Einige Verwirrung über die grundlegende Antennentheorie und die Kristallfunkantenne

Ich würde mich auch freuen, wenn jemand erklären könnte, wie kleine Antennen langwellige Funkwellen empfangen können.

Jedes Stück Draht (sogar eine gerade gebogene Büroklammer) empfängt eine Funkwelle jeder Frequenz, aber es ist sinnvoll, ein gutes Signal zu erhalten, damit Rauschen und andere unerwünschte Phänomene deutlich reduziert werden. Dieser gesunde Menschenverstand bedeutet, dass wir die Empfangsantenne so gestalten können, dass das Signal maximiert wird, aber es ist nicht unbedingt ein Show-Stopper, sie kleiner zu machen; Sie werden wahrscheinlich ein kleineres Signal erhalten, aber das bedeutet nicht, dass es nicht funktionieren kann.

Eines der großen Dinge bei einem Kristallradio ist, dass die Antenne das Q des abgestimmten Kreises stören kann. Die Antenne hat eine Impedanz, die sie dem abgestimmten Schaltkreis präsentiert, und hier ist ein Beispiel von dieser Seite : -

Dies gilt für eine Monopolantenne und es wird angenommen, dass sie vertikal ist. Wenn die Antenne eine Viertelwellenlänge beträgt, stellen wir fest, dass die Impedanz rein resistiv ist und daher relativ leicht maximale Leistung liefern kann. Wenn die Antennenlänge 0,47 Wellenlängen beträgt, ist sie ebenfalls resistiv, hat aber eine wesentlich größere Impedanz.

Wenn wir bedenken, dass sich Ihre Frage auf "kurze" Antennen bezieht, können wir sehen, warum dies für ein Xtal-Funkgerät geeignet ist. Angenommen, die Antennenlänge beträgt 0,05 Wellenlängen, die Blindimpedanz würde die Dinge bei -j1000 Ohm dominieren, und dies ist praktisch, um eine zu starke Dämpfung des abgestimmten Kreises zu vermeiden.

Ein abgestimmter Parallelkreis weist im Resonanzzustand eine hohe Impedanz auf, und daher sollte jede Antenne, die diesen abgestimmten Parallelkreis speist, ebenfalls hochohmig sein - wenn eine Viertelwellenlänge verwendet würde, würde sie eine Impedanz von etwa 37 Ohm aufweisen und die Selektivität des abgestimmt Schaltung sehr schlecht.

Warum sind nicht beide Anschlüsse der LC-Schaltung mit zwei sehr langen Drähten verbunden, die proportional zur AM-Trägerwellenlänge anstelle von Erde sind?

Das wäre eine Dipolantennenkonfiguration und wird aus zwei Gründen häufig verwendet, jedoch nicht für xtal-Funkgeräte: -

• Sie benötigen zwei Antennen und haben möglicherweise wenig Platz. Diese Antennen (einzeln) müssen ziemlich weit voneinander entfernt sein, dh in verschiedene Richtungen zeigen, um das beste Nettosignal zu erhalten.
• Ihr Empfänger muss dann über eine zusätzliche Komponente verfügen, um ein symmetrisches Signal (ein Dipol erzeugt ein symmetrisches Signal) in ein asymmetrisches (oder unsymmetrisches) Signal umzuwandeln. Wenn Sie dies nicht getan haben, wird die Nähe Ihres Körpers die Antenne und die Abstimmung etwas aus dem Gleichgewicht bringen und alles noch schlimmer machen.

Grundsätzlich ist ein Monopol ein halber Dipol und erzeugt ein unsymmetrisches Signal gegen Masse: -

Der Nachteil ist, dass Sie vom Monopol nur die halbe Amplitude erhalten, aber auf der Plusseite gibt es einen leichten Anstieg des Antennengewinns gegenüber dem Dipol aufgrund der Art und Weise, wie das Strahlungsfeld geformt ist.

• Antennen oder "Antennen" sind im Prinzip so konzipiert, dass sie das gewünschte Signal maximieren und gleichzeitig das unerwünschte Signal so weit wie nötig zurückweisen.
• Das elektrische oder E-Feld eines empfangenen Signals wird in [V/m] oder [uV/m] gemessen und somit ist die Signalstärke bis etwa 1/10 einer Wellenlänge proportional zur Antennenlänge.
• Darüber hinaus müssen Impedanzänderungen mit den besonderen Impedanzinversionseigenschaften von 1/4 Stehwellen berücksichtigt werden
• Wenn die Größe geeignet ist, können Sie entweder eine 1/4-Wellenschleife oder einen 1/4-Wellen-Monopol oder einen 1/2-Wellen-Dipol wählen. Wenn der Monopol vertikal ist, wirkt seine Grundebene als Spiegelreflexion, um einem 1/2-Wellen-Dipol zu ähneln
  • Bei Schleifen ist die Signalstärke proportional zur Fläche der Schleife, also ist die Stärke proportional zur Anzahl der Windungen oder zum Quadrat der Drahtlänge oder des Durchmessers der Schleife. Größer ist also besser als kleiner mit mehr Windungen. Dies hat mit der Impedanz und dem Einfangen der E-Feldwellen zu tun

• In winzigen UKW-Radios ist eine große Schleifen- oder Langdrahtantenne jedoch unpraktisch, daher wird die Impedanz mit Ferritstäben erhöht und dann sind so viele Windungen wie möglich bei der kleinen Größe der beste Kompromiss. Bei einigen Designs wird das Erdungskabel der Ohrhörer zur vertikalen UKW-Antenne.

  • Diese sind immer noch gerichtet mit Signalnullen in der Richtung entlang der Drahtachse. Theoretisch, wenn ein Stub wie eine Glühbirne in alle Richtungen strahlen kann. Wir nennen dies die isotrope oder omnidirektionale Antenne mit Gewinn = 0 dBi, wobei i = isotrop ist. Vernachlässigt man Verluste, wird das Signal größer, wenn das Muster kleiner wird, so wie eine Linse oder ein Parabolreflektor das Licht aufhellt, steigt der Antennengewinn in dBi.

• Um die Selektivität oder Unterdrückung unerwünschter Signale zu verbessern, wird die Schleife mit einem variablen Kondensator abgestimmt, um einen LC-Resonator mit "konzentrierten Elementen" zu erzeugen.

  • Wenn es unpraktisch ist, eine 1/4-Wellenlänge zu erzeugen, ist das Signal nur proportional zur Schleifenfläche, und wir machen es selektiver, Rauschen zu unterdrücken, indem wir es mit einem Resonanzkondensator abstimmen. Dies ist der Fall für das alte AM-Radio mit glasgewickeltem Kristall. Sie können den Empfang jedoch verbessern, indem Sie einen langen Draht im rechten Winkel zur Quelle hinzufügen, um Signale in mehreren hundert Kilometern Entfernung zu empfangen.

• Eine großflächige Luftspulenschleife, die in alten AM-Radios zu finden ist, ist einer kurzen Ferritstabantenne mit vielen Windungen überlegen, aber dies ist der Kompromiss für eine kompakte Antenne.
• Da Schleifen niederfrequentes elektrisches Rauschen ableiten, ist dies für AM-Radios besser als ein Mono- oder Dipol für AM, aber wenn die Frequenz sehr hoch ist und das niederfrequente Rauschen eine so kurze Wellenlänge hat, ist ein Mono- oder Dipol wie FM ein langer Draht ausreichend für einfaches Radio, ist aber jetzt gerichtet, wobei die Null in die Richtung zeigt, in die es zeigt. .
• Ein /VHF/UHF-TV und 1/2-Wellen-Dipole mit vielen parallelen Elementen ist einfach und kostengünstig zu konstruieren
  • Diese vielen Halbwellendipole mit skalierten Längen erweitern die 1/2-Wellenbandbreite und werden als Yagi-Antenne für das Fernsehen bezeichnet. Dies reduziert auch die Strahlbreite, da es gleichzeitig die Verstärkung erhöht.

Man sollte zwischen zwei Arten von Antennen unterscheiden. Resonant und nicht resonant. Bei Langwellen und Mittelwellen wäre eine Resonanzantenne enorm lang. Daher muss man mit einigen zehn Metern Draht zwischen Außenwänden oder Bäumen auskommen. Dies ist nur ein Bruchteil der betrachteten Wellenlängen. Diese Antennen sind also nur Kondensatoren mit der Masse als anderer "Platte". Sie sind sogenannte „Wide Plate Gap“-Kondensatoren. In diesem Spalt können sich die elektromagnetischen Wellen bewegen. Die Antenne nimmt die elektrische Feldkomponente einer durchlaufenden Welle auf und führt diese elektrische Feldspannung in den Resonanzkreis ein.