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发表于 2012-3-20 17:01:07
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中波广播的远程接收
纵观百年无线电广播史，中波广播可谓渊远流长，时至今日，仍然
长盛不衰，尽管短波广播可以跨地域，调频广播有着良好的音质，
但中波广播仍有着不可替代的地位。玩（儿）腻了短波和FM的接收，
换个口味，再玩（儿）中波的远程接收（MW-DXing），你会发现新
的乐趣。
玩中波的DXing并不是随便接上一个天线、拿来一台收音机就能奏效
的，下面几个问题要引起我们足够的重视，解决了这几个问题之后，
嘿嘿，中波的远程接收就容易得多了。
1、近场干扰
2、合适的天线
3、天线与接收机的连接方式
一、近场干扰
这里说的近场干扰就是指我们周围的电磁污染所造成的干扰。
1、近场干扰产生的产生原因
我们常见的家用电器，如微波炉、洗衣机、电视机等，电子调光照
明设备，还有采用开关电源供电设备的杂散辐射，由于这些机电产
品的电磁兼容（电磁辐射）检测不合格，或者是根本就没有经过出
厂检测（甚至是根本就不合格）就推向市场所造成。这种电磁污染
对低压电网造成的的影响最大，如果我们的无线电接收设备直接采
用交流电供电的话，除了产生讨厌的背景交流声，还有那在若干个
接收频点上出现的调制交流声。上述设备工作时的高次谐波还会通
过设备本身和供电线路辐射到空间，形我们常说的近场干扰。通过
用频谱仪来观测近场干扰，发现它的能量很小，频谱仪的接收天线
离开用电设备或离开供电线路（包括墙壁里敷设的供电线路）3～5
米时，近场干扰的场强已经小于一般电台的信号场强，若是离开十
米八米，基本上观测不到了，而且在室外测到的干扰，远远小于室
内。进一步观测得知，近场干扰的频谱主要是分布在中波段和短波
的中低段，VHF和UHF段基本观测不到。
网友们一定有这样的经历，夜晚时，后半夜的接收效果比前半夜好
。尤其是当我们的住宅小区停电时，我们会感觉到这时的接收效果
特别好，就连远方平时接收不到的电台也都收到了，而且中波、短
波效果都好，这些都证明了近场干扰对我们接收的影响是很大的。
2、中波接收时常用的抗近场干扰方法
1）采用电池为接收机供电，使接收机和供电电网达到物理上的隔
离，这也可以算是广义上的屏蔽。这种供电方式除了可以降低喇叭
里的背景交流声，还可以减少某些频率上的调制交流声。
2）采用室外天线的接收机，天线和接收机之间的馈线一定要使用
同轴电缆。作为馈线，主要是用来完成天线和接收机之间的信号传
递，同轴电缆是最佳选择。如果用普通导线当做馈线，那么这段导
线也起到接收信号的作用，一是改变了天线的方向图，二是破坏了
天线和接收机之间的阻抗匹配，三是这段导线的引下和接入室内部
分接收了近场干扰信号，而这一点正是我们最不希望的事情。
采用长线天线和拖线天线在室内接收时，也会发生发生第三种现象
。所以在近场干扰严重的环境，最好采用室外天线，用同轴电缆引
入接收机。
二、适合中波远程接收的天线
电磁污染形成的近场干扰，主要是以电场形式的能量为主，而磁场
部分的能量却很小。根据这个道理，我们使用磁性天线和环行天线
（一定要低阻环型天线）就能抑制这些干扰，而且又能接收来自远
方的信号。我们完全可以自制室外环型天线来满足我们的需要。
1、环型天线
环型天线大致分为两种，一种是谐振选频型，一种是宽带型。从其
接收效果来看，谐振型好于宽带型，它的效果相当于在接收机前增
加了一级无源调谐高放。选频型的天线特点是：环型天线就是LC并
联谐振选频回路中的电感（L）单元，由于需要经常调节电容（C）
来选频接收，所以这种天线比较适合室内使用，而室内型的天线一
般都不适合远程接收，如果把这种天线做成室外型，采用遥控方式
来调节电容（C）值，一来会增加制作时的难度，二来受分布参数影
响会降低谐振选频效果。
宽带型天线的特点是：环型天线只起接收磁场分量的信号，回路中
没有选频元件，是宽带低阻型天线，等效阻抗大约在300Ω。
实际制作时，选用Φ10～20mm铜管（铝管），可用分体空调的冷却
管，绕成直径800～1000mm的空心线圈2～3圈，圈与圈之间用几块木
块或塑料泡沫块定位固定，整个天线再固定在一根木杆上，线圈的
头和尾相隔100mm，接阻抗4：1变换，平衡/不平衡转换的巴仑，巴
仑另一端接50Ω同轴电缆引到接收机， OK了。
这种天线没有调谐元件，特别适合做成室外型使用，最适合用在中
波段的远程接收（MW DXing），如果将这样的几个环型天线组合成
天线阵，接收效果还会有进一步的提高。
2、环型天线阵
将上面介绍的环型天线按2个，4个，8个，16个的数量组合在一块，
就形成了不同的天线阵。天线阵的各个单元可以组成垂直天线阵，
也可以组成水平天线阵，从抗干扰和远程接收的角度来看，水平天
线阵更适合一些。两单元天线阵请见下图。
垂直天线阵方向图
水平天线阵方向图
多单元磁场型天线的连接与电场型的天线稍有不同。我这里多说一
点大家就容易明白了。
1）、对于电场型天线，我们以半波振子（λ/2）天线为例，将两个
振子单元组合成天线阵。当两个振子垂直排列时（就是指振子上下
排列），振子馈电点的间隔距离为λ/2。水平排列（是指振子平行
排列）时，两个振子馈电点间隔为λ/4。当接收频率为150MHz时
（VHF段），λ为2米，λ/2=1米，λ/4=0.5米。当接收频率为15MHz
时（HF段），λ=20米，λ/2=10米，λ/4=5米。当接收频率为1000
KHz时（MW中波），λ=300米，λ/2=150米，λ/4=75米。
可见，我们制做的环型中波天线阵，无论如何不能采用上面的计算
结果来连接。一是我们家里没有那么大的场地，二是这么长的连接
电缆会把天线收到的信号损耗掉。我们进一步分析可以知道：电场
型天线是利用振子的几何长度和工作的无线电信号波长发生谐振来
感应无线电信号，只有发生谐振的频率才能在所有频率中感应出信
号的最大值，离开谐振频率越远的频率，感应出的信号越小。所以
电场型天线是窄带型天线（当然，特殊制做的天线可以是宽带的）。
工作于不同频段的电场型天线振子（DP、GP天线）或天线长度（长
线天线）要有合适的几何长度才会有最佳的接收效果。
2）、磁场型天线是靠无线电信号磁场分量的磁力线穿过闭合回路来
感应出信号，不存在谐振问题，所以磁场型天线是宽带型天线，工
作频率可以从LW～UHF。但是同一个天线在不同频率段的效率是不同
的，MW段效率高，SW段效率低，UHF段的效率更低。还有，环形天线
的直径大，效率高。直径小，效率低。
3）、另外，我们再进一步分析还知道：磁场型天线材料的直流电阻
越低越好，也就是制做环型天线的导线材料粗一点好。如果制做环
型天线的导线材料比较细，会导致直流电阻大，这时的环型天线既
接收了磁场分量信号也感应了电场分量信号，它的抗近场干扰的作
用也就降低了。
4）、为了解决这个问题，我们LEOWOOD、True EMI网友在广播论坛
上介绍了他们自制的环型天线，南霸天SHWX重点介绍了AOR公司的
LA-320天线，这些天线就解决了上面的问题，他们是这样处理的：
把金属管制成环型（其实环型天线制成方型或别的形状也一样，只
是在周长一定时，圆型的面积最大，穿过的磁力线也最多，感应的
信号也大，同时又符合材料工程学的要求），金属环开口，里面穿
入导线当接收天线，金属环起到屏蔽掉电场信号的作用（其原理见
俺以前写的另一篇拙文《关于无线电设备的电磁屏蔽》），里面充
当天线的导线只感应磁场信号。
综上所述，环型天线振的两个单元距离不必满足特定波长关系。我
们这样连接：水平排列环型单元的天线阵，两单元中心间隔d=3R（
R=环的半径）就可以了，用同样长度的300Ω扁平电缆（约2R长）两
条，分别接在两个环型单元上，注意同铭端的接法，两条电缆的另
一端并联在一起，然后接在Bulun（巴仑）的平衡输入端。也可以
用同样长度的稍粗一点的导线绞在一起来代替扁平电缆。连接方法
同上。
Bulun的接线方法如下图所示：
我们再来设计天线阵使用的Bulun：Bulun实际上就是一个信号传输
变压器。我们已经知道环型天线的等效阻抗约300Ω，两个并联在
一起后的阻抗为150Ω，再接在Bulun的输入端。连接Bulun输出端的
同轴电缆为50Ω。根据变压器阻抗变换的公式，Ri=N*N*Ro，N=变压
比，也是输入端和输出端线圈的圈数比。上述问题中，Ri=150Ω，
Ro=50Ω，变压比的平方为3，开方后，求出变压比约为1.7，图中a
和b是输入线圈，c是输出线圈。我们取a、b线圈各为9圈，则有，
c＝9/1.7≈5圈。我们用φ0.5～1.0的漆包线或其它绝缘导线,同方
向并绕或间绕线圈,a、b各9圈，c5圈。处理好线头，密封好Bulun，
引出接线，OK了。
3、磁性天线
磁棒天线也是环型天线的一种，我们可以把它看成是缩小的环型天
线。磁棒上的线圈就是LC并联谐振回路的电感元件L,通过改变可变
电容(或改变变容管的电压),来达到选频的目的。在我们现代的普通
收音机里，中波的接收大多数是采用磁棒天线，由于受到收音机体
积、性能、成本和产品定位的消费群体的限制，导致普通收音机的
磁型天线不适合用来做远程接收。但是我们可以采用下面介绍的方
法对自己手头收音机的磁棒天线进行改造，如果改造的比较好，也
能使普通收音机提高中波的接收性能，这在某种程度上也能满足中
波的远程接收。
这里我们需要强调的是：改造磁性天线的目的，一是提高LC并联谐
振回路的Q值（品质因数），二是要提高磁棒天线的接收效率。
（一）、磁性天线的特点
Q值是表征LC回路选频特性好坏的指标，Ｑ=２πｆＬ/r=Ｘ/r。磁性
天线的Q值越大，可以使输入回路的选择性越好，可以使对应谐振频
率的感应电动势也越大，如下图所示。
1）、谐振选频电路可以看成是一个无源放大器,它的放大倍数由谐
振回路的Q值来决定,这种放大器不但不会引入额外噪声,反而会增大
信噪比，增大的信噪比也由Q值来决定。
2）、我们使用的磁性天线有这样的特性：线圈当中使用的铁氧体材
料都有规定的使用频率(ｆ。)，有着对应频率下的导磁率(μ)，这
由铁氧体的制做材料和配方有关。当接收频率升高时，导磁率大的
铁氧体损耗要增大，导致磁性天线的Q值下降，使得磁性天线的选择
性和灵敏度都下降了。为了保持足够高的Q值和接收效果，在接收频
率较高时还是要采用低导磁率的磁棒。
3）、我们来进一步说明上述问题，MXO-400中波磁棒在频率ｆ=1M时，
μ=400，线圈的Q值可以做到200，NXO-40短波磁棒在频率ｆ=10M时，
μ=40，线圈的Q值也可以做到200。我们将MXO-400中波磁棒用在
ｆ=10M时，μ值下降到了40，由于铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗急
剧增加，导致Q值下降，这时线圈的Q值下降到了30左右，使收音机
的选择性和灵敏度都大大降低了。反过来时，将NXO-40磁棒用在中
波ｆ=1M时，由于其μ值小，要将线圈圈数增加(加大Ｌ)才能谐振在
中波频率上，但增加圈数会使Q值下降，还会使选择性和灵敏度降低。
所以，中短波磁棒不能通用。
随着材料科学和加工工艺的进步，现在的中波磁棒的μ值可以达到
2000了，而且损耗更小，已经有MXO-400、MXO-800、MXO-1600、
MXO-2000系列产品了。
（一）、提高Q值的方法
1、从常见的接收机电路来看，磁性天线的输出就是高放或变频的输
入，高放级、变频级的输入阻抗会影响磁性天线的Q值，输入阻抗越
小，这种影响越大。所以，选用硅材料的高放、变频管，天线回路
的Q值大于选用锗材料的，选用场效应管的高放、变频级，其天线回
路的Q值大于硅管。但不管选用什么器件，其前提是要做到阻抗匹配。
2、选用11X0.07的纱包线时，其Q值比普通单股漆包线大150～200％
，选用27X0.07的纱包线时，其Q值增加的还会更多。
3、磁棒上的线圈位置靠近磁棒端部时，其Q值大于线圈在磁棒中间
位置时的Q值，当线圈为位于端面5～10mm处，Q值最大。把线圈分成
两段绕制（总圈数要增加原来圈数的根号2倍），分布在磁棒两端再
串联起来，其Q值还会增大2dB。
4、磁棒天线要远离金属物品，因为金属物品中的高频涡流损耗会
降低磁性天线的Q值。
（三）、提高磁棒天线接收效率
1、增加磁棒的截面，增加磁棒的长度，采用同样截止频率下的高
导磁率的磁棒。为了做这个试验，我在深圳的赛格和华强的电子市
场找了几个生产磁性材料的厂商，要求为我特制几条直径20mmX200
mm的磁棒，我愿意出100元特制一根磁棒，咳，厂家觉得利润太小，
死活不肯，走了几家都这样 ，气死我了。不过话又说回来，真有生
产磁性材料的厂商愿意生产的话，我愿代表网友们感谢他们。
当然还可以用若干扁磁棒粘成一根截面大的磁棒来使用，原理同上 。
2、采用两根直径10mmX200MM的磁棒，将天线线圈分成四段，分布
在两根磁棒上，具体圈数由试验决定，然后将四个线圈串联起来，
这样做也会提高磁棒的接收效率，改进接收效果。
三、天线与接收机的连接方式
在中波远程接收中，室外天线与接收机的连接也是非常重要的，这
个环节搞不好，那也是前功尽弃。远程接收时，外接天线与收音机
的连接最好采用下图的输入方式，这是因为：外接天线的阻抗是50
Ω左右，而LC并联谐振回路的等效阻抗是100KΩ以上，若天线直接
与收音机连接在A点，则会破坏LC回路的谐振，并降低天线回路的Q
值，使得收音机的选择性和灵敏度都降低了。
建议在进行中波远程接收时，外接天线与收音机的连接采用下面的
连接形式。
1、采用直接耦合时，天线接在距接地端2圈抽头处。
2、采用电感耦合时，L3约2～3圈，L4约10圈并加磁芯。
对于我们周围常常见到的收音机，有很大一部分具有天线插口，且
这些插口多数是SW和FM的外接天线插口，并不是中波（MW）的插口，
即使我们把外接天线接到了这些插口上，收听中波时并没有起作用。
在我手头的一大堆收音机中，SW7600G是一款适合用来远程接收中波
的收音机，当它的外接天线插口接入外接天线时，会自动切断内部
的磁性天线和拉杆天线，并且用它的本地/远程开关配合中波的远
程接收还是很方便的。
不管广大网友们手头用什么接收机或收音机，在实验中波的远程接
收时，要特别注意自己机器外接天线插口与机器内部的连接，必要
时，自己动手改造一下机器内部的天线连接插口。
我们经常见到的便携式收音机，主要是采用机内磁性天线和拉杆天
线进行接收的，生产厂家通常将收音机的增益做得很大，导致这样
的收音机动态范围很小，即使加接了不太长的室外天线，都会引起
收音机过载，尽管有的收音机加有本地/远程切换开关，但衰减的
范围有限，这样的收音机不适合用来搞远程接收。
德生的laofan和他们那个“恶霸”领导正在重新开发的《超动态、
宽频响优质晶体管调幅收音机》，用在中波的远程接收上，将是一
个非常好的选择。真切盼望德生人早日拿出这款收音机。
另外，为了防止收音机在外接天线时出现过载，我们还可以在天线
和收音机之间加接带通滤波器，二阶滤波器优于一阶的，窄带优于
宽带的。依照同样原理，也可以在天线和收音机之间加入手动调谐
的天调，这些都有助于改善远程接收效果。广播论坛介绍了许多这
方面的资料，有兴趣的网友不妨找来一试。
写了这么多，仅仅是抛砖引玉，欢迎各位大虾把自己在中波远程接
收方面的经验也介绍出来，为我们的广播论坛添砖加瓦。 |
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发表于 2012-3-16 08:39:37
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