远程接收中波广播
纵观百年无线电广播史,中波广播历史悠久,时至今日,依然如此
长盛不衰,尽管短波广播可以跨地域,调频广播有着良好的音质,
但中波广播仍有不可替代的地位。玩(儿)厌倦了短波和FM的接收,
换个口味,再玩(儿)中波远程接收(MW-DXing),你会发现新
的乐趣。
玩中波的DXing不仅仅是连接天线,拿收音机就能奏效
是的,以下问题要引起我们足够的重视,解决这些问题后,
嘿嘿,中波的远程接收容易多了。
1、近场干扰
2、天线合适
3.天线与接收机的连接方式
一、近场干扰
近场干扰是指我们周围电磁污染引起的干扰。
1.近场干扰的原因
微波炉、洗衣机、电视如微波炉、洗衣机、电视等,电子调光
由于这些机电产品,明设备和开关电源供电设备的杂散辐射
电磁兼容(电磁辐射)检测不合格,或根本没有出来
工厂检测(甚至根本不合格)被推向市场。这种电磁污染
如果我们的无线电接收设备直接采集,对低压电网的影响最大
如果用交流电供电,除了讨厌的背景交流声,还有几个
接收频点上的调制交流声。上述设备工作时的高谐波也会通过
通过设备本身和供电线路辐射到空间,形成我们常说的近场干扰。
用频谱仪观察现场干扰,发现能量很小,接收天线
离开电气设备或电源线(包括墙上的电源线)3~5
米时,近场干扰的场强已经小于一般电台的信号场强。如果你离开10
米8米,基本看不见,室外测量的干扰远小于室内
内部。进一步观察,近场干扰的频谱主要分布在中波段和短波
的中低段,VHF和UHF不能基本观察段。
网友一定有这样的经历。晚上,半夜的接收效果比前半夜好。
。特别是当我们的住宅区停电时,我们会感受到此时的接收效果
特别好,连平时远处收不到的电台都收到了,中波,短
波效果好,证明近场干扰对我们的接收影响很大。
2.中波接收常用的抗近场干扰方法
1)用电池为接收器供电,使接收器和电网达到物理隔离
离,也可以算是广义上的屏蔽。这种供电方式不仅可以减少喇叭
背景交流声也可以减少某些频率的调制交流声。
2)使用室外天线的接收器,必须使用天线和接收器之间的馈线
同轴电缆。作为馈线,主要用于完成天线与接收器之间的信号传输
递,同轴电缆是最好的选择。如果使用普通导线作为馈线,则该导线
线也起到接收信号的作用,一是改变天线的方向图,二是破坏
天线与接收器之间的阻抗匹配,三是导线的引导和接入室内
分接收近场干扰信号,这是我们最不想要的。
第三种现象也线天线和拖线天线时,也会出现第三种现象
。因此,在现场干扰严重的环境中,最好使用室外天线和同轴电缆
入接收机。
二、适合中波远程接收的天线
电磁污染形成的近场干扰主要是电场形式的能量,而磁场
有些能量很小。因此,我们使用磁性天线和环行天线
(必须是低阻环天线)可以抑制这些干扰,并从远处接收
方形信号。我们可以自制室外环形天线来满足我们的需求。
1、环型天线
环形天线大致分为两种,一种是谐振选频型,另一种是宽带型。
在接收效果方面,谐振型优于宽带型,其效果相当于在接收机前增加
增加一级无源调谐高放。选频天线的特点是:环形天线是LC并
联谐振选频电路中的电感(L)单元,由于需要经常调节电容(C)
来选频接收,所以这种天线比较适合室内使用,而室内型的天线一
一般不适合远程接收。如果将这种天线做成室外,则采用遥控方法
来调节电容(C)值,一是会增加制作难度,二是分布参数影
谐振选频效果降低。
宽带天线的特点是:环形天线只接收磁场重量信号,电路中
宽带低阻天线无选频元件,等效阻抗约300Ω。
实际制作时,选择Φ10~20mm铜管(铝管)可用分体空调冷却
绕管,直径800~1000mm空心线圈2~3圈,圈与圈之间用几块木头
块或塑料泡沫块定位固定,整个天线固定在木杆上,线圈
头和尾相隔100mm,接阻抗4:1变换、平衡/不平衡转换、巴仑
仑另一端接50Ω同轴电缆引入接收机, OK了。
这种天线没有调谐元件,特别适合室外使用,最适合中间使用
远程接收波段(MW DXing),若将这些环形天线组合成
天线阵,接收效果会进一步提高。
2.环形天线阵
将上述环形天线按2、4、8、16个数量组合在一起,
形成不同的天线阵。天线阵的每个单元都可以形成垂直天线阵,
从抗干扰和远程接收的角度来看,也可以形成水平天线阵
线阵更适合。请参见下图。
垂直天线阵方向图
水平天线阵方向图
多单元磁场天线的连接与电场天线略有不同。我想在这里多谈谈
每个人都很容易理解。
1)对于电场天线,我们使用半波振子(λ/2)天线为例,将两个
振子单元组合成天线阵。当两个振子垂直排列时(即指振子上下
振子馈电点的间隔为λ/2.水平排列(指振子平行
当排列)时,两个振子馈电点之间的间隔是λ/4MHz时
(VHF段),λ为2米,λ/2=1米,λ/4=0.5接收频率为155米时。MHz
时(HF段),λ=20米,λ/2=10米,λ/4=5米。接收频率为1万
KHz时(MW中波),λ=300米,λ/2=150米,λ/4=75米。
可见,无论如何,我们制作的环形中波天线阵都不能采用上述计算
结果是连接。一是我们家没有那么大的场地,二是连接这么长
电缆会损失天线收到的信号。通过进一步分析,我们可以知道电场
利用振子的几何长度和工作的无线电信号波长谐振天线
感应无线电信号,只有谐振频率才能感应到所有频率
离谐振频率越远,感应到的信号就越小。
电场天线是窄带天线(当然,特殊天线可以是宽带)。
电场天线振子在不同频段工作(DP、GP或天线长度(长)
线天线)要有合适的几何长度才能有最佳的接收效果。
2)磁场天线是通过闭合电路通过无线电信号磁场重量的磁线
感应信号,没有谐振问题,所以磁场天线是宽带天线,工作
频率可以从LW~UHF。但同一天线在不同频率段的效率是不同的
的,MW段效率高,SW段效率低,UHF段落效率较低。此外,环形天线
直径大,效率高。直径小,效率低。
3)此外,我们还进一步分析了磁场天线材料的直流电阻
越低越好,也就是做环形天线的导线材料越厚越好。如果做环
型天线的导线材料比较细,会导致直流电阻大。此时,环形天线不仅是
接收磁场分量信号也感应电场分量信号,其抗近场干扰工作
减少使用。
4)、为了解决这个问题,我们LEOWOOD、True EMI网友在广播论坛
介绍了自制的环形天线,南霸天SHWX重点介绍了AOR公司的
LA-320天线,这些天线解决了上述问题,他们就是这样处理的:
将金属管制成环形(其实环形天线做成方形或者其他形状是一样的,只是
在周长一定时间内,圆形面积最大,磁线穿过最多,感应
信号也很大,符合材料工程的要求),金属环开口,里面穿
当接收到天线时,金属环可以屏蔽电场信号原理见
我之前写的另一篇拙文《关于无线电设备的电磁屏蔽》,里面充满了
当天线的导线只感应磁场信号。
综上所述,环形天线振动的两个单元之间的距离不需要满足特定的波长关系。
连接:环形单元天线阵水平排列,两个单元中心间隔d=3R(
R=环的半径)可以用同样长度的300Ω扁平电缆(约2R长)两
条,分别连接在两个环形单元上,注意同铭端的连接方式,两个电缆的另一个
一端并联,然后连接Bulun(巴仑)平衡输入端。
用同样长度稍厚的导线代替扁平电缆。连接方法
同上。
Bulun如下图所示:
让我们设计天线阵使用的设计Bulun:Bulun其实是一种信号传输
变压器。我们已经知道环形天线的等效阻抗约为300Ω,两个并联在
一起后的阻抗是150Ω,再接在Bulun输入端Bulun输出端的
同轴电缆为50Ω。根据变压器阻抗变换的公式,Ri=N*N*Ro,N=变压
比,也是输入端和输出端线圈的圈数比。上述问题中,Ri=150Ω,
Ro=50Ω,变压比的平方为3,开方后,求出变压比约为1.7,图中a
和b是输入线圈,c是输出线圈。我们取a、b线圈各为9圈,则有,
c=9/1.7≈5圈。我们用φ0.5~1.0的漆包线或其它绝缘导线,同方
向并绕或间绕线圈,a、b各9圈,c5圈。处理好线头,密封好Bulun,
引出接线,OK了。
3、磁性天线
磁棒天线也是环型天线的一种,我们可以把它看成是缩小的环型天
线。磁棒上的线圈就是LC并联谐振回路的电感元件L,通过改变可变
电容(或改变变容管的电压),来达到选频的目的。在我们现代的普通
收音机里,中波的接收大多数是采用磁棒天线,由于受到收音机体
积、性能、成本和产品定位的消费群体的限制,导致普通收音机的
磁型天线不适合用来做远程接收。但是我们可以采用下面介绍的方
法对自己手头收音机的磁棒天线进行改造,如果改造的比较好,也
能使普通收音机提高中波的接收性能,这在某种程度上也能满足中
波的远程接收。
这里我们需要强调的是:改造磁性天线的目的,一是提高LC并联谐
振回路的Q值(品质因数),二是要提高磁棒天线的接收效率。
(一)、磁性天线的特点
Q值是表征LC回路选频特性好坏的指标,Q=2πfL/r=X/r。磁性
天线的Q值越大,可以使输入回路的选择性越好,可以使对应谐振频
率的感应电动势也越大,如下图所示。
1)、谐振选频电路可以看成是一个无源放大器,它的放大倍数由谐
振回路的Q值来决定,这种放大器不但不会引入额外噪声,反而会增大
信噪比,增大的信噪比也由Q值来决定。
2)、我们使用的磁性天线有这样的特性:线圈当中使用的铁氧体材
料都有规定的使用频率(f。),有着对应频率下的导磁率(μ),这
由铁氧体的制做材料和配方有关。当接收频率升高时,导磁率大的
铁氧体损耗要增大,导致磁性天线的Q值下降,使得磁性天线的选择
性和灵敏度都下降了。为了保持足够高的Q值和接收效果,在接收频
率较高时还是要采用低导磁率的磁棒。
3)、我们来进一步说明上述问题,MXO-400中波磁棒在频率f=1M时,
μ=400,线圈的Q值可以做到200,NXO-40短波磁棒在频率f=10M时,
μ=40,线圈的Q值也可以做到200。我们将MXO-400中波磁棒用在
f=10M时,μ值下降到了40,由于铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗急
剧增加,导致Q值下降,这时线圈的Q值下降到了30左右,使收音机
的选择性和灵敏度都大大降低了。反过来时,将NXO-40磁棒用在中
波f=1M时,由于其μ值小,要将线圈圈数增加(加大L)才能谐振在
中波频率上,但增加圈数会使Q值下降,还会使选择性和灵敏度降低。
所以,中短波磁棒不能通用。
随着材料科学和加工工艺的进步,现在的中波磁棒的μ值可以达到
2000了,而且损耗更小,已经有MXO-400、MXO-800、MXO-1600、
MXO-2000系列产品了。
(一)、提高Q值的方法
1、从常见的接收机电路来看,磁性天线的输出就是高放或变频的输
入,高放级、变频级的输入阻抗会影响磁性天线的Q值,输入阻抗越
小,这种影响越大。所以,选用硅材料的高放、变频管,天线回路
的Q值大于选用锗材料的,选用场效应管的高放、变频级,其天线回
路的Q值大于硅管。但不管选用什么器件,其前提是要做到阻抗匹配。
2、选用11X0.07的纱包线时,其Q值比普通单股漆包线大150~200%
,选用27X0.07的纱包线时,其Q值增加的还会更多。
3、磁棒上的线圈位置靠近磁棒端部时,其Q值大于线圈在磁棒中间
位置时的Q值,当线圈为位于端面5~10mm处,Q值最大。把线圈分成
两段绕制(总圈数要增加原来圈数的根号2倍),分布在磁棒两端再
串联起来,其Q值还会增大2dB。
4、磁棒天线要远离金属物品,因为金属物品中的高频涡流损耗会
降低磁性天线的Q值。
(三)、提高磁棒天线接收效率
1、增加磁棒的截面,增加磁棒的长度,采用同样截止频率下的高
导磁率的磁棒。为了做这个试验,我在深圳的赛格和华强的电子市
场找了几个生产磁性材料的厂商,要求为我特制几条直径20mmX200
mm的磁棒,我愿意出100元特制一根磁棒,咳,厂家觉得利润太小,
死活不肯,走了几家都这样 ,气死我了。不过话又说回来,真有生
产磁性材料的厂商愿意生产的话,我愿代表网友们感谢他们。
当然还可以用若干扁磁棒粘成一根截面大的磁棒来使用,原理同上 。
2、采用两根直径10mmX200MM的磁棒,将天线线圈分成四段,分布
在两根磁棒上,具体圈数由试验决定,然后将四个线圈串联起来,
这样做也会提高磁棒的接收效率,改进接收效果。
三、天线与接收机的连接方式
在中波远程接收中,室外天线与接收机的连接也是非常重要的,这
个环节搞不好,那也是前功尽弃。远程接收时,外接天线与收音机
的连接最好采用下图的输入方式,这是因为:外接天线的阻抗是50
Ω左右,而LC并联谐振回路的等效阻抗是100KΩ以上,若天线直接
与收音机连接在A点,则会破坏LC回路的谐振,并降低天线回路的Q
值,使得收音机的选择性和灵敏度都降低了。
建议在进行中波远程接收时,外接天线与收音机的连接采用下面的
连接形式。
1、采用直接耦合时,天线接在距接地端2圈抽头处。
2、采用电感耦合时,L3约2~3圈,L4约10圈并加磁芯。
对于我们周围常常见到的收音机,有很大一部分具有天线插口,且
这些插口多数是SW和FM的外接天线插口,并不是中波(MW)的插口,
即使我们把外接天线接到了这些插口上,收听中波时并没有起作用。
在我手头的一大堆收音机中,SW7600G是一款适合用来远程接收中波
的收音机,当它的外接天线插口接入外接天线时,会自动切断内部
的磁性天线和拉杆天线,并且用它的本地/远程开关配合中波的远
程接收还是很方便的。
不管广大网友们手头用什么接收机或收音机,在实验中波的远程接
收时,要特别注意自己机器外接天线插口与机器内部的连接,必要
时,自己动手改造一下机器内部的天线连接插口。
我们经常见到的便携式收音机,主要是采用机内磁性天线和拉杆天
线进行接收的,生产厂家通常将收音机的增益做得很大,导致这样
的收音机动态范围很小,即使加接了不太长的室外天线,都会引起
收音机过载,尽管有的收音机加有本地/远程切换开关,但衰减的
范围有限,这样的收音机不适合用来搞远程接收。
德生的laofan和他们那个“恶霸”领导正在重新开发的《超动态、
宽频响优质晶体管调幅收音机》,用在中波的远程接收上,将是一
个非常好的选择。真切盼望德生人早日拿出这款收音机。
另外,为了防止收音机在外接天线时出现过载,我们还可以在天线
宽带的。依照同样原理,也可以在天线和收音机之间加入手动调谐
的天调,这些都有助于改善远程接收效果。广播论坛介绍了许多这
方面的资料,有兴趣的网友不妨找来一试。
写了这么多,仅仅是抛砖引玉,欢迎各位大虾把自己在中波远程接
收方面的经验也介绍出来,为我们的广播论坛添砖加瓦。
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