Antena Pana Ryszarda czyli czysty odbiór bez zakłóceń.

Interesując się od dłuższego czasu retro-radiotechniką, odnoszę wrażenie, że większość z nas skupia się głównie na samych odbiornikach, na zamkniętych w pięknych drewnianych czy bakelitowych skrzyneczkach cudach myśli technicznej. Na lampach i obwodach, spędzając wiele czasu na ich naprawach, ożywianiu czy strojeniu. Później następuję krótki czas, gdy to Radio żyje, próbujemy (przynajmniej ja) coś tam złapać, odebrać posłuchać. W większości przypadków na falach średnich, długich czy krótkich. Na długich jest PR1, na średnich oprócz Radio Romania udaje się coś tam, coś tam złapać. Na krótkich z przyjemnością słucham chińczyków. A to wszystko pośród przeogromnych zakłóceń, terkotów i innych uszom nie przychylnych dźwięków. Wszystko to zniechęca to i zamiast radia słuchać, odkładamy na półkę i po cichu (lub głośniej) klniemy, że: Panie przed wojną to był czysty ether. Oczywiście, że był. Ale nic nie stoi na przeszkodzie by z tego co mamy dzisiaj wyłowić możliwie wiele użytecznych dźwięków. I da się.

Przekonałem się o tym już w trakcie pierwszej wizyty u Pana Ryszarda w Dobczycach, który to prezentując mi pięknie odnowionego Blaupunkta, udowodnił że na falach długich jest co najmniej 6 (sześć) odbieranych stacji, a nie tylko jedna.  

Oraz, że poziom zakłóceń może być o wiele, wiele niższy. To nie była zasługa tylko super odrestaurowanego i zestrojonego odbiornika, ale niedocenianej anteny. Wstyd przyznać, ale wielu z nas stosuję antenę typu KD. Kawał Druta. No czasem rozciągnięty nawet podpięty do metalowego karnisza. Dalsza część pokazu instalacji antenowej odbyła się już na zewnątrz. 

Dobra antena to jest to.

Pan Ryszard obiecał mi kiedyś przy okazji zdradzić szczegóły tej antenowej magii. Ja, zajęty innymi sprawami – odłożyłem to na później, nie było priorytetem. Któregoś dnia otrzymałem tylko alert od Pana Ryszarda by koniecznie kupić pewien rdzeń ferrytowy na Allegro, bo jest dla tej konstrukcji bardzo konieczny, a rzadki i dostać trudno. Posłuchałem, w ciemno kupiłem. 

Zakupiony rdzeń ma AL 6500

Dopiero w trakcie ostatniej wizyty zostałem "wtajemniczony". Dodatkowo zostało mi poruczone by wiedzę, szkice i zdjęcia opublikować i spopularyzować – co niniejszym czynię.

Opis dotyczy najprostszej anteny – po prostu długiego drutu, z angielska mądrze nazwanego Long Wire (LW w skrócie), który od pionierskich czasów radia, po dzień dzisiejszy by „złapać falę” rozciągany bywa.

Opis budowy anteny z instrukcji radia Romans - skromny nad wyraz.

Całą sztuka w takim polowania polega na tym by zadbać by możliwie duża część sygnału użytecznego przez antenę pozyskanego wprowadzić do odbiornika, jednocześnie minimalizując wtrącanie się w tą transmisję wszelkiego rodzaju zakłóceń czy interferencji.

Na przód dwa słowa teorii:

Fizyka obwodów elektrycznych stanowi, że przekazanie energii z wyjścia obwodu poprzedniego na wejście kolejnego jest najefektywniejsza gdy jest równa impedancja samej anteny i obwodów wejściowych odbiornika. Co to jest ta Impedancja? W największym możliwym skrócie to taka oporność dla prądu zmiennego, też w omach wyrażana. Dla samej anteny zależy mocno od jej konstrukcji, długości, wysokości powieszenia oraz częstotliwości odbieranego sygnału. Możemy przyjąć, że będzie to w granicach od 200 do 700 omów. Na podobną wartość impedancji wejściowej były projektowane i budowane obwody wejściowe radioodbiorników. Więc teoretycznie nie ma problemu. 

Pomiar impedancji wejściowej Blaupunkta (był akurat na warsztacie) to potwierdza. Na zakresie fal długich impedancja wejściowa to kilkaset omów.

Ale problemem są zakłócenia. Sprowadzanie końca anteny LW  jako druta do gniazda antenowego odbiornika (nie zapominając o jego uziemieniu) powoduje, że na odcinku prowadzonym przez budynek i mieszkanie zbierze ona wszystkie możliwe radio-śmieci. Czy to od przewodów elektrycznych, którymi już dawno czysty sinus nie płynie, od wszelkich zasilaczy impulsowych, świetlówek, LED-ów czy innego śmiecącego elektronicznego sprzętu. 

No to pozostaje ekranować, doskonałym rozwiązaniem jest wynalazek z laboratorium Bell-a poczyniony w 1929 roku przez Lloyda Espenschieda i  Hermana Affela – kabel koncentryczny.

Lloyda Espenschied i  Herman Affel z kablami

 No tyle, że kable takie mają charakterystyczne i podstawowe własność jak tzw. oporności falowej w znanych wartościach 75om (antenowe) czy 50om (sygnałowe). Przesyłanie nimi sygnału z anteny do odbiornika bez odpowiedniej „obróbki” powoduje, że ogromna część sygnału użytecznego została by stracona, i to podwójnie. Raz przy niedopasowaniu antena- kabel, drugi raz kabel-obwody wejściowe.

Trzeba tą antenową impedancję dostosować do kabla. I tu w sukurs przychodzi nam transformator. Ale nie taki zwykły, tylko transformator w.cz., do którego to ten rdzeń potrzebny był. Transformator (każdy) oprócz transformowania napięć (a przez to i prądów), transformuje także impedancje podłączonych obwodów. O tyle inaczej, że z kwadratem przekładni (przekładni tj. stosunku ilości zwojów). Wiedza o tym użyteczna (jeśli nie konieczna) jest w przypadku transformatorów wyjściowych układów lampowych wzmacniaczy. Gdzie to impedancja głośnika (4 czy 8 omów) poprzez transformator (i kwadrat jego przełożenia) widziana jest przez lampę(-py) wyjściową jako kiloomy. Najlepsze rezultaty osiąga się wtedy, gdy jest ona równa impedancji lampy – ta sama fizyczna zasada.

Otrzymałem od Pana Ryszarda rysunki, szkice i dodatkowy materiał z poleceniem by udostępnić co niniejszym czynię. Zdjęcia były specjalnie przygotowane na spotkanie Towarzystwa Trioda. Nie udało się to zaprezentować. Niniejszym staramy się to teraz nadrobić. 

Pierwszy punkt, czasami najważniejszy – dobór miejsca na antenę.

 

Z jednej strony przyłącze - z drugiej antena. O ile tylko można.

Możliwie daleko od wszelkich przyłączy elektrycznych czy innych wszelkich instalacji. Wykorzystać (o ile się da) oddalenie i ekranowanie poprzez konstrukcję domu. Wiem, że mieszkańcy zabudowy wielorodzinnej w tym momencie poczuli się mocno pokrzywdzeni. Ja też.

 

Jeden rysunek i mnóstwo informacji.

Najpierw należy zbudować skrzynkę z transformatorem by chronić go przed wpływami atmosferycznymi. W plastikowym pudełku należy  umieścić transformator i zaciski. 

 

Gotowa skrzynka. Na zewnątrz zaciski do linki anteny i uziemienia, tak by było łatwiej to montować.

Zalecane sposób mocowania to powieszenie go na lince odciągu przeciągniętą poprzez poprowadzoną przez pudełko i wklejoną plastikową rurkę.  

Szczegóły na zdjęciach.

Szczegóły skrzynki transformatorowej i jej podłączenia.

Transformator nawijamy tak by miał przekładnię równą pierwiastkowi ze stosunku impedancji anteny (powiedzmy to 700om) do impedancji falowej kabla (tu najtaniej będzie zwykły, telewizyjny 75omowy). Z wystarczającą dokładnością możemy powiedzieć, że 700/75 to jest blisko 9-ciu, a z tego pierwiastek to 3. Ładne i równe.

Aby znaleźć liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego posiłkujemy się publikacją  Fabricating Impedance Transformers for Receiving Antennas John Bryant May 2001, który to radzi by użyć następującego wzoru:

Podstawiając założone 700om i 150kHz (zależy nam na też falach długich) otrzymujemy wartość indukcyjności uzwojenia pierwotnego 2,12 mH, stąd już znając AL rdzenia (u mnie 6500) można obliczyć ilość zwojów;

Mnie z wzoru wyszło ciut ponad 18. Zatem będzie 18 zwojów uzwojenia pierwotnego i 6 zwojów wtórnego będzie. Panu Ryszardowi wyszło 15 i 5, ale dla innych założeń. 

Uzwojenia.

Jak widać na zdjęciach i rysunkach dobrze jest wyjście transformatora zabezpieczyć iskrownikiem (po stronie wtórnej), tak by tak na wszelki wypadek ograniczyć możliwość przesłania przepięcia do domu. 

Jak na dłoni widać iskiernik.

Trafiają się stare odbiorniki ze spalonymi obwodami wejściowymi – była burza, a antena była podłączona – nieszczęście gotowe.

Już myślałem, że będzie trzeba drugi transformator przy odbiorniku budować, ale nie. Wystarczy w tym miejscu tzw. sztuczna antena, czyli układ dopasowujący impedancję kabla do odbiornika. Taki sam jak powinniśmy stosować prze strojeniu odbiorników z generatora w.cz. 

Chodzi o to by niska impedancja wejściowa, nie zdusiła sygnału na wejściu odbiornika. Straty mocy nie są już tak istotne. tłumią i sygnał i zakłócenia.

Antenę powiesić możliwie wysoko, robiąc odciągi i stosując izolację – do dzisiaj można nabyć odpowiednie kształtki już nie porcelanowe, ale równie użyteczne. 

Ponieważ antena cały czas pracuje mechanicznie (wiatr, temperatura czy inne czynniki), jeden z punktów mocowania należy wykonać jako obciążony ciężarkiem przez bloczek. Bloczek mocujemy do drzewa „ekologicznie” przy pomocy pętli z taśmy polipropylenowej, natomiast ciężarek zawieszamy na podwójnej lince co zapobiega jej rozkręcaniu się pod wpływem obciążenia. Ciężarek napinający antenę powinien posiadać zabezpieczenie przed upadkiem (komuś na głowę) w przypadku zerwania anteny. Pan Ryszard zakłada dodatkową  luźną pętlę z linki stalowej niezależną od pozostałej instalacji. W przypadku zerwania anteny ciężarek nie spadnie tylko zawiśnie na tej właśnie pętli. Asekuracja, widać lata spędzone wśród TOPR-owców, w łączności górskiej.

Ja pomału zbieram elementy do tej anteny, jak na razie na dłuższy pobyt w Bukowinie się nie zanosi. Drzewa jeszcze muszą podrosnąć by było o co linkę zawiesić. 

To nie widok na Tatry, ale na fale długie poprzez antenę Pana Ryszarda.

Ale może, ktoś z powyższych rad skorzysta. Jeżeli tak, to proszę się pochwalić rezultatami.