Optimierung der AM-Funkantenne

Question

Ich bin ein RF-Noob und versuche zu verstehen, ob die Optimierung einer AM-Kristallfunkantenne (Maximierung der Signalübertragung von der Antenne zum LC-Tank) praktisch oder sogar sinnvoll ist. Hier ist eine schematische Darstellung der Schaltung, mit der ich arbeite:

Mein bisheriger Ansatz bestand darin, meine (theoretische) Antenne (langes Kabel) als Übertragungsleitung und den LC-Tank als Last der Übertragungsleitung zu behandeln. Um die Dinge einfach zu halten, habe ich nicht daran gedacht, durch die Diode zu laden. Ich habe ein wenig Literatur über den Abschluss / die Impedanzanpassung von Übertragungsleitungen durchgesehen, und es scheint, dass es einen Impedanzwert (implementiert als Widerstand zwischen Antenne und Tank) gibt, der die Signalübertragung bei einer bestimmten Frequenz maximiert.

Hier sind meine Fragen:

1. Ist es sinnvoll, die Antenne als Übertragungsleitung zu behandeln?
2. Wenn ja, wie berechnet sich die charakteristische Impedanz der Antenne?
3. Wenn ich einen Abschlusswiderstand zwischen Antenne und Tank hinzufüge, würde ich einen Spannungsteiler herstellen, weil ich die Spannung zwischen Tank und Widerstand "ablesen" würde, dh hier würde ich die Diode anschließen. Würde dies möglicherweise die durch die Impedanzanpassung zwischen Antenne und Tank erzielten Gewinne ausgleichen?
4. Es scheint, dass eine Optimierung möglicherweise nur für eine Tankimpedanz und im weiteren Sinne für eine bestimmte Wellenlänge möglich ist. Jedes "optimierte" Design kann also nur einen Radiosender hören und ist daher selbst dann nicht nützlich, wenn es funktioniert. Ist das korrekt?

Vielen Dank!

Answer 1

Im Allgemeinen betrachten wir Antennen nicht als Übertragungsleitungen, sondern als Lasten. In diesem Fall besteht das Problem darin, ein passendes Netzwerk (LC-Tank) zu entwerfen, um Ihre Antenne an den Dioden- / Hüllkurvendetektor (Empfänger) anzupassen. In diesem Fall bedeutet Matching, dass Sie die Impedanz der Antenne in das komplexe Konjugat der Impedanz des Empfängers umwandeln (oder umgekehrt).

Das Werkzeug, das Sie dafür verwenden möchten, ist ein Smith-Diagramm. Ich würde ADS Smith Chart Tool verwenden. Ich denke, Sie können eine kostenlose Testversion erhalten, wenn Sie keinen Zugriff haben.

1. Behandeln Sie die Antenne als Impedanz Z = R + jX. R ist eine Kombination aus dem Strahlungswiderstand der Antenne und dem ohmschen Verlust. In Ihrem Fall kann X negativ sein, was bedeutet, dass die Antenne kapazitiv ist.

2. Die Impedanz Z der Antenne wird wie bei jedem anderen Netzwerk berechnet (nur etwas arkaner). In der Praxis können Sie den komplexen Reflexionskoeffizienten (S11) mit einem Netzwerkanalysator messen und Z zurückrechnen.

$$ Z = \frac{1+s_{11} }{1-s_{11}}$$Wenn Sie keinen Netzwerkanalysator haben, verfügen einige einfache Antennen über Analyseformeln ( Beispiel für einen kurzen Dipol ).

1. Das Hinzufügen eines Widerstands ist nicht die schlechteste Idee, kann jedoch die Effizienz des Netzwerks erheblich beeinträchtigen. In diesem Fall würden Sie den Parameter S21 des passenden Netzwerks betrachten, wenn er durch die entsprechenden Lasten beendet wird. Dies kann den Leistungsgewinn ausgleichen, den Sie durch das Matching erhalten.

2. Ihre Analyse ist korrekt, die Bandbreite des gesamten Netzwerks wäre sehr klein (dies ist absichtlich!). Ihre Abbildung enthält jedoch die Lösung: Durch Ändern des Werts des variablen Kondensators wird die Resonanzfrequenz des LC-Tanks geändert, die sich ändert Die Frequenz der perfekten Übereinstimmung, die die Frequenz des Radiosenders ändert.

Answer 2

Ein weiteres Verfahren, um zu versuchen, die Antenne an den abgestimmten Tankkreis anzupassen, besteht darin, die Antenne über einen zweiten Wicklungssatz induktiv mit dem Induktor zu koppeln, anstatt sie direkt mit dem Induktorkondensatorübergang zu verbinden.

Sehen: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Inductively_coupled_crystal_radio_circuit.svg