Входная цепь приёмника 3.5 МГц.
Бирюков Н.В. г. Симферополь
В статье в основном приведены известные большинству и описанные во многих источниках сведения, но , надеюсь что мой практический опыт будет полезен, а некоторые вещи рассмотрены глубже и разносторонне.
В спортивных пеленгаторах 3.5 МГц для обеспечения однонаправленного приёма используется комбинация двух антенн- штыревой (для приёма электрической составляющей поля) и рамочной или ферритовой (для приёма магнитной составляющей электромагнитного поля). При сложении сигналов от двух антенн с фазовым сдвигом в 90 градусов получается диаграмма направленности в виде кардиоиды.
Обычно штыревая антенна через последовательно соединенные катушку индуктивности и подстроечный резистор подключаются к рамке, настроенной в резонанс параллельно подключённым конденсатором. Кардиоида настраивается в полевых условиях, изменяя индуктивность и подстраивая резистор несколько раз, добиваются максимального подавления сигнала назад. Для настройки кардиоиды должен быть выбран ровный участок леса вдали от переизлучателей - ЛЭП, трубопроводов, высоких зданий. Штырь настраивается на расстоянии 100- 200 метров от передатчика, антенна передатчика хорошо настроена. Приёмник — на высоте соответствующей росту спортсмена ( для детей- пониже). Высота расположения антенны приёмника и передатчика в диапазоне 80 метров не так сильно влияет на уровень сигнала, как в 2-х метровом диапазоне, но при настройке кардиоиды её нужно учитывать.
Существует понятие ближней зоны распространения радиоволн. Вблизи от передатчика совсем другие соотношения электрической и магнитной составляющих поля и их фазовые сдвиги, чем в дальней зоне. Чем ближе к передатчику- тем больше разница. Получается, что на расстояниях меньше 100 метров каждому расстоянию до передатчика соответствует своя настройка кардиоиды. Свой вклад вносит и то, что при приближении к передатчику приходится убирать усиление, запирая входной транзистор, а при этом изменяется сопротивление (активное и реактивное) вносимое в систему рамка- штырь, ещё один фактор ухудшающий разницу вперед / назад вблизи. Не запирать входной транзистор нельзя. Из моего опыта, в этом случае перегрузочные характеристики становятся значительно хуже, но не будем лезть в дебри нелинейных эффектов.
Кардиоида на близких расстояниях настраивается с меньшими значениями индуктивности и с большими значениям сопротивления в цепи штыря.
Очень плохо различается направление вблизи от передатчика, если у него не настроена антенна.
На совсем близких расстояниях от передатчика от 1 до 5 (для очень мощного передатчика) метров направление вперед или назад, в небольшой зоне, может поменяться наоборот, причём только в том случае если поворачивать приёмник перед собой на 180 градусов. Если стать спиной к передатчику в том же месте, зона инверсии направления сдвигается ближе к передатчику или пропадает вовсе. Инверсную зону можно убрать, если настроить кардиоиду на совсем близкие расстояния (но будет плохо показывать издалека). Эффект характерен для приёмников с одно- двухвитковой рамкой и регулируемым биполярным транзистором на входе, не связан с перегрузкой смесителя или входного транзистора, скорее фазовый, чем амплитудный (возможно связан с расстройкой рамки перегруженным входным транзистором). Рассказы про что-то такое на 200 метрах- просто выдумка. Впрочем, не стоит задерживаться на незначительной проблеме. Если вблизи искать широким махом приёмника, как сейчас говорят- «косить траву» никакой инверсии направления не заметишь.
Снова вернемся к особенностям схемы. Входную цепь можно представит в виде двух связанных контуров. Один- ёмкость штыря и индуктивность, имеет высокое характеристическое сопротивление, ведь ёмкость штыря всего несколько пикофарад, а индуктивность- велика, для штыря длиной около 30 см- 120- 150 мкГн. Второй контур- рамка и настраивающий её конденсатор имеет более низкое характеристическое сопротивление, совсем малое для одновитковой рамки. Частота настройки первого контура (ниже 3. 5 МГц) задаётся индуктивностью, степень согласования, вносимый во второй контур сигнал- резистором. Индуктивность и резистор вместе, помимо фазового сдвига, согласуют два контура с разным сопротивлением. Одновитковая рамка требует достаточно добротной индуктивности в цепи штыря. Иногда кардиоида приёмника плохо настраивается из-за малой добротности катушки. Чем больше витков в рамке (выше характеристическое сопротивление) тем меньше требования к добротности индуктивности в цепи штыря, точности её настройки. Если в рамке 6-7 витков, то удовлетворительная кардиоида получается и без индуктивности, с одним резистором (5-10 кОм). Рамки с большим числом витков требуют достаточно длинного по отношению к размерам рамки штыря, в противном случае при подключении штыревой антенны сильно падает сигнал ( первый контур шунтирует, снижает добротность второго). И наоборот, одновитковая рамка может работать со штырем в полтора диаметра, но требует очень точной настройки.
При подключении штыревой антенны к настроенной на середину диапазон рамке, суммарная частотная характеристика смещается вниз. Для тех, кто хочет получить максимальную чувствительность при работе с подключённым штырем, рамку лучше настраивать выше, чтобы максимум частотной характеристики при подключённом штыре пришелся на середину диапазона.
Длина провода к кнопке подключения штыря входит в длину антенны и настраивается вместе с ней. Если длина провода по каким то причинам изменилась, то кардиоиду нужно перестроить.
Как упоминалось выше, контур образованный штыревой антенной и удлиняющей индуктивностью очень высокоомный. Водяная плёнка (в дождь), грязь, остатки активного флюса между штырем и корпусом могут серьёзно повлиять на настройку штыревой антенны, соответственно направленность.
Штырь, когда не используется, должен быть заземлён. В противном случае ухудшается минимум рамочной антенны, получается, кнопка должна быть перекидной, иметь три вывода
В своё время я экспериментировал с различными вариантами согласования штыревой и рамочной антенн, в живую и на симуляторе, нашёл оптимальный, но он получается немного сложнее и не даёт каких либо серьёзных преимуществ перед классическим.
Вариант, реализованный в приёмнике «Алтай-3.5», не совсем удачен, в нем штыревую антенну приходится настраивать ещё ниже по частоте для компенсации фазового сдвига вызванного другим способом подключения.
В зарубежных конструкциях встречается схемы с активным штырём- согласование штыревой о магнитной антенн выполняет полевой транзистор, штырь подключён прямо к затвору. Подобную схему на практике не пробовал. Зарубежные приёмники попадавшие мне в руки не отличались столь тщательно настроенной кардиоидой, как пеленгаторы советских и постсоветских конструкторов с классической входной цепью. В антенне мощного передатчика присутствует напряжение в несколько сотен вольт- обжигает руку при прикосновении. Трудно предположить как поведет полевой транзистор вблизи от антенны.
