Антишумовая ферритовая антенна «Олуша-Т»

Домашний быт жителя современного индустриального города перенасыщен бытовой техникой: аудио-, видео-, кухонной, компьютерной и пр. Многое из того, без чего горожанин теперь не может (или не хочет) обойтись, является довольно мощным источником радиопомех, из-за которых прием даже мощных вещательных станций или сильно затруднен, или вообще невозможен, вместо «живого» эфира слышен лишь монотонный низкочастотный рокот и треск, причем независимо от частоты, на которую настроен радиоприемник. Особенно это заметно в диапазонах длинных и средних волн. Ниже мы расскажем о том, как сделать такую антенну из какого-нибудь старого радиоприемника.

Опыт эксплуатации описанного макета антенны, а также ряд отзывов тех радиолюбителей, кто также попробовал в работе подобную антенну, выявил следующие ее особенности:

1. Очень острые направленные свойства, которые не только позволяют отстраиваться от источника помехи путем соответствующей ориентации антенны в пространстве, но также дают возможность раздельно принимать сигналы двух радиостанций, работающих на одной и той же частоте. Автор таким образом уверенно принимал передачи румынской радиостанции и русской службы «Радио Швеция». Обе радиостанции работали на частоте 1179 кГц;
2. Очень острые резонансные свойства, ослабление соседнего канала при расстройке ±9кГц составило более 10 дБ. Соответственно расширяется и динамический диапазон радиоприемного устройства, к которому подключается такая антенна.

Но в полной мере использовать эти преимущества симметричной ферритовой магнитной антенны описанная в статье конструкция не позволяет. Чтобы, например, отстроиться от мешающей радиоприему помехи используя направленные свойства антенны, ее зачастую надо было не только поворачивать в горизонтальной плоскости, но и наклонять. А острый резонанс антенного колебательного контура сильно затрудняет точную настройку на требуемую частоту.

Поразмыслив над сказанным выше автор пришел к выводу, что если симметричную ферритовую антенну сделать компактной и легкой, то для ее свободной ориентации в пространстве очень удобно использовать какой-нибудь фотоштатив, а верньерное устройство со шкалой может значительно облегчить точную и быструю настройку антенны в резонанс с принимаемым сигналом. Так возникла идея изготовить антишумовую ферритовую антенну из деталей старого транзисторного радиоприемника.

Под рукой оказался уже слегка разобранный радиоприемник «СЕЛГА-404», выпущенный где-то в середине 1970-х годов. В качестве «конструктора» пригодились его печатная плата, ферритовый стержень с каркасами контурных катушек, конденсатор переменной емкости, два подстроечных конденсатора, а также часть передней панели со шкалой и детали верньерного устройства (см. фото на рис.1).

Порядок изготовления антенны следующий. Прежде всего снимаем алюминиевый диск со стрелкой и, глядя на разводку тросика между другими деталями верньерного устройства, от руки чертим на листе бумаги его кинематическую схему (см. фото на рис.2). Если этого не сделать, то обратная сборка верньерного устройства на завершающем этапе изготовления антенны может сильно затянуться.

После этого снимаем другие детали верньерного устройства и полностью освобождаем печатную плату от остальных элементов, а заодно, по возможности, удаляем с платы излишки припоя (см. фото на рис.3).

Для изготовления антенны понадобится не вся печатная плата, а только та ее часть, где устанавливается конденсатор переменной емкости с верньерным устройством. Эта часть платы по ширине соответствует показанному на рис.1 фрагменту передней панели корпуса приемника со шкалой настройки. Каким-нибудь острым предметом отмечаем на плате линию отреза и отпиливаем ножовкой лишнее, как показано на рис.4. Поступательные движения ножовки должны быть плавными, без рывков, так как гетинакс, на основе которого изготавливались платы таких приемников, — материал очень хрупкий, и от резкого движения ножовкой может треснуть.

Из отпиленного ненужного куска платы извлекаем второй держатель ферритового стержня (см. фото на рис.5).

Из дюралюминиевого уголка изготавливаем кронштейн. К одной его плоскости будет привинчена затем плата с элементами, а другая плоскость будет служить для крепления всего изделия к фотоштативу. На этот же кронштейн устанавливаем антенный разъем для подключения коаксиального кабеля. С самой платы с помощью ножа удаляем ненужные печатные проводники, сверлим недостающие крепежные отверстия, а там, где к плате будет крепиться кронштейн, лобзиком или напильником выпиливаем часть платы под антенный разъем. Затем пистонируем часть отверстий в местах предполагаемой установки элементов (см. фото на рис.6). На этом подготовка печатной платы к монтажу завершается.

Схема активной антишумовой ферритовой магнитной антенны приведена на рис.7. Сигнал для подачи на антенный вход радиоприемника снимается со вторичной обмотки симметричного согласующего высокочастотного трансформатора T1:III. Две первичные обмотки этого трансформатора T1:I и T1:IIподключены к истокам полевых транзисторов VT1 и VT2, на которых выполнен дифференциальный двухтактный истоковый повторитель. Резистор R1 задает режим работы полевых транзисторов по постоянному току и служит нагрузкой для синфазной составляющей выходного сигнала [2].

Собственно ферритовая магнитная антенна — это настраиваемый в резонанс с принимаемым сигналом колебательный контур, катушки индуктивности которого, обозначенные на схеме как WA1:(I-II), расположены на ферритовом стержне. Для настройки контура на частоту принимаемого сигнала служит двухсекционный конденсатор переменной емкости C1. Подстроечные конденсаторы C2 и C3 необходимы для укладки частотных границ диапазона принимаемых сигналов и установки симметрии обоих «плеч» колебательного контура.

Выделенный антенным колебательным контуром сигнал поступает на вход дифференциального двухтактного истокового повторителя, — затворы транзисторов VT1 и VT2, — через симметричную катушки связи WA1:(III-IV). Такое подключение усилительного каскада к антенному колебательному контуру делает схему нечувствительной к низкочастотным наводкам, которые могут промодулировать полезный сигнал [1].

Если для электропитания описанной схемы использовать какой-нибудь подключаемый к сети переменного тока 220 В 50 Гц блок питания, то он неожиданно может стать еще одним источником радиопомех. Причиной тому является широкое распространение импульсных блоков питания, которыми теперь оснащена почти вся компьютерная и бытовая техника. Воспрепятствовать проникновению высокочастотных помех в питающую сеть призван специальный фильтр, которыми такие блоки питания должны быть оснащены. Но многие радиолюбители и специалисты по ремонту подобной техники хорошо знают, что производители, в погоне за низкой себестоимостью своей аппаратуры, такие фильтры зачастую вообще не устанавливают. Поэтому фильтр, подавляющий высокочастотные помехи в цепях питания, лучше поставить самому. В схеме на рис.7 его роль выполняют элементы C5-L1-C6.

Конденсатор C4 уменьшает влияние возможных низкочастотных помех по питанию, а выключатель SA1 будет особенно полезен при питании схемы от батареек. Об элементах VD1, VD2 и R2 речь пойдет ниже.

Перед тем, как начать монтаж элементов на плате, необходимо изготовить дроссель L1 и выходной трансформатор T1. Дроссель L1 наматываем на кольце из феррита марки М1500НМ типоразмером Ø7х4х2 мм. Перед намоткой желательно притупить острые кромки ферритового кольца с помощью наждачной бумаги, а затем, обезжирив ферритовое кольцо с помощью спирта или ацетона, покрыть его лаком или клеем БФ-2 и хорошо просушить. Обе обмотки дросселя содержат по 12 витков эмалированного обмоточного провода ПЭВ-2 диаметром 0,27 мм. Способ намотки показан на рис.8.

Трансформатор T1 намотан на ферритовом кольце марки М400НН типоразмером Ø10х6х4 мм. Острые кромки ферритового кольца также следует притупить наждачной бумагой. Обмотки I и II содержат по 24 витка обмоточного провода ПЭВ-2 диаметром 0,18 мм, обмотка III — 20 витков такого же провода. Намотку трансформатора T1 выполняют следующим образом. Сначала скрученным втрое обмоточным проводом равномерно наматывают 24 витка почти до полного заполнения по окружности кольца (см. фото на рис.9), а затем омметром «вызванивают» вторичную обмотку и с обоих ее концов провод вытягивают и отматывают обратно по два витка. Две другие обмотки составляют первичную обмотку трансформатора T1. Среднюю точку первичной обмотки получают путем соединения конца одной из этих двух обмоток с началом другой.

Теперь приступаем к монтажу схемы на плате. Сначала привинчиваем кронштейн с антенным разъемом. Сделать это надо для того, чтобы затем лучше видеть куда устанавливать остальные элементы, так как место, занимаемое кронштейном, для этого использовать уже нельзя. Остальные элементы устанавливаем примерно так, как показано на рис.10.

После установки элементов в соответствии со схемой распаиваем соединения, но с другой стороны платы, примерно как на рис.11. Автор использовал для этого отдельные жилы многожильного провода типа МГШВ, надевая на каждую из них отрезок тонкой фторопластовой трубочки. Монтаж можно также вести, например, тонким проводом во фторопластовой изоляции типа МГТФ. Разъем для подключения источника питания — от старой батарейки типа «Крона» или тот же, что был у радиоприемника «СЕЛГА-404» (см. фото на рис.11).

Особенно внимательным нужно быть при распайке выводов полевых транзисторов VT1 и VT2. На рис.12 приведена цоколевка полевого транзистора типа КП303 если смотреть на него со стороны выводов. Не обозначенный на схеме вывод «Корпус» следует подсоединить к общему проводу схемы.

Следующий этап — намотка контурных катушек ферритовой магнитной антенны WA1:(I-II) и симметричной катушки связи WA1:(III-IV). Сначала освобождаем оба снятых с ферритовой антенны радиоприемника каркаса от обмоточного провода. Затем от более длинного 11-секционного каркаса аккуратно отпиливаем ножовкой две секции. В результате получим два одинаковых 8-секционных каркаса для контурных катушек и две секции для катушки связи. Контурные катушки WA1:I и WA1:II содержат по 64 витка эмалированного обмоточного провода ПЭВ-2 диаметром 0,18 мм, намотанного по 8 витков в каждой секции. Для намотки можно использовать тот же провод, что был сначала снят с этих каркасов. Концы обмоток удобно закрепить с помощью тонкой хлопчатобумажной нити. Намотку следует вести с тем расчетом, чтобы после установки контурных катушек на ферритовый стержень намотка одной катушки как бы продолжала намотку другой.

Для намотки симметричной катушки связи WA1:(III-IV) берем такой же провод. Скручиваем его вдвое с шагом около 2-3 скрутки на сантиметр длины и внавал наматываем на 2-секционный отрезок каркаса 24 витка. Таким образом каждая из двух половинок катушки связи WA1:III и WA1:IV будет содержать по 24 витка. Для получения подсоединяемой затем к общему проводу средней точки конец одной половинки катушки связи соединяем с началом другой. Результат всех этих намоточных операций можно видеть на рис.13.

Намотанные катушки надеваем на ферритовый стержень и устанавливаем его на плату как показано на рис.14.

Стержень следует установить относительно платы симметрично. Катушка связи устанавливается точно посередине стержня, а контурные катушки — на его концах, но также симметрично относительно середины стержня. Чтобы ферритовый стержень не проскальзывал в держателях и каркасы катушек на нем не болтались, крепление стержня и каркасов следует уплотнить толстой нитью, желательно вощеной, проложенной вдоль ферритового стержня и пропущенной сквозь каркасы катушек и держатели. Катушку связи сразу фиксируем на стержне церезином или парафином и распаиваем ее выводы непосредственно на шину общего провода и затворы полевых транзисторов VT1 и VT2. Крайние выводы контурных катушек также непосредственно припаиваем к статорным выводам подстроечных конденсаторов C1 и C2.

Теперь подготовим к сборке переднюю панель со шкалой настройки. В первую очередь сверлим три крепежных отверстия как показано на рис.15. Затем с обратной стороны панели, в нижней ее половине, эпоксидным клеем приклеиваем светодиоды подсветки шкалы VD1 и VD2 (см. справа на рис.15). Линзы светодиодов должны упираться в торец оргстекла, из которого изготовлена круглая шкала настройки. Светодиоды должны быть обращены друг к другу разноименными выводами, то есть катодом к аноду.

После того, как эпоксидный клей окончательно затвердеет, в соответствии со схемой распаиваем светодиоды VD1 и VD2. Затем снова собираем верньерное устройство, но с той разницей, что колесо настройки надеваем теперь на другую ось, подальше от ферритового стержня с контурными катушками. Вид платы с собранным верньерным устройством перед креплением передней панели со шкалой настройки представлен на рис.16.

Передняя панель устанавливается на три стойки высотой 15 мм. Общий вид собранной антишумовой ферритовой антенны «Олуша-Т» после ее сборки показан на рис.17. Чтобы винты с потайной головкой, которыми привинчивается передняя панель, не выделялись на ее фоне, их можно закрасить черной нитрокраской.

При правильной распайке всех соединений антенна начинает работать сразу по включении питания. Требуется лишь настроить симметрию «плеч» колебательного контура ферритовой магнитной антенны и привести в соответствие его резонансную частоту с положением стрелки на шкале настройки. Для этого понадобится какой-нибудь высокочастотный генератор сигналов, например Г4-102, и высокочастотный милливольтметр переменного тока. Сигнал с выхода антенны при помощи коаксиального кабеля подается на вход милливольтметра, а к генератору сигналов через резистор сопротивлением 220..470 Ом нужно подключить рамку размером около 150×100 мм из толстого обмоточного медного провода. Эта рамка будет выполнять роль передающей магнитной антенны. Ее следует закрепить на каком-нибудь непроводящем основании и расположить примерно в полуметре от настраиваемой ферритовой магнитной антенны таким образом, чтобы плоскость, образованная рамкой, была перпендикулярна ферритовому стержню антенны. Настройка колебательного контура антенны проводится в следующем порядке:

1. Отсоединить нижний по схеме (см. рис.7) вывод верхней половины катушки антенного контура WA1:Iи подсоединить его к общему проводу. Верхний вывод нижней половины контурной катушки WA1:IIследует оставить неподключенным. Таким образом резонансная система ферритовой магнитной антенны будет образована лишь элементами C1:1-C2-WA1:I;
2. Включить генератор, милливольтметр и питание антенны;
3. Вращением рукоятки настройки установить стрелку шкалы антенны на отметку «1000 кГц» и эту же частоту сигнала установить на выходе генератора;
4. Подстроечным конденсатором C2 настроить антенну в резонанс с сигналом генератора по максимуму показаний милливольтметра;
5. Вращением рукоятки настройки установить стрелку шкалы антенны на отметку «560 кГц» и на эту же частоту настроить генератор сигналов;
6. Осторожно передвигая катушку WA1:I вдоль ферритового стержня настроить антенну в резонанс с сигналом генератора по максимуму показаний милливольтметра;
7. Снова установить стрелку шкалы на отметку «1000 кГц» и генератором проверить резонанс на этой частоте по максимуму показаний милливольтметра. Если резонансная частота изменилась, то снова повторить описанные в пунктах 3-6 действия;
8. Действия, описанные в пунктах 1-7, повторить для нижнего по схеме «плеча» колебательного контура ферритовой магнитной антенны C1:2-C3-WA1:II;
9. Восстановить все соединения в соответствии со схемой на рис.7;
10. Вращением рукоятки настройки установить стрелку шкалы антенны на отметку «560 кГц» и на эту же частоту настроить генератор сигналов;
11. Осторожно передвигая вдоль ферритового стержня по направлению к его концам сразу обе катушки WA1:I и WA1:II снова настроить антенну в резонанс с сигналом генератора по максимуму показаний милливольтметра. При этом необходимо следить, чтобы обе катушки были расположены симметрично относительно середины ферритового стержня;
12. Снова установить стрелку шкалы на отметку «1000 кГц» и генератором проверить резонанс на этой частоте по максимуму показаний милливольтметра;
13. Закрепить катушки на ферритовом стержне церезином или парафином.

Вместо высокочастотного милливольтметра переменного тока при настройке можно использовать осциллограф или спаять простейший детектор, и к его выходу подключить обыкновенный тестер (см. схему на рис.18). В этом случае для увеличения уровня сигнала и, соответственно, более уверенной работы детектора, подключенную к генератору рамку можно расположить поближе к антенне.

Вместо указанных на схеме полевых транзисторов КП303Е можно применить также транзисторы КП303Ги КП303Д, а также КП307(А..Д) и КП307Ж. Для более эффективной работы дифференциального двухтактного истокового повторителя транзисторы следует подобрать по начальному току стока и напряжению отсечки. Конденсаторы C5 и C6 в схеме на рис.7, а также C1 в схеме на рис.18 — керамические. Что касается электролитического конденсатора C4 в схеме на рис.7, то его емкость может быть в пределах от 10 мкФ до 220 мкФ, но ни в коем случае не следует устанавливать конденсатор из числа демонтированных с платы радиоприемника, так как в старых электролитических конденсаторах электролит часто уже высох и они не пригодны к использованию. А вот диод Д9В для схемы измерительного детектора на рис.18 вполне можно взять тот же, что стоял в плате старого радиоприемника.

Фото активной ферритовой магнитной антишумовой антенны «Олуша-Т» с подсветкой шкалы в вечернее время, когда, собственно, эфир на средних волнах начинает «оживать», приведено на рис.19.

Изготовленную таким образом активную ферритовую магнитную антенну можно подключить к любому радиоприемнику, у которого есть контактные гнезда для внешней антенны. Это может быть как старый ламповый радиоприемник из числа тех, что еще не имели в своем составе ферритовую магнитную антенну для диапазона средних волн, так и современный музыкальный центр. Такой музыкальный центр конечно же удобнее, так как его цифровая шкала позволяет сразу точно настроиться на требуемую частоту. Эти самые музыкальные центры для работы на средних волнах комплектуются эдакой простой, но малоэффективной нерезонансной рамочной антенной (см. фото в заголовке статьи). Хорошо работает эта антенна и с популярным радиоприемником «DEGEN DE-1103», особенно в зимнее время, когда дальнее прохождение в диапазоне средних волн намного лучше.

Источник: http://sezador.radioscanner.ru/articles/solan-t.html

Наша группа в ВК: https://vk.com/radioreceiver