Ottimizzazione dell'antenna radio AM

Question

Sono un noob RF e sto cercando di capire se l'ottimizzazione di un'antenna radio a cristalli AM (massimizzando la trasmissione del segnale dall'antenna al serbatoio LC) è pratico o addirittura sensato. Ecco uno schema del circuito con cui sto lavorando:

Finora il mio approccio è stato quello di trattare la mia antenna (teorica) (cavo lungo) come una linea di trasmissione e trattare il serbatoio LC come il carico della linea di trasmissione. Per mantenere le cose semplici, non ho considerato il caricamento dal diodo. Ho esaminato un po 'di letteratura sulla terminazione della linea di trasmissione / adattamento dell'impedenza, e sembra che ci sarebbe un valore di impedenza (implementato come un resistore tra l'antenna e il serbatoio) che massimizzerebbe la trasmissione del segnale a una data frequenza.

Ecco le mie domande:

1. Ha senso trattare l'antenna come una linea di trasmissione?
2. In caso affermativo, come viene calcolata l'impedenza caratteristica dell'antenna?
3. Aggiungendo un resistore di terminazione tra l'antenna e il serbatoio, farei un partitore di tensione perché "leggerei" la tensione tra il serbatoio e il resistore, ovvero è qui che collegherei il diodo. Questo potrebbe potenzialmente compensare i guadagni che potrei ottenere dall'adattamento di impedenza tra l'antenna e il serbatoio?
4. Sembra che l'ottimizzazione possa essere possibile solo per un'impedenza del serbatoio e, per estensione, per una lunghezza d'onda specifica. Quindi, qualsiasi progetto "ottimizzato" sarebbe in grado di ascoltare solo una stazione radio, e quindi non sarebbe utile anche se funzionasse. È corretto?

Grazie!

Answer 1

Generalmente non pensiamo alle antenne come linee di trasmissione, ma piuttosto carichi. In questo caso, il problema è progettare una rete di corrispondenza (serbatoio LC) per abbinare l'antenna al rilevatore di diodi / inviluppo (ricevitore). In questo caso, accoppiamento significa trasformare l'impedenza dell'antenna nel complesso coniugato dell'impedenza del ricevitore (o viceversa).

Lo strumento che vorresti utilizzare per questo è un grafico Smith. Vorrei usare ADS strumento di carta di Smith. Penso che tu possa ottenere una prova gratuita se non hai accesso.

1. Tratta l'antenna come un'impedenza Z = R + jX. R è una combinazione della resistenza alle radiazioni dell'antenna e della perdita ohmica. Nel tuo caso, X potrebbe essere negativo, il che significa che l'antenna sarà capacitiva.

2. L'impedenza Z dell'antenna è calcolata come qualsiasi altra rete (solo un po 'più arcana). In pratica, è possibile misurare il coefficiente di riflessione complesso (S11) utilizzando un analizzatore di rete e calcolare Z.

$$ Z = \frac{1+s_{11} }{1-s_{11}}$$Se non si dispone di un analizzatore di rete, alcune semplici antenne avranno formule analitiche ( esempio di dipolo corto ).

1. Aggiungere un resistore non è l'idea peggiore, ma potrebbe diminuire drasticamente l'efficienza della rete. In questo caso, guarderesti il ​​parametro S21 della rete corrispondente quando terminata dai carichi appropriati. Potrebbe compensare il guadagno di potenza ottenuto dall'abbinamento.

2. La tua analisi è corretta, la larghezza di banda della rete complessiva sarebbe molto piccola (questo è apposta!) Tuttavia, la tua cifra contiene la soluzione: cambiando il valore del condensatore variabile cambierà la frequenza di risonanza del serbatoio LC, che cambierà la frequenza della corrispondenza perfetta, che cambierà la frequenza della stazione radio.

Answer 2

Ancora un altro metodo per provare ad abbinare l'antenna al circuito del serbatoio sintonizzato è accoppiare induttivamente l'antenna all'induttore tramite una seconda serie di avvolgimenti, invece di collegarla direttamente alla giunzione del condensatore dell'induttore.

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