней, правда, не показаны места подключения антенны и заземления (для Теслы это было очевидно, а нам остается только догадываться), зато предельно ясен принцип действия устройства, в котором когерер заменил разрядник обычного искрового генератора тех времен.

Пока нет сигнала, сопротивление когерера А велико, конденсатор С заряжен до напряжения батареи В и колебания в первичном и вторичном контурах трансформатора, образованного катушками L1 и L2 отсутствуют. При поступлении сигнала сопротивление когерера уменьшается, разряд конденсатора С на катушку L1 дает колебания с частотой сигнала (помним, что контура настроены в резонанс!). Их амплитуда во вторичном контуре намного больше (поскольку больше число витков L2, и она настроена на ту же частоту). Это усиленное напряжение снова воздействует на когерер и еще более понижает его сопротивление. Налицо положительная обратная связь! По-видимому, регенератор Теслы можно было довести и до самовозбуждения (сделать обратную связь больше критической), регулируя напряжение батареи В и сопротивление реостата r. Начальный толчок к возбуждению колебаний могли дать пересыпающиеся опилки во вращающемся когерере, хаотически изменяющие его сопротивление.

Как бы то ни было, теперь нет сомнения, что регенератор изобретен по крайней мере на 15 лет раньше, чем это сделали Эдвин Армстронг (1914) и Ли де-Форест (1916). Им было проще – де-Форест уже предложил к тому времени трехэлектродную радиолампу (триод), и она широко использовалась как усилитель ВЧ колебаний.

Нам осталось рассмотреть еще один, гениальный по простоте, изяществу и совершенству синхронный гетеродинный приемник Н. Теслы [9]. Заявка на патент была подана еще в июне 1899 г. В приемнике использован электромеханический преобразователь частоты (фиг. 5,а), явившийся, по сути дела, первым в мире двойным балансным смесителем. На вращающемся барабане имелись проводящие полоски, через одну соединенные с верхней и нижней щетками, подключенными, в свою очередь, к антенне и заземлению. К другим двум щеткам, скользящим по полоскам, был присоединен накопительный конденсатор С.

При вращении барабана обкладки конденсатора поочередно замыкались то с антенной, то с заземлением. Если частота коммутации совпадала с частотой сигнала, то на конденсаторе накапливалось синхронно выпрямленное напряжение. Частота коммутации, равная произведению скорости барабана (числа оборотов в секунду) на число пар полосок, могла достигать десятков и даже сотен килогерц. Накопленное напряжение было пропорционально амплитуде сигнала и косинусу его фазы относительно фазы коммутации. В современных обозначениях схема приемника дана на фиг. 5,б.

Текст патента Теслы содержит описание двух особенностей приемника, радикально отличающих его от всех других радиоприемников того времени. Во-первых, это большая чувствительность. Конденсатор накапливает заряд в течение многих периодов слабого сигнала. В результате, напряжение на нем устанавливается близким к ЭДС сигнала в антенне. Разряд конденсатора на регистрирующее устройство R, например, телефоны, происходит также периодически, с помощью второго барабана, коммутирующего цепь телефонов со звуковой частотой. Перемещая щетку на втором барабане вверх и вниз, можно регулировать скважность звуковых импульсов, т. е. постоянную времени разрядной цепи. Как показывает практика [10], чувствительность хороших телефонов может быть лучше 10 мкВ, а во времена Теслы уже умели делать хорошие телефоны! Следовательно, такого же порядка получалась и чувствительность всего приемника. Согласитесь, что эта цифра впечатляет!

Другая особенность приемника – его огромная селективность. Если частота сигнала не совпадает с частотой коммутации первого барабана (не равна частоте местного гетеродина, говоря современным языком), то конденсатор просто не накопит никакого заряда, поскольку на него будут приходить разнополярные импульсы. Увеличивая емкость конденсатора, удается сузить полосу пропускания хоть до нескольких герц! По сути, этот приемник – узкополосный синхронный фильтр, настроенный на частоту сигнала. В нем нет детектирования как такового, а есть лишь преобразование частоты сигнала в нулевую, т. е. в постоянный ток. То же самое мы делаем и в современных приемниках прямого преобразования, получая замечательные результаты. Ближе всего схема Теслы к современному фазофильтровому приемнику, являясь его прототипом.

Из «глубины веков» Тесла дает нам и еще один совет – установить синхронный фильтр на входе приемника. Насколько мне известно, такое решение еще не использовалось в радиотехнике, но сулит огромные выгоды, обещая значительно увеличить реальную селективность любого современного радиоприемника.

Литература

  1. K. L. Corum and J. F. Corum. Tesla`s Colorado Sprigs Receivers. http://teslasociety.com/teslarec.pdf
  2. B. Beaty. Energy-sucking Radio Antennas, N. Tesla`s Power Receiver. http://www.amasci.com/tesla/tesceive.html
  3. B. Beaty. More Musing On Energy-sucking Radio Antennas. http://www.amasci.com/tesla/tescv2.html
  4. J. F. Sutton and G. C. Spaniol. «Black Hole» Antenna. http://www.unusualresearch.com/Sutton/sutton.htm
  5. U.S. Patent # 5,296,866 «Active Antenna». NASA GSC-13449.
  6. В. Поляков. Приемная антенна – это черная дыра?
  7. В. Поляков. О ближнем поле приемной антенны. CQ-QRP, # 8, Oct. 2005, p. 10 – 18.
  8. В. Поляков. Секрет простых регенераторов 20-х годов. CQ-QRP, # 11, April, 2006, p. 32 – 35.
  9. U.S. Patent # 685,955. N. Tesla. «Apparatus for utilizing effects transmitted from a distance to a receiving device through natural media». Patented Nov. 5, 1901.
  10. В. Поляков. Какая чувствительность у ваших телефонов? CQ-QRP, # 10, Feb. 2006, p. 16 – 19.

qrp.ru

Тайна метелочной антенны

В. Т. Поляков, RA3AAE


1. История «метелки»


Метелочная антенна известна очень давно, еще с 30-х годов прошлого века, и иногда применяется до сих пор в качестве радиоприемной для ДВ и СВ диапазонов. Казалось бы, что в ней необычного или таинственного? Ее описание есть во многих журналах и книгах, и уж непременно встречается в изданиях для начинающих. Общепринято мнение, что в электрическом отношении она представляет собой вертикальный провод, эффективность которого несколько улучшена емкостной нагрузкой на верхнем конце — «метелкой». Антенна удобна отсутствием горизонтальной части и требует для установки только одной мачты. 

Иногда обходились и без мачты, закрепляя «метелку» на кронштейне к дымовой трубе или верхней части стены дома [1]. Цитируем: 

«Производством таких антенн занимается фирма Central Equipment Ltd, утверждающая в своих рекламных извещениях, что разработанная ею антенна, помимо того, что она не загружает крыш зданий, имеет и ряд преимуществ в отношении приемных свойств».

Последняя фраза загадочна… Искать в интернете фирму и ее рекламный проспект 1935 года было почти бессмысленно, тем не менее, фирма с таким названием нашлась в Канаде, но основана она была в 1958-м. Нам остается привести из [1] лишь описание конструкции: «…антенна собрана в виде целого пучка коротких кусков медной проволоки; длина отдельного куска проволоки равна около 23 см (рис. 1). Нижним своим концом этот пучок вставляется в массивный фарфоровый изолятор, ко дну которого присоединен провод длиной около 15 м, соединяющий антенну с приемником. Фарфоровый изолятор вставляется в кольцо железного гальванизированного кронштейна, который может быть прикреплен гвоздями либо к дымовой трубе, либо к фронтону стены дома. Провод, идущий от антенны к приемнику, в целях изоляции его от крыши и стены дома, прикрепляется к специальным кронштейнам-изоляторам, устанавливаемым на карнизе стены и у самого ввода… Ввод устраивается из эбонитовой трубки». Рисунок я не смог сканировать из журнала из-за плохого качества, поэтому перерисовал с возможно большей точностью. Похожий рисунок приведен в [2]. В оригинале угол разведения проводов в пучке не превосходил ± 15 градусов.

Обращает на себя внимание тщательность изоляции антенны. Вместе с антенной фирма выпускала и заземление, сконструированное, на мой взгляд, весьма эффективно и разумно. В землю зарывалась вертикальная медная труба с отверстиями, заполненная гигроскопическим материалом Silitit, по утверждению рекламного проспекта обладающего способностью впитывать влагу из земли. Кстати сказать, наши радиолюбители, не имея хитрого заморского материала, использовали для той же цели обычный древесный уголь. К верхнему концу трубы присоединялся провод заземления, а к нижнему — пучок медных проводов, разведенных в разные стороны — та же «метелка», но перевернутая, направленная в землю. Такое заземление говорит о грамотности фирмы.

В последующих описаниях метелочной антенны рекомендовали поднимать ее на шесте [2, 3], собирать пучок из 19, 37 или 61 куска (?!?) голого медного провода, выбирать длину кусков от 0,5 до 1 м (!) и разводить их на угол от 45 до 90 градусов. Естественно, емкость такой могучей «метлы» должна быть больше, а указание о числе кусков провода представляется абсурдным. Еще оправдано число 7, оно дает плотную упаковку в изоляторе — один провод в центре и шесть по окружности, но 61 или 62, какая разница?

Вот что смущало меня много лет. Для создания емкости «метелка» — одна из самых неоптимальных конструкций! Емкостные нагрузки применяли еще Г. Герц и А. С. Попов в виде пластин на концах вибратора, Н. Тесла в виде тороида на вершине своей высоковольтной башни, значит, делать их умели, но никто не применял «метелок». Представляется, что кольцо из проволоки с несколькими спицами, размером с «метелку», будет обладать той же емкостью, но гораздо меньшей массой, и меньшим ветровым сопротивлением. Схематически оптимальная емкостная нагрузка показана на рис. 2.

В то же время, еще с середины позапрошлого века известны были кисточки из тонких проводов для снятия заряда с пластин электростатических машин — «метелки» в миниатюре. Они и сейчас применяются с той же целью на крыльях самолетов и мачтах больших антенных сооружений. Если бы «метелку» показали человеку, никогда не слышавшему о радиоволнах и антеннах, он бы с уверенностью сказал, что это устройство для «распыления» электричества в атмосферу! Оно чем-то напоминает и перевернутую «люстру» Чижевского.


2. Атмосферное электричество.


Вспомним, что нам известно об атмосферном электричестве, поскольку никакого «своего» электричества мы к метелочной приемной антенне не подводим. В приземном слое воздуха существует градиент потенциала, т. е. напряженность электростатического поля, в среднем около 130 В/м. Это значит, что на высоте нашей головы потенциал атмосферы превосходит 200 В, но мы этого не чувствуем, потому что воздух — хороший диэлектрик, и ток, текущий через наше тело, крайне мал. Верхние слои атмосферы — ионосфера — проводят ток, поскольку молекулы воздуха там ионизированы, в основном, солнечным ультрафиолетовым излучением. Ионосфера заряжена положительно относительно земли, и ее потенциал достигает многих сотен киловольт. Таким образом, мы живем как бы между обкладками большого сферического воздушного конденсатора размером во весь Земной Шар.

Тем не менее, и у поверхности Земли есть небольшой ионный ток, направленный сверху вниз. Его плотность, измеренная чувствительными приборами, составляет несколько пикоампер на квадратный метр. По всей же поверхности Земли этот ток достигает тысяч ампер. Современной науке еще не совсем ясны механизмы генерации атмосферного электричества, по одной из теорий отрицательный заряд к Земле переносят молнии, ведь в каждый момент на Земле бушует около двух тысяч гроз. Перед грозой, и в других случаях активной электризации в атмосфере напряженность поля сильно возрастает. Наш ведущий специалист по атмосферному электричеству пишет [4]:

«При высоких значениях электрического поля у земной поверхности порядка 500…1000 В/м начинается электрический разряд с острых вытянутых предметов (травы, деревьев, мачт, труб и т. д.), который иногда становится видимым (т. н. огни св. Эльма, особенно яркие в горах и на море). Возникающие при метелях, ливнях и особенно грозах токи коронирования способствуют обмену зарядами между Землей и атмосферой».

Об этом эффекте знали еще во времена Б. Франклина, почитайте интереснейшую статью основателя искусственной аэроионизации А. Л. Чижевского [5]: «Начиная с 1757 г. Беккариа (Beccaria) производил в Болонье наблюдения над этим явлением, называя его «электричеством хорошей погоды». Он употреблял для опытов металлический стержень, который, присоединив сперва на короткое время к земле, соединял затем с электроскопом. Тотчас же начиналось медленное положительное заряжение стержня почти до постоянного значения».

Это значение соответствует, естественно, потенциалу атмосферы вблизи острия. Я и сам наблюдал подобное явление, когда присоединил к только что поставленной антенне в виде длинного провода (около 30 м) обыкновенный школьный электроскоп. Несмотря на пасмурную погоду, напряжение на антенне в течение нескольких секунд возрастало до примерно 1,5 кВ, потом где-то тихо щелкало (пробивалось) и стрелка падала до нуля. Процесс повторялся периодически. Любопытно, что уже через пару недель изоляторы антенны загрязнились в московском воздухе, и явление больше не наблюдалось.


3. Ток «из воздуха«.


Метелочная антенна соединена с землей через катушку приемника (контурную, или связи), поэтому ее потенциал равен потенциалу земли, который обычно принимают за нулевой. В то же время воздух на высоте 15 м (рекомендованная выше длина снижения) имеет потенциал + 2 кВ, что и вызывает истечение отрицательных зарядов с острия. Это электроны, но существуют они очень недолго, ведь путь свободного пробега в воздухе при нормальном атмосферном давлении не достигает и микрона. Ударяясь в молекулы воздуха, они образуют отрицательные ионы, движущиеся преимущественно вверх, вдоль силовых линий электростатического поля атмосферы. В проводе антенны возникает постоянный ток. Он тем больше, чем больше проводов в «метелке».

Приехав на слет накануне доклада, я объявил его тему, и тут же получил интереснейший вопрос. Один из участников слета слышал, что острия проводов «метелки» надо затачивать! Надо ли, и зачем, спросили меня. Осталось только ответить, что надо, и чем острее, тем лучше. Дело в том, что силовые линии поля концентрируются у острия, и напряженность поля Е возрастает. У самого острия ее подсчитывают по очень простой формуле: E =U/r , где U — потенциал, r— радиус кривизны острия. Ионизация начинается при Е = 107…108 В/м [6], поэтому желательно сделать радиус кривизны острия порядка 10 микрон или еще меньше, если это только возможно механически. Электролитическим способом получают и еще более тонкие острия. Итак, у нас есть шанс получить тихий, или даже коронный разряд с метелочной антенны и ток в антенной цепи. Но зачем это нам?

Должен заметить, что разряд с антенны создает столб ионов над ней. Он в какой то мере проводит ток, точнее, сам является током, направленным сверху вниз (принятое направление тока противоположно движению электронов и отрицательных ионов). Приходящая радиоволна модулирует этот ток, а он идет в антенну и через ее снижение в приемник. Другими словами, ионный столб увеличивает действующую высоту антенны!

В одной старой книжке я прочитал интересное наблюдение: прием дальних станций улучшался зимним вечером в безветренную погоду, когда в домах поселка затапливали печи. Тогда я посчитал это совершенной ерундой — ну какое отношение могут иметь печи к радиоприему! Теперь я так не считаю. Вертикальный столб дыма из трубы — это поток ионизированного воздуха, хоть и слабо, но проводящего. Получается высокая пассивная антенна, принимающая и переизлучающая радиоволны. Около нее и обычная антенна принимает лучше. 

Можно ли использовать атмосферное электричество для практических целей? Было много попыток и даже получены некоторые результаты. В университетском городке на западе США живет и работает профессор Олег Ефименко. Он повторил некоторые конструкции старинных электростатических моторов и усовершенствовал их, подняв КПД до 60…80%. Моторы, соединенные с высокой антенной, вращались, но мощность их мизерна. Пользоваться же подобными игрушками в грозу просто опасно. Судя по опубликованным данным, ток с антенны измеряется наноамперами, а снимаемая мощность оказывается в пределах нескольких милливатт. Но вернемся к «метелке», извлекающей слабый ток из атмосферы.


4. Характеристики тихого и коронного разрядов.


Нас будет интересовать, прежде всего, вольтамперная характеристика, т. е. зависимость тока разряда I от напряжения на остриях U, т. е. разности потенциалов между острием и окружающим воздухом. Если напряжение увеличивать, то очень слабый ток «метелки» растет (рис. 3). Он обусловлен оседанием ионов, всегда в небольшом количестве имеющихся в воздухе (несамостоятельный тихий разряд). По достижении «напряжения зажигания» (крутой излом на характеристике) разряд переходит в самостоятельный, а излучаемые остриями электроны приобретают энергию, достаточную для ионизации молекул воздуха. Острие оказывается окруженным облачком ионов, и разность потенциалов между ним и окружающим воздухом не растет с увеличением тока, а падает! Мы переходим в область отрицательного сопротивления на вольтамперной характеристике. При дальнейшем увеличении поля ионы быстрее разлетаются от острия, увеличиваются и ток, и разность потенциалов. Начинается область коронного разряда, сопровождающегося свечением на кончиках игл.

Стабилизировать электрический режим острия в области отрицательного сопротивления можно только одним способом — питая его от генератора тока, имеющего очень большое внутреннее сопротивление. Но ведь именно таким генератором и оказывается атмосфера, питающая электричеством нашу метелочную антенну! Проводимость воздуха мала, а его «внутреннее сопротивление», соответственно, велико. Следовательно, при удачном сочетании высоты «метелки», остроты ее игл и напряженности электростатического поля атмосферы ток с антенны вполне может оказаться оптимальным (Iopt на графике), и вывести антенну на режим отрицательного сопротивления.


5. Антенна, усиливающая сигнал!


Отрицательное сопротивление обладает уникальными свойствами — при росте тока напряжение на нем падает, мощность не рассеивается, а выделяется, подведенный сигнал не ослабляется, а усиливается! В радиотехнике отрицательные сопротивления проявляются у неоновых ламп, тиратронов, тиристоров, туннельных и лавинно-пролетных диодов. Последние два прибора широко используют для генерации и усиления ВЧ и СВЧ колебаний.

Теперь соберем все вместе, и посмотрим, что у нас получилось. Метелочная антенна, как обычный вертикальный провод с емкостной нагрузкой принимает радиосигнал. Хорошая практика — настраивать антенную цепь на частоту сигнала. Это делают с помощью катушки, образующей с емкостью антенны колебательный контур (рис. 4). ВЧ ток в цепи антенны возрастает при резонансе в Q раз, где Q — добротность антенной цепи. Добротность равна отношению реактивного сопротивления катушки (которое при резонансе в точности равно реактивному сопротивлению емкости антенны) к суммарному сопротивлению потерь в антенной цепи. Но кроме обычного положительного сопротивления потерь в антенную цепь у нас теперь входит и отрицательное сопротивление разряда с игл метелки! Суммарное сопротивление уменьшается, добротность цепи растет, ток ВЧ сигнала и его напряжение на катушке тоже увеличиваются. Получается, что антенна усиливает принимаемый сигнал за счет подпитки ее атмосферным электричеством.

Эффект усиления ВЧ сигнала антенной можно пояснить и по-другому, по аналогии с анодной цепью выходной лампы передатчика, работа которой описана во множестве книжек по радиотехнике. Когда анодный ток лампы растет, то напряжение на аноде падает, и наоборот. При этом лампа отдает мощность в нагрузку, потребляя ее от источника питания. Здесь картина аналогична (см. графики на рис. 4 справа). Предположим, что мы настроили антенну на частоту принимаемого сигнала, и на «метелке» появилось переменное напряжение U. Во время его положительной полуволны разность потенциалов между остриями и окружающим воздухом уменьшается, и ток I падает, а во время отрицательной полуволны — увеличивается, и ток растет. Все как в лампе, но источником «анодного питания» служит атмосфера.

Естественны вопросы: а какое усиление можно получить, и какую мощность можно снять с «метелки»? Ответа на первый вопрос я не знаю, поскольку спешу поделиться с радиолюбителями этой интересной гипотезой, и еще не проводил никаких экспериментов. По поводу мощности — полагаю, что она очень невелика, и ограничена мощностью атмосферного «источника питания». Наверное, десятки, от силы сотни микроватт. Поэтому нечего надеяться усилить, например, сигнал маломощного передатчика. Даже при приеме местных радиостанций мощность, снимаемая с антенны подобных размеров, может достигать единиц милливатт, и получить усиление проблематично. Иное дело при приеме слабых дальних станций. Здесь «усилительные свойства» метелочной антенны должны проявиться в полной мере. Нужны эксперименты!

В заключение выражаю благодарность С. Синдееву (UA3LMR) за подаренные журналы «Радиофронт» [1], и всем присутствовавшим на докладе за огромный интерес и внимание, с которыми он был выслушан.


Литература

  1. Приемная антенна нового типа. Радиофронт, № 15, Август 1935, с. 50.
  2. http://oldradio.onego.ru/ARTICLES/metelka.jpg
  3. Никитин В. А. и др. «100 и одна» конструкция антенн. Приложение к журналу «Радио», выпуск 16. —М.: «Символ-Р», 1996. Нужная глава есть на сайте http://sasoft.qrz.ru/___/radio/liter/anten/chapter9/9-1.htm
  4. Имянитов И. М. Атмосферное электричество. http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/080/253.htm
  5. Чижевский А. Л. Космический пульс жизни. http://www.ionization.ru/issue/iss63.htm
  6. Поляков В. Физика аэроионизации. Радио, 2002, №3, с.36-38.

qrp.ru

Вертикал верхнего питания

Владимир Поляков (RA3AAE),

г. Москва 18.02.2004

В предлагаемой статье рассмотрены принципы создания и практические конструкции многодиапазонных вертикальных антенн с верхним питанием. Как показывает автор, они особенно пригодны для работы в полевых или экспедиционных условиях, тем не менее, могут использоваться и на основном QTH, занимая немного места и обеспечивая неплохие параметры.

Проблема создания простой и эффективной многодиапазонной антенны по-прежнему волнует почти каждого коротковолновика. Привлекают конструкции вертикальных антенн, поскольку они занимают мало места, проще в установке, и имеют оптимальную для DX-связей диаграмму направленности (ДН) с нулем в зенитном направлении и максимумом в направлении на горизонт, в то же время не имеют направленности в горизонтальной (азимутальной) плоскости, позволяя связываться с корреспондентами, находящимися в любых направлениях.

Многочисленные известные конструкции вертикалов, питаемых снизу, страдают недостатками, связанными с неэффективным использованием всей высоты мачты на высокочастотных диапазонах и трудностью настройки заграждающих контуров (трапов) или других устройств, расположенных на значительной высоте, и, собственно, превращающих антенну в многодиапазонную. Посмотрим, какие преимущества дает сдвиг точки питания вверх вдоль излучающего проводника вертикала. Назовем для краткости описываемую антенну ВВП — Вертикал Верхнего Питания.

Часть 1. Проектирование ВВП

Вдоль излучающего проводника вертикала, как и в любой антенне, устанавливается стоячая волна тока с нулем на вершине (поскольку там току течь уже некуда), поэтому точку питания нельзя разместить около самой вершины — входное сопротивление окажется слишком большим. Сдвигая точку питания вниз от вершины, мы попадаем в место, где ток уже значителен, а напряжение меньше, чем на вершине, поэтому входное сопротивление (равное отношению напряжения к току) понижается. В точке питания центральный проводник коаксиального фидера присоединим к верхней части вертикала, а оплетку… давайте вообще никуда присоединять не будем. Тогда ток потечет от точки питания по внешней поверхности оплетки, причем в том же направлении, что и в верхней части вертикала.

Эта концепция изложена в статье [1], в ее третьей части, в месте, относящемся к рис. 19. Там ток на оплетке предлагается использовать для улучшения ДН, следуя этим рекомендациям и сделаем ток на оплетке частью основного, излучающего тока. Заметим, что токи на внешней и на внутренней сторонах оплетки фидера никак не связаны между собой из-за очень малой толщины скин-слоя, они лишь равны друг другу на верхнем срезе оплетки.

На рис. 1, а) схематически показан проектируемый вертикал, а на рис. 1, б) — распределение тока в нем. Точка питания А обозначена кружком (графика программы MMANA). Здесь центральный проводник соединен с верхней частью длиной 3 м, а оплетка оставлена свободной. Синусоидальное распределение тока сохранится и на верхней части вертикала, и на оплетке. В точке В на расстоянии полуволны от вершины в диапазоне 10 метров образуется узел тока (см. крайний левый график распределения тока на рис. 1, б). В этом месте надо поставить заграждающий контур, чтобы остановить дальнейшее течение тока вниз по оплетке.

Контур проще всего выполнить в виде бухты кабеля, не нарушая целости последнего [2], [3]. У нас уже получилась вертикальная антенна диапазона 10 метров. Детали ее конструкции — на рис. 2, а). Антенну можно целиком выполнить из коаксиального кабеля, используя для верхней части только оплетку верхнего отрезка кабеля. Соединять или нет с ней внутренний проводник — безразлично, ток все равно потечет только по оплетке. Подвешивается антенна на диэлектрической оттяжке (толстой леске) к ветке дерева и т. п., необходимо лишь обеспечить прочную механическую связку отрезков кабеля в точке питания А, поскольку центральный проводник вряд ли выдержит вес всего фидера и “балуна”. Другой вариант — прикрепить антенну к тонкой мачте из сухого дерева (сырое вносит заметные потери), или к стеклопластиковому удилищу. В этом случае верхнюю часть целесообразно сделать из металлической трубки.

Вернемся к контуру. Бухта кабеля обладает значительной индуктивностью L и в то же время емкостью между отдельными витками, главную роль играет емкость между первым и последним витком. Общая эквивалентная емкость С замыкает бухту. Таким образом, бухта кабеля для ВЧ токов представляет собой параллельный контур, эквивалентная схема которого дана на рис. 2, б). Частоту его настройки удается изменять, подбирая число витков, их диаметр и порядок укладки — располагая первый виток ближе к последнему, увеличиваем емкость и понижаем частоту. Для настройки на частоту 28,5 МГц достаточно трех витков диаметром 13 см [3]. Любопытно, что даже при неполном запирании тока на оплетке оставшийся ток ниже контура потечет в том же направлении, что и в антенне — ведь контур инвертирует фазу, имея на выводах равные и противофазные колебания. Поэтому оставшийся ток на нижней части кабеля не будет портить ДН, даже несколько улучшая ее.

Теперь обрисовались немаловажные достоинства ВВП: первое — настраивать антенну (подбирать диаметр бухты кабеля и его положение по высоте вертикала можно снизу, в пяти метрах ниже верхней точки, и второе — точку питания А можно располагать в любом месте вертикала, добиваясь нужного входного сопротивления антенны, никаких дополнительных симметрирующих устройств при этом не требуется.

Ориентируясь на доступный 75-омный телевизионный кабель, целесообразно немного сдвинуть точку питания А вниз относительно середины полуволны тока, при этом входное сопротивление немного повышается по сравнению с сопротивлением полуволнового вибратора, питаемого в середине (73,1 Ом для бесконечно тонкого, и несколько меньше для вибратора конечной толщины). Учитывая стандартный размер дюралюминиевых труб 3 м и была выбрана длина верхней части. Почему не 2 м (тоже стандартный размер)? Чтобы антенна лучше работала на других диапазонах.

В диапазоне 14 метров контур В уже не настроен в резонанс и представляет для этих частот лишь некоторое индуктивное сопротивление (см рис. 1 в [3]), являясь как бы удлиняющей катушкой. В результате длина полуволны уменьшается с 7,1 до 6,82 м (см. рис. 1). На этом расстоянии от вершины вертикала будет узел тока, и здесь включим второй заграждающий контур С, настроенный на среднюю частоту диапазона 21,2 МГц. Продолжая процесс далее, включим третий контур D, настроенный уже на частоту 14,15 Мгц (середина 20 метрового диапазона), и увидим, что на частотах 40 метрового диапазона длина нашего полуволнового вертикала составила всего 9 м.

Столь значительное укорочение в диапазоне 40 метров произошло из-за совместного влияния контуров В, С и D, которые на частоте 7 МГц имеют индуктивное сопротивление и служат “удлиняющими” катушками. При укорочении полуволнового вибратора его сопротивление излучения, отнесенное к пучности (месту максимума) тока падает. Зато точка питания А по мере понижения частоты оказывается все выше по отношению к максимуму тока, и входное сопротивление, равное сопротивлению излучения, пересчитанному к точке питания, возрастает. Эти два процесса в значительной мере компенсируют друг друга и входное сопротивление остается примерно постоянным при переходе от диапазона к диапазону.

Все это проектирование легко и быстро было проделано с помощью программы MMANA, и после некоторой оптимизации антенны (не уверен, что нельзя еще улучшить) получилось то, что и изображено на рис. 1. Входное сопротивление в диапазонах 10, 14, 20 и 40 метров оказалось равным, соответственно, 78, 67, 69 и 61 ом при нулевом реактивном, что обеспечивает неплохое согласование (КСВ менее 1,2 на средних частотах диапазонов). При расчете получились следующие значения параметров эквивалентных контуров (частота, индуктивность, емкость): В — 28, 5 МГц, 1,6 мГн, 19,5 пФ; С — 21,2 МГц, 2 мГн, 28 пФ; D — 14,15 МГц, 3,2 мГн, 43 пФ. Может быть, самое главное достоинство спроектированного вертикала — он не требует ни земли, ни радиалов, ни противовесов.

Остается решить, как вывести фидер далее вниз от нижней точки вертикала (рис. 1, а). Мы уже знаем — намотать еще одну бухту того же кабеля, чтобы она образовала контур, настроенный на 7,05 МГц. Возможно и другое решение — чуть ниже контура D присоединить к оплетке кабеля три-четыре коротких (длиной примерно по 1,5 м) горизонтальных или наклонных радиала. Они и доведут электрическую длину антенны до полуволны в диапазоне 40 метров. Короткие радиалы не устраняют необходимость в заграждающем контуре, но теперь он расположится прямо под точкой подключения радиалов. Индуктивная связь этого контура с контуром D (ведь теперь они близко) нежелательна. Вместо контура в этом варианте подойдут дроссели, намотанные тем же фидером на ферритовых кольцах.

Процесс настройки ВВП представляется несложным и достаточно очевидным. Начинают с самого высокочастотного диапазона 10 метров. Подбирая плотность намотки (диаметр) и в небольших пределах положение по высоте бухты В добиваются приемлемого КСВ в этом диапазоне. Закрепив бухту изолентой, переходят на 14-метровый диапазон и повторяют ту же операцию с бухтой С, уже не трогая настроенный контур В. И так далее, пока не будет настроена вся антенна на всех диапазонах.

Антенна из кабеля, например РК-75-4-11, особенно хороша для полевых условий. Она и настроена может быть в поле, если трансивер оснащен измерителем КСВ. В стационарных условиях ВВП, вероятно, можно изготовить из дюралюминиевых труб, разделенных диэлектрическими вставками в местах B, C, D и на нижнем конце. Поверх вставок размещают катушки, согнутые из мягкой медной или алюминиевой трубки (можно ленты). Конденсаторы контуров должны быть высоковольтными, поскольку контура размещаются в пучностях напряжения. Кабель в этом случае должен проходить внутри всех труб прямо, но во избежание тока на оплетке на него надо надеть ряд ферритовых колечек, а около нижнего края ВВП намотать заграждающий дроссель, или несколько дросселей на ферритовых кольцах большого диаметра. Такой вариант ВВП не просчитывался и не изготавливался.

В заключение этой части — еще один предполагаемый вариант ВВП. Чтобы заставить антенну работать еще и в диапазоне 80 метров, в нижней точке вертикала (рис. 1, а) надо установить заградительный контур, настроенный на частоту 7,05 МГц, а ниже его оплетку кабеля (нижнюю трубу в стационарном варианте) заземлить или соединить с системой радиалов длиной по 20 м. Тогда антенна будет работать на частоте 3,6 МГц как укороченный индуктивностями четвертьволновый GP с поднятой точкой питания. Один из практически проверенных вариантов ВВП, выдержавший двухлетнюю эксплуатацию с неоднократной сборкой-разборкой, опишем во второй части статьи.

Часть 2. Портативный двухдиапазонный  ВВП.

Первый практический вариант ВВП был сделан срочно, “на коленке”, точнее на кухне и на балконе автора, когда возникла необходимость развернуть радиостанцию журнала “Радио” на выставке НТТМ-2002. Огромный павильон с ажурными металлическими перекрытиями и металлической арматурой остекленных стен исключал размещение антенны внутри здания ввиду полной экранировки сигналов и огромного уровня помех. По счастью, удалось установить вертикал на крыше вентиляционной будки и пропустить кабель в вентиляционную шахту.

Через год, за несколько дней до открытия выставки “Экспо-Наука 2003” (см. “Радио”, 2003, №8 с. 1 обложки) судьба преподнесла неприятнейший сюрприз. Крыша аналогичного, но другого павильона, где разворачивалась выставка, представляла собой ровное поле, больше футбольного, покрытое рубероидом. Ковырять его, вбивать гвозди, крючья и т. д., так же, как и использовать вентиляционные шахты, категорически запрещалось. Речь могла идти только о свободно стоящей антенне с фидером, спускающимся вдоль наружной стены и входящем в здание сквозь щель у двери. Ситуация казалась безвыходной, но несколько часов моделирования с помощью программы MMANA и два вечера “доводки” ВВП решили проблему.

Нужны были хотя бы два диапазона, 20 и 40 метров, именно на них и была спроектирована антенна. В разобранном и сложенном виде она уместилась в пакет диаметром 30 и высотой 160 см, автор легко переносил пакет одной рукой (не взвешивали, но бухта кабеля многократно тяжелее) и привез на выставку на метро. После часа-полутора, потраченных на ее установку и решение организационных проблем (проводка фидера, сеть, стол и т. д.) она обеспечила связи с Сибирью, Западной Европой, а потом и более далекими корреспондентами.

Эскиз антенны показан на рис. 3. Верхняя часть ВВП выше точки питания А изготовлена из трех дюралюминиевых трубок, вставляемых одна в другую (средняя — лыжная палка, верхняя — совсем легкая и тонкостенная). От точки питания А до контура В излучающим элементом 1 служит оплетка кабеля, его центральный проводник соединен с верхней частью антенны 2. Ниже контура В с оплеткой кабеля соединены четыре радиала 3, изготовленные из стального тонкостенного профиля прямоугольного сечения (от оконных гардин). Внешние концы радиалов соединены между собой отрезками отслужившего свой век коаксиального кабеля длиной по 2,5 м (использована только оплетка). Это увеличивает эффективную поверхность образовавшейся виртуальной “земли”.

Поскольку антенна проектировалась как двухдиапазонная, решено было использовать один параллельный контур В, настроенный несколько выше частоты 7 МГц. В диапазоне 40 метров он имеет индуктивное сопротивление и служит удлиняющей катушкой, настраивая антенну в резонанс. В диапазоне 20 метров контур имеет емкостное сопротивление и укорачивает электрическую длину антенны, опять таки настраивая ее в резонанс. Параметры контура при заданных размерах антенны оптимизировал с помощью программы MMANA, поместив радиалы на высоте 0,2 м над идеально проводящей землей (так автор пытался учесть влияние железобетонной крыши павильона).

Моделирование дало частоту настройки контура 7,6 МГц при индуктивности 1,24 мкГ и емкости 355 пФ. Из бухты кабеля контур со столь большой емкостью сделать нельзя, поэтому использованы обычные конденсаторы и цилиндрическая катушка из кабеля, обеспечивающая большую добротность.

Конструктивные особенности изготовленного ВВП поясняет рис. 4. Контур помещен в цилиндрический корпус 4, имеющий прочное дно, отлитое из алюминиевого сплава и относительно тонкие дюралюминиевые стенки. Автор использовал бачок отжима от старой стиральной машины. Размеры корпуса некритичны (порядка 25…30 см в диаметре и в высоту). Имеющиеся в дне отверстия не закрывают — они служат по прямому назначению для слива случайно попавшей дождевой воды и конденсата.

К дну корпуса 4 винтами пркреплены радиалы 3. Особой прочности в этих соединениях не требуется, поскольку радиалы свободно лежат на поверхности крыши. Нижний несущий элемент вертикала 1 сделан из отрезка сантехнической пластиковой трубы диаметром 2,5…3 дюйма. Для закрепления трубы 1 к дну корпуса 4 и для крепления верхнего излучающего элемента 2 служат цилиндрические бобышки 5. Их можно изготовить как из металла, так и из диэлектрического материала. В верхней бобышке просверлено радиальное отверстие, сквозь которое центральный проводник кабеля соединяется с верхним излучающим элементом 2 клеммой 6. Она же придает механическую прочность этому узлу. Перед завинчиванием клеммы на трубу 1 надевают легкую пластиковую крышку (на рис. 4 не показана), в которой проделаны отверстия для трубы и кабеля. Крышка опускается до корпуса 4, защищая контур от осадков.

Верхний конец кабеля надо оснастить контактным лепестком с отверстием, подходящим под клемму 6. Лепесток надо прочно закрепить на внешней изоляции кабеля, изолировав его от оплетки. С лепестком соединяют центральный проводник без его натяжения, что предохранит проводник от обрыва при сборках и разборках ВВП.

Еще четыре клеммы закрепляют на внешних концах радиалов 3, а к концам отрезков кабеля 7 “искусственной земли” заранее припаивают контактные лепестки, что значительно ускоряет сборку антенны. Окончательную прочность всей конструкции придают четыре растяжки из тонкой рыболовной лески, показанные штриховыми линиями на рис. 3. Их привязывают к элементу 2 в месте верхнего сочленения трубок и к клеммам на концах радиалов.

Конструкция контура ясна из рис. 4. На боковой стенке корпуса 4 закреплены коаксиальный разъем 8, желательно такой же, как и в радиостанции (это позволит не думать при сборке антенны, какой конец основного фидера должен идти к антенне, а какой к трансиверу), и монтажная планка с двумя лепестками 9. Еще один лепесток, имеющий контакт с корпусом 4, закрепляют под винт разъема 8. К нему припаивают оплетку кабеля, из которого намотана катушка, и один вывод конденсатора 10. Лепестки монтажной планки 9 контакта с корпусом 4 иметь не должны. К одному из них припаивают два центральных проводника, а к другому — оплетки отрезков кабеля и другой вывод конденсатора 10. Конденсатор составлен, для надежности, из двух последовательно включенных конденсаторов КСО на рабочее напряжение 500 В емкостью по 680 пФ. Допустимо использовать и другие высоковольтные конденсаторы с достаточной степенью герметизации, чтобы противостоять атмосферным воздействиям.

Катушка контура содержит 7 витков кабеля РК-75-4-11, намотанных вплотную на пластиковую трубу 1. Индуктивность катушки подстраивают двумя способами: либо перемещая всю катушку по высоте трубы (приближение ее ко дну корпуса 4 уменьшает индуктивность, повышая частоту настройки контура), либо приподнимая верхние витки, увеличивая длину намотки за счет образующихся зазоров между витками (индуктивность при этом также уменьшается). После настройки витки закрепляют изоляционной лентой или провощенным шпагатом.

Настройка антенны несложна. Собрав ее и установив на рабочей позиции (на случай сильного ветра концы радиалов 3 полезно “утяжелить” мешками с песком или другими подручными тяжелыми предметами) соединяют антенну с трансивером основным кабелем. Сняв частотную зависимость КСВ в диапазоне 40 метров, определяют, куда нужно сдвинуть частоту настройки контура, чтобы минимум КСВ попал на середину диапазона. Например, если минимум КСВ оказался ниже 7 МГц, индуктивность катушки надо уменьшить, а если выше 7,1 МГц — увеличить. Как правило, достаточно одной, максимум двух коррекций.

Затем проверяют КСВ в диапазоне 20 метров. Там антенна весьма широкополосна, и коррекции, как правило, не требуется. Если все же такая необходимость возникла, то надо изменить соотношение L и С контура и снова подстроить антенну в диапазоне 40 метров. Увеличение индуктивности контура при одновременном уменьшении емкости понижает частоту настройки антенны в диапазоне 40 метров и повышает в диапазоне 20 метров, т. е. “раздвигает” резонансные частоты антенны. У нас после однократной подстройки антенна, установленная на железобетонной крыше, обеспечивала КСВ, близкий к единице в обоих диапазонах.

При эксплуатации антенны выяснилось, что она неплохо работает и в диапазоне 14 метров, хотя КСВ там выше. Возможностей автоматического тюнера трансивера FT-940 вполне хватило для ее подстройки.

Заключение. Предложенная концепция ВВП открывает широкие возможности конструирования простых многодиапазонных вертикальных антенн. Даже если радиолюбителю и не удастся хорошо настроить ВВП, все равно он может быть уверен, что верхняя, примерно пятиметровая часть его вертикала будет излучать, причем туда, куда надо — в направлении на горизонт, а это и есть залог успешных результатов в DX-инге. Удачи, и пишите о ваших результатах в постройке антенн этого типа.

Литература
1. Гречихин А., Проскуряков Д. Антенный эффект фидера. — Радио, 2000, № 12, с. 56 — 58; 2001, № 1, с. 64 — 66, № 3, с. 67.
2. Balun из фидера. — Радио, 2001, № 10, с. 65.
3. Поляков В. Balun или не balun? — Радио, № 1, 2002, с. 65.

qrp.ru

Передатчик Полякова — Радио-начинающим — QRZ.CENTER ОБЩЕСТВО ДРУЗЕЙ РАДИО

Да, была у Полякова схема передатчика для начинающих…
http://us3iat.qrz.ru/radio/1978/tx_unior/tx_unior.htm

Передатчик начинающего коротковолновика. В.Поляков (RA3AAE)

Передатчик разработан в соответствии с требованиями, предъявляемыми к любительским радиостанциям III категории. В передатчике применены два транзистора и одна радиолампа. Такое сочетание позволило создать весьма простую в изготовлении и налаживании конструкцию. Передатчик рассчитан на работу телеграфом (CW) в диапазонах 3,5-3,65 и 7,0-7,1 МГц. Мощность, подводимая к выходному каскаду, составляет 10 Вт.

Передатчик содержит три каскада. Задающий генератор (ЗГ), выполнен на транзисторе V1 и служит для получения незатухающих колебаний высокой частоты. Удвоитель частоты выполнен на транзисторе V2 и одновременно служит буферным каскадом. Усилитель мощности собран на пентоде V4. Удвоитель частоты, на диапазоне 40 м каскад на пентоде V4 выполняет еще и эту роль.

Для повышения стабильности генерируемой частоты ЗГ передатчика работает на участке 1,75-1,825 МГц. Колебательный контур ЗГ образован катушкой индуктивности L1 и конденсаторами С3-С6. Контур перестраивают конденсатором переменной емкости С6. Включенный последовательно с ним конденсатор С5 ограничивает диапазон перестройки ЗГ, что облегчает установку требуемой частоты.

При таком способе «растяжки» диапазона плавность настройки на рабочую частоту на участках, предназначенных исключительно для работы телеграфом, будет лучше, чем на участках, где допускаются смешанные виды излучения, а это несомненное удобство: начинающие работают в основном с CW станциями. Напряжение обратной связи, необходимое для поддержания незатухающих колебаний, снимается с емкостного делителя, образованного конденсаторами С3 и С4. Оно поступает в эмиттерную цепь транзистора. Режим транзистора по постоянному току стабилизирован делителем напряжения R1R2 в цепи базы и резистором R3 в цепи эмиттера. Напряжение питания подается на ЗГ через цепочку R4C2.

Рис. 1. Принципиальная схема передатчика

Возбуждающее напряжение ЗГ поступает на удвоитель частоты (транзистор V2) через конденсатор связи С7. На базе транзистора нет постоянного напряжения смещения, и поэтому он открывается только положительными полупериодами возбуждающего напряжения. Коллекторный ток транзистора при этом носит характер коротких импульсов, что обеспечивает высокий КПД транзистора в режиме удвоения частоты. При коллекторном токе в несколько миллиампер транзистор отдает мощность, достаточную для раскачки выходного каскада.

Колебательный контур удвоителя L2C10 настроен на среднюю частоту диапазона 3,75 МГц. Колебания в контуре поддерживаются импульсами коллекторного тока. Поскольку частота следования этих импульсов вдвое меньше, чем частота собственных колебаний контура, пополнение энергии колебаний происходит через один период, а второй период колебаний происходит как бы «по инерции» — за счет запасенной колебательным контуром энергии.

Напряжение питания подается на удвоитель (при нажатом телеграфном ключе, включенном в разъем Х1) через развязывающую цепочку R6C8, предотвращающую попадание ВЧ сигнала в цепи питания. Когда телеграфный ключ отжат, транзистор V2 закрыт и колебания в контуре L2C10 не выделяются, хотя ЗГ продолжает работать. При переходе на прием напряжение питания снимается с обоих транзисторных каскадов секцией S1.1 переключателя «Прием-передача».

Чтобы ослабить влияние нестабильности питающего напряжения на режим работы транзисторных каскадов (главным образом, ЗГ), напряжение питания их стабилизированно стабилитроном V3. Оконечный каскад выполнен на ламе V4 — выходном телевизионном пентоде 6П15П. При анодном напряжении 300 В эта лампа позволяет получить мощность порядка 10 Вт. ВЧ напряжение на управляющую сетку лампы подается с контура удвоителя через конденсатор С11. Одновременно через резистор R7 на сетку поступает и напряжение смещения. Положительное напряжение около 200 В на экранную сетку снимается с делителя R9R10. Через это же делитель разряжается конденсатор фильтра выпрямителя С14 при выключении передатчика.

Анодная цепь лампы питается по так назаваемой «параллельной» схеме через дроссель L3, который пропускает лишь постоянную составляющую анодного тока, а переменная составляющая поступает через разделительный конденсатора С13 в выходной контур передатчика L4C17. Катушка выходного контура L4 снабжена несколькими отводами, к одному из которых через переключатели S2 и S1.2 подключается антенна. Переключателем S2 на установленной рабочей частоте можно подобрать оптимальную связь контура с антенной, т.е. такую, при которой в антенну отдается максимальная мощность. В режиме приема антенна отключается от выходного контура переключателем S1.2 и подключается ко входу приемника через разъем Х3.

Выходной контур передатчика в диапазоне 80 м настраивают конденсатором С17 на частоты 3,5-3,65 МГц. Контур в этом случае выделяет основную (первую) гармонику анодного тока лампы, а сама лампа V4 работает в режиме усиления мощности. При переходе на диапазон 40 м емкость конденсатора С17 уменьшают и настраивают контур на частоты 7,0-7,1 МГц. Теперь контур выделяет вторую гармонику анодного тока лампы, а лампа одновременно работает как удвоитель частоты и усилитель мощности. Иначе говоря, переход с диапазона на диапазон осуществляется лишь перестройкой выходного контура передатчика без каких-либо дополнительных переключений.

Максимальная мощность, отдаваемая передатчиком в антенну, в диапазоне 40 м на 15-20% меньше мощности, отдаваемой в диапазоне 80 м. Это объясняется уменьшением КПД выходного каскада при работе в режиме удвоения. Для питания выходного каскада применен выпрямитель, собранный по мостовой схеме на диодах V6-V9. Он обеспечивает постоянное напряжение +300 В.

Низковольтная обмотка III трансформатора составлена из двух обмоток накала, соединенных последовательно. С одной обмотки напряжение подается на нить накала лампы V4 и на сигнальную лампу Н1 (она освещает шкалу передатчика). Суммарное напряжение с двух обмоток подается на однополупериодный выпрямитель, выполненный на диоде V5. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С12. Напряжение этого выпрямителя используется для питания транзисторных каскадов и цепи смещения выходного каскада в режиме передачи.

При переходе на прием секция S1.1 переключателя S1 отключает коллекторные цепи транзисторов и стабилитрон V3 от выпрямителя. Отрицательное напряжение смещения на сетке лампы V4 возростает до 18 В и надежно закрывает лампу. Отключать анодное и экранное напряжение при этом нет необходимости. Для того чтобы высокочастотные помехи от передатчика не проникали в сеть переменного тока, первичная обмотка трансформатора зашунтирована конденсаторами С18 и С19.

Детали передатчика, конструкция, наладка, дополнение дальше по ссылке…
http://us3iat.qrz.ru/radio/1978/tx_unior/tx_unior.htm
«Радио» №3/1978 год

qrz.center

Образовательный портал |Владимир Т. Поляков, ra3aae 23 августа 2006 г

Приемники Н. Теслы
Опубликовано: rk4fb , Включено: Jul-09-2007

 Владимир Т. Поляков, RA3AAE
23 августа 2006 г.

Уважаемые коллеги, друзья и иностранные гости! Совсем недавно, 10 июля, мы отпраздновали 150-летие со дня рождения гениального ученого, изобретателя и инженера Николы Теслы. Хорошо известны его достижения в области электротехники: генераторы и моторы переменного тока, трансформаторы и высоковольтные ЛЭП. На них теперь основана вся энергетика.

По ряду причин менее известны его работы в области высокочастотных токов – фундамент радиотехники, а ведь Тесла продемонстрировал беспроводную передачу сигналов на несколько лет раньше Лоджа, Попова, Маркони и других исследователей. Его патенты перекрывают патенты Маркони, что признал Верховный суд США, но слишком поздно, в 1943 г.

Сам я обратился к изучению работ Теслы после ряда экспериментов с детекторными приемниками, проведенных просто так, ради удовольствия. Оказалось, что под Москвой возможен громкоговорящий прием нескольких радиостанций. Добиваясь максимальной передачи мощности из антенны в детектор, я выяснил, что надо отказаться от конденсатора настройки в антенном контуре и регулировать индуктивность до получения резонанса с емкостью антенны на принимаемой частоте. Полученная схема полностью совпала со схемой Теслы (фиг. 1)!

В системе беспроводной передачи Теслы использовано четыре (!) резонансных контура, настроенных на одну и ту же частоту — два на передающей, и два на приемной стороне. Первый контур образуют при замыкании искрового разрядника S конденсатор С и индуктивность первичной обмотки трансформатора L1 (фиг. 1,а). Для получения больших мощностей на сверхдлинных волнах Тесла рекомендовал использовать ВЧ альтернатор (фиг. 1,б). Второй контур образован индуктивностью вторичной обмотки L2 и емкостью антенны. Большое число витков вторичной обмотки и настройка ее в резонанс позволило получать на антенне огромные напряжения, характерные при работе на длинных волнах с электрически малыми антеннами.

На приемной стороне использован аналогичный резонансный трансформатор с контурами L3САНТ и L4С. Буквой R обозначено регистрирующее устройство, которое в те годы, собственно, и называлось ресивером. Ко всему приемнику это название было отнесено значительно позднее. Регистраторами могли служить когерер, электромагнитное реле, гальванометр, газоразрядная трубка и другие приборы.

Тесла усовершенствовал и широко распространенный в те годы когерер – трубочку с выводами, заполненную металлическими опилками. В обычном состоянии из-за тонкой пленки окиси на опилках сопротивление когерера велико, но при воздействии ВЧ колебаний происходят микроразряды, в толще опилок образуются проводящие цепочки и сопротивление когерера резко падает. Для возвращения в исходное состояние когерер надо встряхнуть, иначе проводящее состояние сохранится и по окончании сигнала. О. Лодж предложил для этой цели часовой механизм с молоточком, А. С. Попов – реле с молоточком на якоре, срабатывающее от сигнала, а Н. Тесла решил проблему оригинальнее всех, предложив вращающийся когерер! Пересыпающиеся опилки немедленно разрушали проводящие цепочки, как только прекращался сигнал.

Но это далеко не все его усовершенствования когерерного приемника. Он первым указал на необходимость настройки антенного контура в резонанс на частоту сигнала. Такая настройка не только позволяет согласовать антенну со входом приемника, но и радикально улучшает работу малой приемной антенны, позволяя ей извлекать из приходящей волны значительно (в Q раз, Q – добротность) большую мощность. Для настройки в цепь антенны совместно с когерером А включалась дополнительная регулируемая катушка индуктивности L1 (фиг. 2). При уменьшении сопротивления когерера от воздействия ВЧ колебаний ток от батареи В проходил через дроссель RFC, когерер А, катушку L1 и воздействовал на реле R.

Тесла пошел еще дальше в усовершенствовании когерерного приемника. Он оснастил приемник маломощным встроенным гетеродином! В те годы было немного устройств для генерирования ВЧ колебаний, поэтому гетеродин был подобен искровому генератору, но вместо разрядника был использован механический прерыватель D (фиг. 3). К цепям гетеродина относятся батарея В2, реостат r, позволяющий установить оптимальный уровень гетеродинного сигнала, конденсатор С и первичная катушка трансформатора L1. При замыкании коммутатора D заряженный от батареи конденсатор С разряжался на катушку, создавая серию затухающих колебаний с частотой, примерно равной частоте принимаемого сигнала.

Братья Корум, исследователи работ Теслы, полагают, что ВЧ напряжение, выделяющееся на вторичной катушке L2, и приложенное к когереру А, подводит его к точке пробоя и постоянно поддерживает в активном состоянии. При этом возможен прием телеграфных сигналов на биениях, что радикально отличает тесловский режим работы когерера от режима «детектирования огибающей», использованного Бранли (изобретателем когерера), Лоджем, Поповым и Маркони. Корумы смоделировали этот приемник Теслы и экспериментально установили [1], что чувствительность его при включении гетеродина и том же самом когерере возрастала на 66 дБ (с десятков милливольт до десятков микровольт)!

Но не только в этом причина хорошей работы и высокой чувствительности приемников Теслы (в Колорадо он регистрировал грозовые разряды на расстоянии многих сотен миль). Еще одна причина – в улучшении работы самой приемной антенны. На сверхдлинных волнах любая реальная антенна – электрически короткая, ее длина значительно меньше /4. Как показали недавние исследования [2 – 5], увеличить мощность, отбираемую антенной из приходящего поля, удается путем интенсификации ее собственного ближнего поля, увеличения его объема. Именно ближнее поле, взаимодействуя с приходящей волной, заставляет поток энергии направляться в провод приемной антенны. Мне удалось показать это средствами элементарной математики в ряде статей, к сожалению, пока не переведенных на английский язык [6 – 8].

Усилить собственное поле малой приемной антенны и довести его до размеров поля нормальной, большой антенны можно несколькими способами:

1. Настроить антенну в резонанс и максимально увеличить добротность антенной цепи. Можно показать [6], что добротность должна возрастать обратно пропорционально кубу линейных размеров антенны.

2. Возбудить антенну колебаниями собственного гетеродина, синхронного по частоте и синфазного с приходящим сигналом.

3. Добавить в антенну принятые и усиленные колебания, т. е. использовать положительную обратную связь, или регенерацию.

Как мы уже видели, первые два способа Тесла применил на практике. Использовал ли он регенерацию? Ответ однозначен – да. В его дневнике («Colorado Springs Notes») сохранилась схема когерерного регенеративного приемника (фиг. 4). На ней, правда, не показаны места подключения антенны и заземления (для Теслы это было очевидно, а нам остается только догадываться), зато предельно ясен принцип действия устройства, в котором когерер заменил разрядник обычного искрового генератора тех времен.

Пока нет сигнала, сопротивление когерера А велико, конденсатор С заряжен до напряжения батареи В и колебания в первичном и вторичном контурах трансформатора, образованного катушками L1 и L2 отсутствуют. При поступлении сигнала сопротивление когерера уменьшается, разряд конденсатора С на катушку L1 дает колебания с частотой сигнала (помним, что контура настроены в резонанс!). Их амплитуда во вторичном контуре намного больше (поскольку больше число витков L2, и она настроена на ту же частоту). Это усиленное напряжение снова воздействует на когерер и еще более понижает его сопротивление. Налицо положительная обратная связь! По-видимому, регенератор Теслы можно было довести и до самовозбуждения (сделать обратную связь больше критической), регулируя напряжение батареи В и сопротивление реостата r. Начальный толчок к возбуждению колебаний могли дать пересыпающиеся опилки во вращающемся когерере, хаотически изменяющие его сопротивление.

Как бы то ни было, теперь нет сомнения, что регенератор изобретен по крайней мере на 15 лет раньше, чем это сделали Эдвин Армстронг (1914) и Ли де-Форест (1916). Им было проще – де-Форест уже предложил к тому времени трехэлектродную радиолампу (триод), и она широко использовалась как усилитель ВЧ колебаний.

Нам осталось рассмотреть еще один, гениальный по простоте, изяществу и совершенству синхронный гетеродинный приемник Н. Теслы [9]. Заявка на патент была подана еще в июне 1899 г. В приемнике использован электромеханический преобразователь частоты (фиг. 5,а), явившийся, по сути дела, первым в мире двойным балансным смесителем. На вращающемся барабане имелись проводящие полоски, через одну соединенные с верхней и нижней щетками, подключенными, в свою очередь, к антенне и заземлению. К другим двум щеткам, скользящим по полоскам, был присоединен накопительный конденсатор С.

При вращении барабана обкладки конденсатора поочередно замыкались то с антенной, то с заземлением. Если частота коммутации совпадала с частотой сигнала, то на конденсаторе накапливалось синхронно выпрямленное напряжение. Частота коммутации, равная произведению скорости барабана (числа оборотов в секунду) на число пар полосок, могла достигать десятков и даже сотен килогерц. Накопленное напряжение было пропорционально амплитуде сигнала и косинусу его фазы относительно фазы коммутации. В современных обозначениях схема приемника дана на фиг. 5,б.

Текст патента Теслы содержит описание двух особенностей приемника, радикально отличающих его от всех других радиоприемников того времени. Во-первых, это большая чувствительность. Конденсатор накапливает заряд в течение многих периодов слабого сигнала. В результате, напряжение на нем устанавливается близким к ЭДС сигнала в антенне. Разряд конденсатора на регистрирующее устройство R, например, телефоны, происходит также периодически, с помощью второго барабана, коммутирующего цепь телефонов со звуковой частотой. Перемещая щетку на втором барабане вверх и вниз, можно регулировать скважность звуковых импульсов, т. е. постоянную времени разрядной цепи. Как показывает практика [10], чувствительность хороших телефонов может быть лучше 10 мкВ, а во времена Теслы уже умели делать хорошие телефоны! Следовательно, такого же порядка получалась и чувствительность всего приемника. Согласитесь, что эта цифра впечатляет!

Другая особенность приемника – его огромная селективность. Если частота сигнала не совпадает с частотой коммутации первого барабана (не равна частоте местного гетеродина, говоря современным языком), то конденсатор просто не накопит никакого заряда, поскольку на него будут приходить разнополярные импульсы. Увеличивая емкость конденсатора, удается сузить полосу пропускания хоть до нескольких герц! По сути, этот приемник – узкополосный синхронный фильтр, настроенный на частоту сигнала. В нем нет детектирования как такового, а есть лишь преобразование частоты сигнала в нулевую, т. е. в постоянный ток. То же самое мы делаем и в современных приемниках прямого преобразования, получая замечательные результаты. Ближе всего схема Теслы к современному фазофильтровому приемнику, являясь его прототипом.

Из «глубины веков» Тесла дает нам и еще один совет – установить синхронный фильтр на входе приемника. Насколько мне известно, такое решение еще не использовалось в радиотехнике, но сулит огромные выгоды, обещая значительно увеличить реальную селективность любого современного радиоприемника.

 

 Литература

1.   K. L. Corum and J. F. Corum. Tesla`s Colorado Sprigs Receivers.

2. B. Beaty. Energy-sucking Radio Antennas, N. Tesla`s Power Receiver.

3. B. Beaty. More Musing On Energy-sucking Radio Antennas.

4. J. F. Sutton and G. C. Spaniol. «Black Hole» Antenna.

5.U.S. Patent # 5,296,866 «Active Antenna». NASA GSC-13449.

6. В. Поляков. Приемная антенна – это черная дыра? 

7.В. Поляков. О ближнем поле приемной антенны. CQ-QRP, # 8, Oct. 2005, p. 10 – 18.

8. В. Поляков. Секрет простых регенераторов 20-х годов. CQ-QRP, # 11, April, 2006, p. 32 – 35.

9. U.S. Patent # 685,955. N. Tesla. «Apparatus for utilizing effects transmitted from a distance to a receiving device through natural media». Patented Nov. 5, 1901.

10. В. Поляков. Какая чувствительность у ваших телефонов? CQ-QRP, # 10, Feb. 2006, p. 16 – 19.

1piar.ru