Receiving Ferrite Rod Antenna in Czech Language

Pro příjem DX stanic v nízkých krátkovlnných pásmech se, jak známo, používají antény typu Beverage, případně různé otočné směrové systémy a pod. Vysílací antény mají také, jak známo, většinou vertikální vyzařovací polarizaci. To ovšem není z hlediska příjmu optimální (zvýšené rušení atmosférou, případně jiná rušení, způsobovaná člověkem, tzv. man-made noice). Proto je výhodné mít pro příjem dobrou směrovou (a nízkošumovou) anténu. Toto byl důvod, proč jsem se pustil do konstrukce feritové přijímací antény, která přijímá magnetickou složku H elektromagnetické vlny.

Zatím se v mém QTH žádné relevantní rušení nevyskytuje. Ale co není, může bohužel být. Např. se jedná o různé „nabíječky“, levné plazmové TV přijímače, některé osobní počítače a sítě, různá neodrušená čerpadla a pod. Kolem roku 2005 jsem tento problém řešil v Praze, kde na 3,5 MHz bylo rušení běžně na úrovni S9 (tam to byly navíc také např. neodrušené výtahy). Nakonec jsem vyrobil a popsal rámovou přijímací anténu ( www.crk.cz – Radioamatérská technika, OK1DN: Rámová přijímací anténa 80 metrů). Výsledkem jejího použití byl pokles rušení o 3 až 4 S. V pásmu 80 metrů bylo možné přijímat i slabší radioamatérské stanice.

Začněme tedy pohledem do minulosti popisem magnetické rámové antény. Jedná se vlastně o radiotechnickou klasiku, známou a používanou již přes 100 let. Radioamatéři zpravidla ladí rám do rezonance na přijímaném kmitočtu. V principu lze však použít i anténu neladěnou. V literatuře lze nalézt podrobný matematický popis neladěného magnetického přijímacího rámu. Dále je uveden jen zjednodušený a upravený vzorec pro výstupní napětí na svorkách neladěného rámu, při dopadu (příjmu) elektromagnetické vlny. Rám je třeba provozovat v rovině kolmé k rovině země. Dalším předpokladem je, že přijímaná (dopadající) elektromagnetická vlna přichází ze směru rovnoběžném s rovinou země. Potom platí: U = K·(n·S·E·cosφ) / λ , kde K je zjednodušující součinitel (jeho obsah není důležitý pro tento článek), λ je délka přijímané elektromagnetické vlny, n je počet závitů rámu a S je jeho plocha. Z uvedeného vztahu je patrné, že maximální příjem (nejvyšší napětí U) obdržíme, pokud je rovina rámu shodná se směrem šíření přijímané elektromagnetické vlny (úhel směru příjmu je shodný s rovinou rámu, φ = 0). Horizontální přijímací charakteristika tohoto magnetického rámu je tedy pootočena o 90^o oproti známějšímu elektrickému dipólu. Ještě je třeba se zmínit o vztahu mezi intenzitou magnetického pole H a intenzitou elektrického pole E. Intenzita E [V/m] se měří snadněji než intenzita H [A/m]. Proto se pro výpočty napětí U na svorkách rámu používá (spíše používalo) E. K tomu se uvádí následující vztah: E = H·Z₀, kde impedance vakua Z₀ = 120π Ω.

Po tomto poněkud delším „historickém“, ale pro dobrou srozumitelnost tohoto článku snad vhodném úvodu do problematiky magnetických antén, přejděme nyní k principu feritové antény. Většinou se jedná o válcovou cívku s určitým počtem závitů, ve kterých se indukuje napětí vlivem magnetické složky H dopadající elektromagnetické vlny. Abychom získali co nejvyšší napětí, je do cívky vložena feritová tyčka – ferrite rod (tyčka bývá někdy podélně drážkovaná, kvůli snížení ztrát vířivými proudy). Ladicím kondenzátorem (paralelní rezonanční obvod) je naladěn přijímaný kmitočet. Tak vznikne feritová anténa (ferrite rod antenna). Ta se zejména používá na dlouhých a středních vlnách, někdy však i v krátkovlnném pásmu. Nevýhodou této antény je především její malá efektivní délka a tedy nízké indukované napětí. Pro krátkovlnné pásmo bývá proto nutné použít vhodný předzesilovač. Výhodou jsou však především její malé rozměry. I směrovost této antény (obdobné jako u elektrického dipólu, maximum příjmu kolmo na tyčku - úhel φ = 90^o ) bývá využívána v tzv. DF – direction finding – přijímačích (hledajících směr ke, zpravidla skrytému, vysílači - nulový signál je v ose tyčky). Dříve to u nás byly např. přijímače pro „hon na lišku“ v pásmu 80 metrů.

Mám za to, že pokud není k dispozici laboratorní přístrojové vybavení, je v radioamatérské praxi nutné anténu prostě „vybastlit“. Proto jsem také takto postupoval. Výsledek mého snažení, s feritovou tyčkou NiZn, z materiálu 61, s rozměry: délka 15.24 cm - průměr 1,27 cm, je vidět na přiloženém schématu zapojení feritové antény s předzesilovačem - pro příjem v pásmu 3,5 MHz (omlouvám se za náčrt rukou a anglický popis, ale snad to bude jasné). Cívka L je navinuta Cu smalt drátem o průměru 0,5 mm, 23 závitů po téměř cele délce feritové tyčky. Předzesilovač je osazen integrovaným obvodem (videozesilovačem) LT1227. Anténa s předzesilovačem je umístěna v elektrikářské plastové krabici pro venkovní použití, s krytím IP 66. Koax 50 Ω vede k TRXu v HAM shacku.

Závěr: 

1)

Feritová anténa v současnosti přijímá pouze evropské stanice. Když anténu nyní zkouším, je hluboké léto. Na DXy na 80 metrech bude třeba počkat do zimních měsíců. K omezení QRM od evropských stanic lze využít směrování.

2)

Vzdálenost blízkých zdrojů rušení bývá odhadem tak do sta metrů. V jejich signálech dominuje elektrická složka E . Při příjmu magnetické složky H feritovou anténou se elektrická složka E prakticky neuplatní. Elektromagnetická vlna rušení se zpravidla zformuje až ve větší vzdálenosti. Rušení, které přichází z větší vzdálenosti ve formě elektromagnetické vlny, již samozřejmě snížit nelze. Naštěstí však již bývá slabší. Lze využít směrování a také umístění antény v místě, kde je nejmenší rušení (zejména ve městech). Tímto typem antény je tedy možné rušení přiměřeně potlačit, obdobně jako rámovou přijímací anténou.

Schéma zapojení je nakresleno ve Photogallery - obr. 26