Antena ferita AM - cum se face

[informer]

Asta ai citit?
http://kearman.com/bentongue/xtalset/29MxQFL/29MxQFL.html

 

"... about 77% of the maximum Q is attained with a core about 2.4 times the length of the solenoid "

 

[Vizitator]

La lumina zilei văd că eficienţa antenei este direct proporţională de fapt cu raportul L/Fi...

Iar folosirea Litz (liţă de radiofrecvenţă) are nişte raţiuni mai complicate.

Aici sunt explicaţiile, dar n-am eu timp de tradus

AnteneRec.pdf

Editat Ianuarie 7, 2019 de Vizitator

[Vizitator]

Tot ce s-a cam spus pe aici se referea la antena de recepţie cu ferită.

Dacă doreşti să construieşti nu ştiu ce altceva, atunci informaţiile de care ai nevoie

ar putea fi altele şi ... Scuze.

Acolo pare a fi doar un filtru FTS, fără vre-o legătură cu lucrul feritei în câmp EM.

Editat Ianuarie 7, 2019 de Vizitator

[puriu]

Cum se face? Cat mai bine. Depinde ce se urmareste. In primul rand ferita trebuie sa incapa in cutia receptorului. Daca este prea lunga se poate scurta, daca este prea scurta i se poate lipi inca o bucata. Cu cat ferita este mai lunga capteaza un flux magnetic mai mare si antena este mai eficace. In general se urmareste obtinerea unei tensiuni maxime la bornele bobinei atunci cand ferita se afla intr-un camp electromagnetic de o anumita intensitate (V/m pentru componenta electrica sau A/m pentru cea magnetica). Tensiunea este proportionala cu factorul de calitate Q a bobinei si cu inaltimea efectiva he a antenei. Aceasta din urma se calculeaza cu formula simpla: he = 2π•N•A•μe /λ in care N este numarul de spire, A este aria medie a unei spire, μe este permeabilitatea efectiva a miezului (raportul intre inductantele bobinei cu si fara miezul de ferita), iar λ este lungimea de unda a semnalului. Dimensiunile sunt in metri. Pentru antenele cu ferita pentru UL si UM inaltimea efectiva este de ordinul mm.

Pentru a maximiza μe bobina trebuie sa fie amplasata la mijlocul barei si sa aiba cca. 60% din lungimea acesteia, bara sa fie cat mai lunga, iar permeabilitatea feritei sa fie cat mai mare. Daca inductanta va fi reglata prin deplsarea bobinei, aceasta se scurteaza si se amplaseaza spre unul din capete. Daca se receptioneaza si UM si UL, cele doua bobine vor fi mai scurte si se amplaseaza obligatoriu catre ambele capete, cu reducerea inevitabila a inaltimii efective. 

Factorul de calitate Q a bobinei depinde de inductanta acesteia si de frecventa semnalului, de pierderile in bobina si in miez si de amortizarea datorata primului etaj al receptorului. Trebuie sa fie cat mai mare posibil. Q creste cand bara are sectiune mai mare si forma rotunda, carcasa bobinei are diametru mai mic, sarma are sectiune efectiva mai mare (sarma Litz cu multe fire) , iar ferita are pierderi mici.

he  creste cu frecventa, dar si pierderile in bobina si in ferita cresc cu frecventa. Printr-o atenta proiectare, pentru o banda larga cum este UM, se urmareste obtinerea unei eficiente maxime a antenei in milocul benzii si o scadere moderata a acesteia la capete.

Feritele rusesti sunt, probabil, cele mai bune pentru AM. Au permeabilitate mare (μ =400) si pierderi destul de mici.

 

 

[gauss]

Exista o infinitate de bobine care au aceeasi inductanta . Dintre ele , la radioreceptie ( circuite oscilante ) se promoveaza cele care asigura un Q ridicat , daca nu se impune altfel ( largime de banda ) .  Acesta se asigura si prin anumite modalitati de executie si anumiti conductori de bobinaj , urmarindu - se si alte caracteristici ( capacitate reziduala si rezistenta ohmica mica ) . De aceea am adus in discutie bobinaje de tip fagure sau "universal ", cu factor de forma avantajos . Acestea pentru frecvente radio corespunzatoare undelor medii ( si lungi ) .  Mi s - a raspuns ca tocmai acestea ar avea un Q redus ... Ma rog , fiecare trateaza radiotehnica dupa cum doreste ... , eu ma bazez pe experienta practica ( am facut sute de bobine radio ) si pe analiza solutiilor industriale ... comerciale sau profesionale . Teoria e inclusa . Rezultatele au fost pe masura ... 

Editat Ianuarie 7, 2019 de gauss

[Spitfire]

Pentru cine doreste teorie, recomand asta:

https://www.okazii.ro/antene-de-receptie-cu-ferita-v-i-homici-a192397748

[Vizitator]

Sau aici , dacă tot s-a încins tărâța ... și am luat-o binișor pe miriște :

http://www.radiolamps.ru/library/mrb/mrb-0721.html

[PINTI]

1 oră în urmă, Spitfire a spus:

Pentru cine doreste teorie, recomand asta:

https://www.okazii.ro/antene-de-receptie-cu-ferita-v-i-homici-a192397748

O am in pdf.  Cine vrea o distribui gratis pe mail.

Editat Ianuarie 7, 2019 de PINTI

[yo3fhm]

Luati de-aici! (19.77 MB, PDF)

 

[getbeget]

17 hours ago, Petrăchescu said:

La lumina zilei văd că eficienţa antenei este direct proporţională de fapt cu raportul L/Fi...

Iar folosirea Litz (liţă de radiofrecvenţă) are nişte raţiuni mai complicate.

Aici sunt explicaţiile, dar n-am eu timp de tradus

AnteneRec.pdf

Multumesc pentru link, din pacate limba rusa nu-mi e prietena.

Bineinteles ca Q e proportional cu L/fi. Ceea ce caut eu este cu ce factor e proportional.

LE: in PDF miue depinde (creste) cu cresterea raportului L/fi.

 

Bun, o sa fac un sumar despre ce vreau:

 

1. De ce vreau sa fie cat mai scurta bara:

a) ca sa incapa intr-o cutie anume;

b) daca influenta lungimii feritei la Q este de ordinul 20-30%, atunci voi alege bara mai scurta.

 

Exemplu 1: vreau o bobina de 200uH

i) pun o ferita de 60mm cu 10mm diametru: iese (sa zicem) un Q de 300 (mic, stiu, se poate mai bine).

ii) pun o ferita de 100mm cu 10mm diametru: iese (sa zicem) un Q de 359.

Concluzie: nu este semnificativ, voi alege ferita mai scurta.

 

Exemplu 2: vreau o bobina de 200uH - aceeasi bobina transportata pe noua ferita

i) pun o ferita de 60mm cu 10mm diametru: iese (sa zicem) un Q de 300.

ii) pun o ferita de 100mm cu 10mm diametru: iese (sa zicem) un Q de 486.

Concluzie: este semnificativ, voi alege ferita mai lunga.

 

2. De ce vreau litz-wire: teste (multe si detaliate) pe forumuri au aratat ca se obtine un Q de pana la 6-7 ori mai mare fata de cupru emailat simplu.

Concluzia: nu am argumente sa merg impotriva evidentului.

LE: In PDF se zice 1,5-2 ori mai mare Q la litz-wire.

 

3. De ce nu experimentez acum: pentru ca o sa fac cablajul dupa ce voi stii in ce cutie pun totul. E un fel de catel care vrea sa-si muste coada.

 

4. Daca se poate stii (din studii si/sau experimente) cat difera Q proportional cu raportul L/fi, atunci pot estima ce randament pot avea (a se citi accepta) de la o antena de X sau de Y mm lungime. Asta e ce vreau eu de la acest topic.

 

Din documentul lui Cezar (@yo3fhm, multumesc mult pentru PDF - este in studiu aprofundat acum) figura 13, se vede ca un maxim se obtina la cam 1,3 raportul de dimensiuni ale bobinei (nu ale feritei). Raport pe care l-am mai gasit si pe alt forum. Lungimea bobinei (fata de diametru) duce la scaderea Q. Aviz colegului @gauss cu exemplul de antena lipita, unde a bobinat 200mm pe o ferita de 250mm. Antena care a castigat desigur concursul la impresia artistica, dar a picat la performanta tehnica. E doar o gluma. Fara sa mentioneze, lipind cu superglue acele bucati de ferite a creat intrefieruri care au efect pozitiv (cat de pozitiv?) la Q.

 

Dupa cum se zice la PDF (multumim inca o data @yo3fhm) in antena sunt 2 campuri: unul intern si unul extern. Cel extern ar depinde exclusiv de ferita. Cat de mult in functie de raportul L/fi ramane de descoperit. Mai citesc.

 

Interesant citatul urmator - ce motive au fabricantii sa puna bobina acolo unde e cel mai ne-indicat? M-am mai mirat eu de asta pe pagina precedenta. Sa fie totusi motive economice?

.

 

Un link interesant: g3rbj.co.uk/wp-content/.../Web-The-Inductance-of-Ferrite-Rod-Antennas-issue-3.pdf.

 

LE: Adaugirile de text sunt facute dupa scrierea mesajului original (evident), dar nu am alterat mesajul original, ci doar am adaugat noul text.

Editat Ianuarie 7, 2019 de getbeget

[gauss]

"  Aviz colegului @gauss " ...

Nu mai emiteti si dvs . avize ... primesc destule . Macar alea sant imperative ... sa fac una sau alta , de obicei plati . Revenind la topic ... nu - mi foloseste la nimic avizul . Am scris mai sus de ce . Am depasit de mult etapa antenelor de ferita ... si nu numai unde medii AM . Am cel putin 20 de antene de ferita , cu bobinaje . Facute de fabrica ... nu stiu cat de corect si bine .  Pot face si eu bobine ... am materiale si experienta . N - or iesi asa stintifice , ca cea care va rezulta din topic , dar pentru necesitatile mele ar fi suficiente . Poate le evaluez in urma concluziilor de aici . Si cele de fabrica , si cele artizanale . Deci , topicul ... trei pagini despre o antena de ferita , inteleg ca si cu bobinaj ... despre care am aflat per ansamblu NIMIC . Toate materialele si parerile postate sant contradictorii , ambigue sau altfel , oricum defavorabil sau nefolositor . Pana acum ... , probabil vor apare pe parcurs rezultate corecte , care sa duca ( eventual ) si la o executie practica . Prevad un topic cu numar de pagini cu trei cifre . Inca n - am ajuns la dimensiuni geometrice , forma si materialul din care va fi executata antena . Probabil ferita , ca asa spune titlul . Apoi , bobinajul ... sarma , diametre , lungimi , material , izolatie , pasul spirelor , sens , dispunere etc . Sau nu ? ... oricum , urmaresc cu interes desfasurarea . Asa cum am mai scris , spor ... sant convins ca voi avea ( cel putin eu ) de invatat . Incerc sa nu mai intervin , doar daca sant pomenit ( citat ) ...

 

P.S. - multumesc colegilor care au postat materiale , sant interesante .

Editat Ianuarie 8, 2019 de gauss

[Marele Savant]

Eu tot asteptam sa vina Dl. Vax cu ceva edificator ca un bun teoretician cum este dumnealui, dar vad ca in ultimile zile e ocupat sa raspunda la postari din perioada interbelica, nu ne onoreaza cu prezenta!

[yo3fhm]

21 hours ago, getbeget said:

Bineinteles ca Q e proportional cu L/fi. Ceea ce caut eu este cu ce factor e proportional.

 

Salut! Ceea ce vrei tu sa faci aici, se cam numeste cercetare fundamentala. Si ca s-o faci, ai nevoie de ceva echipamente cu care sa faci mai multe serii de masuratori si apoi sa le sistematizezi intr-un tabel, dupa care sa tragi concluzii. Acestea vor fi valabile doar pentru un anumit tip de ferita, asa ca factorul respectiv, daca il vei determina, nu va fi "universal". 

Parerea mea e ca te straduiesti cam mult pentru scopul propus. Inteleg ca receptia o vei face in unde medii, si exceptand cazul in care vrei sa faci masuratori extrem de precise (pe care nu le poti face cu jucaria inghesuita in cipanul respectiv), atunci chiar nu are rost sa depui atat de mult efort.

 

21 hours ago, getbeget said:

1. De ce vreau sa fie cat mai scurta bara:

a) ca sa incapa intr-o cutie anume;

b) daca influenta lungimii feritei la Q este de ordinul 20-30%, atunci voi alege bara mai scurta.

 

Referitor la prima conditie, nu am ce sa comentez, e dupa cum dicteaza cutia

In ceea ce priveste punctul b), uite, am incercat sa te ajut, realizand niste masuratori in aceasta seara. 

Practic, am luat o bobina (realizata cu litz-wire) recuperata de la un radioreceptor pe unde medii si am masurat-o in mai multe ipostaze, cu ajutorul

unui impedantmetru de laborator (Tesla BM538) si a unui analizor vectorial (DG8SAQ VNWA3-E). 

Ambele instrumente le folosesc pentru anumite tipuri de masuratori. Spre exemplu, impedantmetrul Tesla BM538 este analogic si nu are o rezolutie deosebita, dar are sonda de impedanta mare (100Kohmi) cu care imi pot permite sa masor direct o bobina, stiind astfel ca nu va fi amortizata prea puternic.

Folosesc impedantmetrul atunci cand vreau sa determin frecventa de rezonanta proprie a unei bobine, capacitatea sa parazita si cand efectuez masuratori mai precise asupra Q-ului. 

Masurarea acestor proprietati cu ajutorul VNA-ului nu este la fel de precisa, datorita amortizarii pe care o introduce (porturi de 50 ohmi). Pentru precizie mai mare, ar trebui sa masor bobina in mod transmisie sau in monturi speciale - iar experienta de-a lungul unor ani m-a facut sa inteleg ca astfel de masuratori sunt rareori necesare. 

Ti-am facut precizarile de mai sus, asupra conditiilor de masura, ca sa le intelegi din start si astfel sa evitam discutii ulterioare .

 

Revenind la bobina, masuratorile pe impedantmetru arata ca aceasta are o capacitate parazita de aprox. 8.8pF . 

Impedantmetrul arata ca fiind introdusa la mijlocul unei bare de ferita lungi (17cm), inductanta este maxima cand bobina este plasata in centrul barei, si minima cand e plasata la una dintre extremele aceleiasi bare. 

Apoi am schimbat bara lunga de ferita, cu una mult mai scurta (5cm) recuperata de la un sistem de receptie al semnalului orar de la Mainflingen, pe 77.5 KHz.

Aceasta este si mai subtire putin, dar alta n-am avut pentru experiment, asadar am preferat s-o folosesc pe cea deja existenta.

 

Cateva masuratori mai sugestive, poti vedea in figurile de mai jos, ridicate de pe VNA.

Click pe poze pentru marire. In partea de jos a ecranelor ai simbolistica traselor:

- cu roz = faza modulului impedantei) 

- cu verde = inductanta bobinei ;

- cu albastru = Q-ul in sarcina al bobinei (repet, masuratoarea Q-ului in mod reflexie, cu ajutorul unui VNA, nu este o masuratoare relevanta, dar daca o repeti, poate indica totusi macar variatia acestuia, chiar daca cifra absoluta nu e corecta). 

 

Fig.1: Bobina plasata la una dintre extremele barei lungi de ferita

 

Fig.2: Bobina plasata la mijlocul barei lungi de ferita

 

Fig.3: Bobina plasata la mijlocul barei scurte de ferita

 

Rezultatele obtinute le-am rezumat in urmatorul tabel (toate masuratorile le-am raportat doar la 500 KHz):

 

 

Dupa cum observi, VNA-ul confirma ceea ce a vazut si impedantmetrul, respectiv ca inductanta e maxima cand bobina e plasata in centrul barei si minima cand se afla la una dintre extremele barei de ferita. Pe de alta parte, Q-ul este maxim cand am plasat bobina la una dintre extremele barei lungi. Tot din tabel s-ar putea deduce ca factorul de calitate Q depinde clar si de lungimea barei de ferita, fiind cel mai mic cand am folosit bara scurta de ferita. 

 

Referitor la intrebarea pe care ai pus-o legat de Q si de lungimea barei... hai sa calculam rezistenta de pierderi in circuitul echivalent serie, care e data de formula Rs = X_L/Q .

- ptr L=244 uH, rezulta X_L=766.6 ohmi; daca Q=114.5 (tabel), rezulta Rs=X_L/Q = 6.69 ohmi .

- ptr L=171 uH, rezulta X_L=537.2 ohmi; daca Q=134 (tabel), rezulta Rs=X_L/Q = 4 ohmi .

- ptr L=112 uH, rezulta X_L=537.2 ohmi; daca Q=96.4 (tabel), rezulta Rs=X_L/Q = 5.57 ohmi .

 

Evident ca circuitul cu pierderile cele mai mici va fi intotdeauna cel care va avea si cel mai mare Q.

La receptie, Q-ul mare te poate ajuta la selectivitate, dar daca folosesti circuitul prezentat, acela este de fapt un SDR, deci poti umbla la filtre, pe baza de DSP.

Si atunci, nu cred ca mai are rost sa te preocupi ca pui o bobina cu Q de 96 sau una cu Q=134 .

 

21 hours ago, getbeget said:

Lungimea bobinei (fata de diametru) duce la scaderea Q.

 

Concluzie destul de corecta. Cu cat ai o lungime mai mare a bobinajului, cu atat creste capacitatea parazita si de aici, scade Q .

 

Spor la proiect si toate cele bune!
Cezar

 

Editat Ianuarie 8, 2019 de yo3fhm

[informer]

YO3FHM, este de apreciat efortul pe care l-ai depus... mi-as dori ca atunci cand am o problema cineva sa-si dea atata silinta sa ma ajute. 

 

Editat Ianuarie 9, 2019 de validae

[getbeget]

3 hours ago, yo3fhm said:

La receptie, Q-ul mare te poate ajuta la selectivitate, dar daca folosesti circuitul prezentat, acela este de fapt un SDR, deci poti umbla la filtre, pe baza de DSP.

Si atunci, nu cred ca mai are rost sa te preocupi ca pui o bobina cu Q de 96 sau una cu Q=134 .

Bun, asta e ceea ce as fi tras si eu ca concluzie. Caci de la 96 la 114 nu se merita efortul sa fac cutia mai mare doar pentru receptia AM , fiind un receptor multibanda.

Variatia inductantei iarasi nu e semnificativa, cata vreme chipul radio accepta intre 180 si 450uH.

 

Multumesc mult inca o data! Nu as fi avut aparatura sa fac aceste teste in acest moment, iar experienta practica prezentata o voi accepta fara indoiala.

 

Dupa cum mi s-a sugerat, probabil ca o sa ma orientez catre o ferita rectangulara.