收音机中波磁棒天线的原理介绍和简单计算

girlexplorer

老衲现在一直想买根本用不着的电子产品，平板电脑，地面波接收etc，赶紧转移一下注意力。胡扯一下磁棒天线。
磁棒天线，虽然所有收音机书籍上都有，但是，老衲感觉没有一本书说清楚的，怎样计算更是丝毫没提。
以前老衲基本扯过，复习一下，温故而知新。

基础知识：磁棒天线=环形天线=线圈=电感。
                两个线圈放在一起，就是变压器。

一、磁棒天线的本质：
    磁棒天线就是一个标准的环形天线，同时也是一个标准的变压器。

二、磁棒天线的计算：
    计算，就是给定某个电台信号的场强，算出变频三极管be极之间产生的电压ube。

    算出了变频管be电压，后面的就是标准的三极管放大电路了，全部能算。
    （统一按1Mhz计算，1MHz的波长是300米，以下所有公式都是国际单位制，米、伏、赫兹、亨利...）

计算分两步。先算初级线圈感应出的电压e，再算初级感应电压e引起的变频管电压ube。

1、计算磁棒天线初级线圈感应出的电台信号电压e：
    这个简单，根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场产生电场，可以得出：
    e 约=（ 6*棒磁导率*初级圈数*棒截面积/波长）*场强。

    棒磁导率：对于MX400的磁棒，200mm长的棒磁导率约120, 100mm长的约60。
    例如，圈数60，棒直径10mm，长200mm，波长300米，场强1mv/m。
    则，e=6* 120 * 80 *3.14 *0.005 * 0.005 / 300 *1 = 0.011 mv。

2、计算e引起的变频管输入电压ube：
    因为磁棒天线是标准的变压器，所以，直接用变压器公式，可以得出：
    当初级次级圈数比 n=根号（6.28*f*L1*Q0 / rbe）时，ube最大。
    空载Q0大概100，rbe是变频管输入电阻，大概3000欧。L1是初级电感，大概300uH。
    n =根号（6.28*1*300*100/3000）=7.9

    此时，ube=e*Q0/(2*n) =0.011*100/(2*7.9) = 0.07mv =70uv

因此，场强1mv/m的电台信号，在变频管be极之间产生了70uv的电台信号电压。



补充内容 (2023-3-4 20:17):
更正一个笔误。e=6* 120 * 60 *3.14 *0.005 * 0.005 / 300 *1 = 0.011 mv

girlexplorer

老收音机，喜欢在外壳上留一个外接天线接口，外接天线通过一个小电容接在磁棒初级线圈上。

磁棒初级线圈的绕向不同，效果也不同。
一种绕向导致外接天线和磁棒天线的信号相加，接收效果变好。
另一种绕向导致信号相减，接收效果变差。

636单管机，磁棒天线若接收信号弱，需要再外接天线，也有可能外接天线和磁棒天线信号相减，效果变差的。

至于绕法a和绕法b，哪个是正解，哪个是错误，老衲以后再想。

ssffzz1

怎么直觉上不太对70uV，貌似中波收音机没那么高灵敏度。 线圈谐振的那部分呢？

girlexplorer

girlexplorer

ssffzz1 发表于 2023-3-4 00:28
怎么直觉上不太对70uV，貌似中波收音机没那么高灵敏度。 线圈谐振的那部分呢？

估计差不多吧。

girlexplorer

短波拉杆天线，如图：

老衲以前曾困惑了好一阵，以前试验与仿真计算不符。这应该是最佳短波接收电路，噪声极低。

短波高放场效应管2SK161的输入电压是多少？

L北斗

girlexplorer 发表于 2023-3-8 20:53
短波拉杆天线，如图：

老衲以前曾困惑了好一阵，以前试验与仿真计算不符。这应该是最佳短波接收电路，噪 ...

这个天线阻抗很低，Q值也很低，宽频带前置吧。

林健

girlexplorer 发表于 2023-3-4 20:16

灵敏度是以什么为参考？例如：1mV，磁棒接收到1mV后，是不是以喇叭可以清晰听到电台为标准？

girlexplorer

林健 发表于 2023-3-9 07:42
灵敏度是以什么为参考？例如：1mV，磁棒接收到1mV后，是不是以喇叭可以清晰听到电台为标准？

是的，基本上就是那样。

测量中波收音机灵敏度有三个要求，需同时满足。
1，没有机外电磁干扰 (灵敏度只能在屏蔽室测量)。
2，喇叭输出一定功率，袖珍机好像是5mw，大机大些。(也就是要求音量够)
3，喇叭输出的信号比噪声大20db。(也就是要求能听清说话声）

同时满足这三个要求的最小电磁波场强，就是限噪灵敏度。

如果屏蔽室测出的灵敏度是1mv/m，实际可能也啥都听不清，因为实际有机外干扰。电瓶车充电器旁边，收台就全是噪声。

girlexplorer

无限长密绕载流螺旋管的外部磁场是多少？

内部的好计算。但外部是多少，老衲以前一直没搞清。

线圈、电感啥的，就是载流螺旋管。

今天无意中看到了计算方法，零。

girlexplorer

girlexplorer 发表于 2023-3-8 20:53
短波拉杆天线，如图：

老衲以前曾困惑了好一阵，以前试验与仿真计算不符。这应该是最佳短波接收电路，噪 ...

如果电台信号电磁波强度 = 1mv/m，则短波高放场效应管栅源极电压约等于 1200uv。


如果短波用磁棒天线，不用拉杆天线，那么短波高放场效应管栅源极电压 = 多少 ？

林健

girlexplorer 发表于 2023-3-9 13:59
是的，基本上就是那样。

测量中波收音机灵敏度有三个要求，需同时满足。

谢谢，那么灵敏度还有环境原因，

girlexplorer

很多矿石机或短波收音机，拉杆天线或长线天线通过变压器接到调谐回路上，如图中变压器初级L1、次级L2。

L1圈数比L2多好，还是比L2少好？

老衲原以为如果L1圈数比L2少，则升压，信号增强。
计算和模拟恰恰相反，L1圈数越少，信号越弱，L1圈数越多，信号越强，和想象的相反。

但是，如果L1圈数比L2多，则很可能谐振频率过低，低于中波频率下限。而且，天线长度改变，谐振频率变化很大。
非常复杂，还与天线长度有关。

看样子，没有理想的接法，便携机最好的做法是，拉杆天线直接接到调谐LC上，不用变压器，也不通过小电容接LC。如同D1875收音机。
实测和计算，都发现天线拉长缩短，甚至外接长线天线，都不会导致LC严重失谐。

对于长天线的专业接收机，不怕麻烦，但求信号强，用变压器，且L1圈数比L2多。

感觉变压器是电工学中最麻烦的之一。比变压器更麻烦的只有中波三极管检波、FM超再生。

girlexplorer

girlexplorer 发表于 2023-3-13 01:56
很多矿石机或短波收音机，拉杆天线或长线天线通过变压器接到调谐回路上，如图中变压器初级L1、次级L2。

...

对于12v以下电池供电的收音机，拉杆天线或长线天线直接接在调谐回路上也许是可以的。(需做好防雷击措施)

注意：对于交流电源供电的收音机，不知道能否用这种接法。
如果出现故障，电路板带电，拉杆天线可能也会带电，带来危险。
如果发生雷击，也会带来危险。
天线和调谐回路之间用电容连接可能会降低这些风险。

电气安全老衲不懂。

总之，玩机要注意防雷击、防触电等。

liuhujlu

在不考虑天线感应信号微弱，内阻大的情况下，L1小于L2，升压是对的！

girlexplorer

短波磁棒，表面有灰白色的一层漆，老衲原来不知是啥作用，明显增加了制造成本。
无意中看到资料，可能是防潮涂料。

据说，镍锌铁氧体，孔隙较大，如果受潮，性能下降。如图中红线所示。

想想也是。铁氧体用在高频之关键，就是需要电阻率大，越大越好，电阻越大，越绝缘，涡流损耗就越小。
受潮以后，水分渗入磁棒，磁棒中的铁、镍等金属离子进入水分，电阻率大降，导电大增，涡流损耗大增。