关于为无线电接收器提供自由能量。方案、说明

关于向无线电接收器提供免费能量。无线电电子电气工程百科全书

免费技术库

也许是由于可充电电池和电池组价格的上涨，或者可能是由于其他原因，但最近广播听众对利用来自强大广播电台的辐射的“自由能”为广播接收器供电的问题的兴趣大大增加。在许多期刊中，出现了有关“大声说话”探测器设备的报告，以及有关在电话上工作的接收器的报告，该接收器由一些强大的广播电台的磁场供电，从其他功率较弱的电台接收节目。由于这种现象的原因在某种程度上笼罩在神秘之中，并且文献中提供了最令人难以置信的电路解决方案，借助这些解决方案据说可以获得更令人难以置信的结果。

本文的目的是帮助对这个问题感兴趣的无线电爱好者从客观的角度来理解它，并真正评估由强大无线电台的“自由能源”供电的无线电接收机的能力。接收器本身的最佳检测和构造问题应在以下文章之一中考虑。

众所周知，无线电接收机天线中发射无线电台的场感应的电动势可由以下公式确定：ε = E*h_д，其中 E 是接收点无线电台的场强，h_д 是天线的有效高度。然而，我们需要最大化的不是 EMF，而是提供给检测器的接收信号的功率，其输入电阻 Rin 取决于其电路、负载电阻，并且在某种程度上取决于感应 EMF 的大小在天线中。由于进入探测器的信号功率 P = U * I（其中 U 是提供给探测器的电压，I 是流过探测器的电流），并且输入电阻 R_凛 = U/I，那么您可以通过改变探测器的输入阻抗、选择不同的与天线匹配的方案以及增加探测器上的电压、减小电流，反之亦然来最大化功率。

另一方面，众所周知，当源（天线电路）的有源电阻等于负载的输入电阻（即 R）时，源（天线电路）向负载（检测器）提供最大功率。_А = R_凛，并且通过包含不同符号的电抗来补偿电抗。这些都是电源与负载匹配的常见条件，那么在实际情况下如何实现呢？

最强大的无线电台在长波和中波范围内运行。湿土、淡水，甚至海水，在这些频率下都具有导体的特性，其中传导电流远大于位移电流。结果，水平极化波在地球表面附近显着减弱。因此，垂直极化波用于广播，由垂直桅杆发射 - 具有或多或少发达的水平部分和良好接地的天线。

长波和中波天线的设计问题早在三十年代就已得到解决，并在四五十年代的教科书中详细介绍，这也解释了文章末尾引用的文献的“古老性”。

关于为无线电接收器提供自由能
图。 1

接地垂直天线的示意图如图1a所示。这种天线发射的自身（谐振）波长（回想一下，它被认为是 XT1 连接器上的电阻处于活动状态的频率下的波，等于四分之一波非对称振动器的电阻，即 ~ 37 欧姆） λ₀=4*我_Д，有效高度h_д=2I_А/π。在业余条件下，几乎不可能建造四分之一波垂直天线，因为它太高，因此 L 形（图 1，b）和 T 形（图 1，c）天线通常使用，其中参数 λ₀= KI_Д，我在哪里_А = h + 我_Г，K为系数，其值可由表确定：

天线	К
L 形带 I_Г, < h	4,5 5 ...
L 形带 I_Г, > h	5 6 ...
T 形带 I_Г, > h	6 8 ...
伞	6 10 ...

人们可能会推荐一种具有 3-4 个水平波束与垂直部分在一点连接的伞形天线，但是，由于设计的复杂性，这种天线很少使用。

只有天线的垂直部分参与接收无线电波，而水平部分则执行电容负载的功能，增加其自身的波长和有效高度。水平部分越发达，h 关系越准确_д = h，天线本身效率更高。

大多数情况下，天线接收到的信号波长大于天线自身波长 λ >λ₀，其电阻是复数 (Za) 和活性 (R_Σ) 和反应性 (X) 分量，由以下公式确定：

Z_А=R_А -jX;
R_Σ = 1600（小时_д/λ)²;
X = W*ctg(πλ₀/λ),

其中 W 是天线导线的波阻抗，约为 450 ... 560 欧姆。

关于为无线电接收器提供自由能
图。 2

为了补偿天线的容阻，在其电路中加入了电感（延长线圈），天线的等效电路如图2所示。 XNUMX、现在可以计算天线发射到负载（探测器）的功率了，我们暂时不考虑其电路中的损耗。如果探测器的输入电阻等于天线电阻R的有源分量_凛=R_Σ 负载中的功率最大且等于

Р₀= (ε/2)²/R_Σ.

将 ε 和 R 的表达式代入该公式_Σ，得到

P₀= E² h_д² λ² /（4*1600*小时_д²) = E² λ² / 6400

我们推导的公式确定了理想无损天线中无线电台场可以感应的最大功率。有趣的是，这个功率并不取决于特定天线的尺寸和设计。从上述内容可以得出以下结论。

- 使用“免费能源”为接收器供电的可能性仅取决于接收地点无线电台的场强；
- 最好接收长波和超长波；
- 为了有效接收，需要匹配探测器和天线的有源电阻，以及补偿天线的电抗。

例如，让我们计算一下工作频率为 171 kHz (λ = 1753 m) 且强度为 20 mV/m 的无线电台的长波场可以在天线中感应出的最大功率，这种情况在许多地区都会出现莫斯科地区甚至边界之外：

Р₀= E.²*λ²/6400 =0,02² * 1753² /6400=0,19 瓦。

该功率足以满足大多数便携式接收器的大声讲话操作，因为它相当于 9 mA 电流下的 Upit = 20 V。

不幸的是，实际情况远非理想。事实上，在天线电路中存在一个损耗电阻R_п，由天线导线的电阻、匹配线圈L的有源电阻（图2）和接地电阻组成。这种天线的效率由以下表达式确定

η=R_Σ/（R_Σ+R_п).

以及从中获得的力量 - 通过公式：

P = P₀* η = E² λ²*η/6400

计算天线效率是一项完全可以解决的任务。直径为1毫米的铜线对直流电的线性电阻为22,5欧姆/公里，在2kHz的频率下增加约200倍[1]。对于直径为 2 毫米的电线，相同的值将是 5,5 欧姆/公里 3 倍。因此，天线导线的电阻R_功放 20 ... 50 m 长可估计为 0,3 ... 3 欧姆。接地电阻P_PZ 更多的。 M. B. Shuleikin 曾提出以下确定接地损耗的经验公式[2]：

R_PZ =Aλ/λ₀,

其中，系数 A 的变化范围为 0,5 ... 2 欧姆（接地良好）和 4 ... 7 欧姆（接地不良）。匹配线圈电阻R_{个人计算机} 取决于其建设品质因数 Q，可以通过以下公式计算：

R_{个人计算机} =X/Q。

利用上例的数据，我们计算了悬挂高度为10 m、水平部分长度为20 m的L形天线的效率，其中h_д10 m，根据表，我们确定系数K 6，则天线的自然波长将等于： λ₀\u6d 10 * (20 + 180) \uXNUMXd XNUMX m，和 λ / λ₀ = 10. 导线直径为 1 mm 时，电阻 R_功放22,5×2×0,03×1,3欧姆，用罗伊×3×10×30欧姆即可获得满意的接地。当天线导线的波阻抗 W = 500 欧姆时，天线的电抗为 X = 500 * ctg (π / 10) = 500 / 0,31 = 1600 欧姆。给定匹配线圈的建设品质因数 Q = 250，我们找到其电阻 R_{个人计算机} = 1600/250 = 6,45 欧姆。天线的总损耗电阻等于所有发现电阻的总和，约为 38 欧姆，而辐射电阻

R_Σ = 1600（小时_Д/λ)²=1600(10/1753)² = 0,05 欧姆，

这意味着效率 η = 0,05/38 = 0,14%！

因此，所考虑的天线向负载提供的信号功率仅为 0,19 * 0,0014 = 0,26 mW，例如，这相当于 1 mA 电流下的 0,26 V 电源电压。这足以操作电话上的接收器，但不足以为扬声器接收器供电。

请注意，接地是天线损耗的主要来源。为了使它好，有必要将地球挖到含水层，并在这个深度（当然可能是更大的区域）放置一个金属物体，然后将洞埋起来。还可以建议制作一个平衡线系统，从接地点径向分叉并埋入较浅的深度。如果在花园地块上进行实验，则可以使用水井、供水管道作为接地，并且场地的金属栅栏也可以作为配重，如果注意各个金属栅栏之间的良好电气接触部分。

一个重要的问题：如何保证天线与探测器的必要匹配？由于其固有的额外损耗，引入额外的电抗元件只会降低效率，因此最好只使用图 2 所示的元件。 3. 在这种情况下，推荐的接收器电路将采用图 XNUMX 所示的形式。 XNUMX.

关于为无线电接收器提供自由能
图。 3

可变电感器 L1 与天线的电容一起形成一个振荡电路，调谐到强大无线电台的频率。天线和线圈的电抗阻抗相等并得到补偿。天线电路串联有源电阻R_А = RΣ + R_п转换为等效电阻R_日 = X²/R_А与线圈并联如果它太大而无法匹配检测器的输入阻抗，则将后者连接到线圈的抽头，使得条件 n²*R_日=R_凛，其中n是从接地端子到抽头的线圈匝数与总匝数的比率。包含VD1二极管、隔直电容器C1和负载的检测器电路不需要解释。

在上面的例子中，R_日= 1600²/38 = 67,4 kOhm。如果检测器的输入阻抗约为 2 kOhm（当它在电阻为 4 kOhm 的手机上工作时），则 n = (2/67)^0,5 \u0,17d 1，因此，抽头必须由整个线圈的大约 6/XNUMX 匝数制成。

农村地区的一个重要问题始终是天线的防雷问题。最好将天线永久接地。接收机方案如图3所示。 1满足这个条件。然而，即使距离不是很近的雷击也会在大型天线中感应出数千伏的脉冲电动势，这绝不是安全的。连接在天线和接地之间的充气火花隙甚至简单的 HL1 氖灯泡将有助于保护检测器二极管。然而，在近距离雷暴天气下，天线应使用特殊的 SAXNUMX 开关接地。

乍一看，这个结果很容易解释，即在没有损耗的情况下，从天线获取的功率与其大小无关，并且与负载相协调。众所周知，如果发射天线没有损耗并且与信号源匹配，则发射天线将辐射所有提供给它的功率。因此，具有相同辐射方向图的不同天线在上述条件下在相同距离处产生相同的电磁场强度。无论天线的大小如何，仍然需要添加。当然，一旦涉及到实际存在损耗的天线，这种说法就立刻失去了实用价值，当天线尺寸减小时，其辐射电阻变得极小，电阻的无功分量增大，难以匹配。天线与信号源接触，损耗增大，天线效率急剧下降

由天线的可逆性可知，在场强相同、与负载匹配且无损耗的情况下，不同尺寸的接收天线向负载提供的功率相同。当然，对于接收天线来说，损耗和与负载匹配的困难使得所获得的结果只是纯理论值。

我们再次注意到，文章中给出的所有计算仅在天线尺寸远小于波长的情况下才有效。

文学

G. Ginkin 无线电工程手册。 -M。 - L：GEI，1946 年。
G. Belotserksvskiy。天线。 - M..奥博龙吉斯，1956 年。

作者：V.Polyakov，莫斯科

查看其他文章 部分无线电接收.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

交通噪音会延迟雏鸡的生长 06.05.2024

现代城市中我们周围的声音变得越来越刺耳。然而，很少有人思考这种噪音如何影响动物世界，尤其是像尚未从蛋中孵出的小鸡这样娇嫩的动物。最近的研究揭示了这个问题，表明它们的发展和生存会产生严重后果。科学家发现，斑马小菜斑幼鸟暴露在交通噪音中会严重影响其发育。实验表明，噪音污染会显着延迟它们的孵化，而那些孵化出来的雏鸟则面临着许多健康问题。研究人员还发现，噪音污染的负面影响也延伸到了成年鸟类身上。繁殖机会减少和繁殖力下降表明交通噪音对野生动物产生长期影响。研究结果凸显了需要 ... >>

无线音箱三星音乐框 HW-LS60D 06.05.2024

在现代音频技术领域，制造商不仅追求无可挑剔的音质，而且追求功能与美观的结合。这一方向的最新创新举措之一是在 60 年三星世界活动上推出的新型三星音乐框架 HW-LS2024D 无线扬声器系统。三星 HW-LS60D 不仅仅是一个扬声器系统，它还是框架式声音的艺术。 6 扬声器系统与杜比全景声支持和时尚相框设计的结合使该产品成为任何室内装饰的完美补充。新款三星音乐框架采用先进技术，包括可在任何音量级别提供清晰对话的自适应音频，以及可实现丰富音频再现的自动房间优化。这款扬声器支持 Spotify、Tidal Hi-Fi 和蓝牙 5.2 连接，以及智能助手集成，可满足您的需求。 ... >>

控制和操纵光信号的新方法 05.05.2024

现代科学技术发展迅速，每天都有新的方法和技术出现，为我们在各个领域开辟了新的前景。其中一项创新是德国科学家开发了一种控制光信号的新方法，这可能会导致光子学领域取得重大进展。最近的研究使德国科学家能够在熔融石英波导内创建可调谐波片。这种方法基于液晶层的使用，可以有效地改变通过波导的光的偏振。这一技术突破为开发能够处理大量数据的紧凑高效光子器件开辟了新的前景。新方法提供的偏振电光控制可以为新型集成光子器件提供基础。这为以下人员提供了绝佳的机会： ... >>

来自档案馆的随机新闻

坚固的智能手机 Ulefone Armor 11 5G 21.02.2021

中国公司 Ulefone 展示了一款安全的智能手机 Armor 11 5G。这款新奇产品被定位为世界上第一个具有夜视功能并支持第五代网络的坚不可摧的小工具。机身符合IP68/IP69K认证和美国军用标准MIL-STD-810G。

小玩意儿绝对不怕灰尘，能经得住浸水，也能经受得住压力和温度的下降、震动、晃动等艰辛和艰辛。此外，该设备甚至能够承受高温高压清洗。

新手机采用了 6,1 英寸屏幕和联发科天玑 800 5G 单芯片系统。提供 8 GB RAM 和 256 GB 永久内存。主摄像头有五个传感器，但到目前为止只有两个是已知的：主要的 48 兆像素索尼 IMX582 和 20 兆像素夜视。

前置摄像头有一个 16 兆像素的传感器。电池容量 - 5200 毫安。

其他有趣的新闻：

▪ 三星准备0,85英寸硬盘，东芝计划生产

▪ 机电绷带

▪ 银欣 ECU04 2xUSB 3.0 扩展卡

▪ ICL5102 - 带 PFC 的高效半桥 AC-DC 转换器控制器

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 文章斧头和狗这两个词属于什么语言？详细解答

▪ 文章豆瓣菜。传说、栽培、使用方法

▪ 文章 KV 再生器。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章电源调节器 110-215 伏，最高 2 千瓦，适用于有源负载。无线电电子电气工程百科全书

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论