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無線電子工学および電気工学の百科事典 ラジオ受信機へのフリーエネルギーの供給について。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
おそらく、充電式セルやバッテリーの価格の上昇のためか、あるいはおそらく他の理由のためですが、最近、強力な放送局からの放射線の「自由エネルギー」をラジオ受信機に電力を供給する問題に対するラジオ聴取者の関心が非常に高まっています。 。 多くの定期刊行物で、「大声で話す」探知装置や、電話で動作し、強力なラジオ局の電波を利用して、他のそれほど強力ではない局からの番組を受信する受信機についての報告が掲載されました。 このような現象の理由はある程度謎に包まれており、最も信じられないほどの回路ソリューションが文献で提供されており、それを利用すればさらに信じられない結果を得ることが可能であると考えられています。 この記事の目的は、この問題に興味のあるアマチュア無線家が客観的な観点からこの問題を理解し、強力な無線局の「フリー エネルギー」を利用した無線受信機の能力を実際に評価できるようにすることです。 最適な検出と受信機自体の構築の問題は、次の記事のいずれかで検討されることになっています。 無線受信機のアンテナにおける送信無線局の磁場によって誘導される EMF は、次の式で決定できることが知られています: ε = E*hдここで、E は受信点における無線局の電界強度、h はд はアンテナの実効高さです。 ただし、EMF をまったく最大化するのではなく、検出器に供給される受信信号の電力を最大化する必要があります。Rin の入力抵抗は回路、負荷抵抗、および誘導される EMF の大きさにある程度依存します。アンテナの中。 検出器に入る信号の電力 P = U * I (ここで、U は検出器に供給される電圧、I は検出器を流れる電流)、および入力抵抗 R であるため、〜で = U/I の場合、検出器の入力インピーダンスを変更し、アンテナと整合させるためのさまざまな方式を選択するだけでなく、検出器の電圧を上げて電流を減らし、またその逆を行うことにより、電力を最大化できます。 一方、ソース (アンテナ回路) は、そのアクティブ抵抗が負荷の入力抵抗、つまり R に等しい場合に、負荷 (検出器) に最大電力を与えることが知られています。А = R〜で、リアクタンスは、異なる符号のリアクタンスを含めることによって補償されます。 これらはソースと負荷を一致させるための通常の条件ですが、実際の状況ではどのように満たすのでしょうか? 最も強力なラジオ局は、長波および中波の範囲で動作します。 湿った土壌、淡水、さらには海水は、これらの周波数において導体の特性を持ち、伝導電流が変位電流よりもはるかに大きくなります。 その結果、水平偏波の波は地表付近で大幅に弱まります。 このため、放送には垂直偏波が使用され、垂直マスト（多かれ少なかれ水平部分が発達し、適切な接地を備えたアンテナ）から放射されます。 長波および中波アンテナの設計の問題は XNUMX 年代に解決され、XNUMX 年代と XNUMX 年代の教科書で詳細に取り上げられました。このことは、記事の最後に引用されている文献の「古さ」も説明しています。
接地された垂直アンテナのスケッチを図 1a に示します。 このようなアンテナによって放射される独自の (共振) 波長 (XT1 コネクタの抵抗がアクティブであり、37 分の XNUMX 波長の非対称振動子の抵抗、つまり ~ XNUMX オームに等しい周波数の波であると考えられることを思い出してください) λ0=4*IД、有効高さ hд=2IА/π。 アマチュアの条件では、1/1 波長垂直アンテナを構築することはほとんど不可能です。高すぎることが判明するため、L 字型 (図 XNUMX、b) および T 字型 (図 XNUMX、c) アンテナが使用されます。通常使用され、パラメータ λ0=キД、私はА = h + IГ、K は係数であり、その値は表から決定できます。
3 ～ 4 本の水平ビームが垂直部分と XNUMX 点で接続されているアンブレラ アンテナを推奨することもできますが、設計が複雑なため、使用されることは非常にまれです。 アンテナの垂直部分のみが電波の受信に関与し、水平部分は容量性負荷の機能を実行し、アンテナ自体の波長と実効高さを増加させます。 水平部分が発達するほど、関係 h がより正確になります。д = h であり、アンテナ自体はより効率的です。 ほとんどの場合、アンテナは、アンテナ自身の波長 λ > λ よりも波長が長い信号を受信します。0、その抵抗は複合体 (Za) であり、アクティブ (R)Σ) および反応性 (X) 成分は次の式で決定されます。 ZА=RА -jX;
ここで、W はアンテナ線のウェーブ インピーダンスで、約 450 ～ 560 オームです。
アンテナの容量性抵抗を補償するために、回路にはインダクタンス（延長コイル）が含まれており、アンテナの等価回路は図のようになります。 2. これで、アンテナから負荷 (検出器) に送信される電力を計算できるようになりました。当面は回路内の損失を考慮しません。 検出器の入力抵抗がアンテナ抵抗の有効成分と等しい場合 R〜で=RΣ 負荷の電力は最大であり、次と等しい Р0= (ε/2)2/RΣ. この式に ε と R の式を代入すると、Σ私たちは得る P0= E2 hд2 λ2 / (4*1600*hд2) = E2 λ2 / 6400 私たちが導き出した公式は、理想的なロスレス アンテナ内の無線局の磁場によって誘導される最大電力を決定します。 興味深いのは、この電力が特定のアンテナのサイズや設計に依存しないことです。 これまで述べてきたことから、次の結論が導き出されます。 - 受信機に「自由エネルギー」を供給できるかどうかは、受信場所の無線局の電界強度にのみ依存します。
たとえば、多くの地域で発生する、周波数 171 kHz (λ = 1753 m)、強度 20 mV / m で動作するラジオ局の LW 磁界によってアンテナに誘導される最大電力を計算してみましょう。モスクワ地域、さらにはその国境を越えて： Р0= E2*λ2/6400 =0,022 * 17532 /6400=0,19W。 この電力は、9 mA の電流で Upit = 20 V に相当するため、ほとんどのポータブル受信機の大声での操作には十分です。 残念ながら、実際の状況は理想とは程遠いです。 実際、アンテナ回路には損失抵抗Rが存在します。п、アンテナ線の抵抗、整合コイル L (図 2) のアクティブ抵抗、および接地抵抗で構成されます。 このようなアンテナの効率は次の式で決まります。 η = RΣ/（RΣ+Rп). そしてそれから受け取った力 - 式によって： P = P0*η = E2 λ2*η/6400 アンテナ効率の計算は完全に解決可能なタスクです。 直径 1 mm の銅線の直流に対する線形抵抗は 22,5 オーム/km で、周波数 2 kHz では約 200 倍に増加します [1]。 直径2 mmのワイヤの場合、同じ値は5,5オーム/kmと3倍になります。 したがって、アンテナ線の抵抗 RPA 長さ 20 ～ 50 m は 0,3 ～ 3 オームと推定できます。 接地抵抗PPP もっと。 M. B. Shuleikin はかつて、接地時の損失を決定するための次の経験式を提案しました [2]。 RPP = Aλ/λ0, ここで、係数 A は、良好な接地の場合は 0,5 ... 2 オーム、不良の場合は最大 4 ... 7 オームまで変化します。 マッチングコイル抵抗Rпк は建設的な品質係数 Q に依存し、次の式で計算できます。 Rпк =X/Q。 上記の例のデータを使用して、吊り下げ高さ 10 m、水平部分の長さ 20 m、h を持つ L 字型アンテナの効率を計算します。д\u10d 6 m。表によれば、係数K \uXNUMXd XNUMXを決定すると、アンテナの固有波長は次のようになります。0\u6d 10 * (20 + 180) \uXNUMXd XNUMX m、および λ / λ0 = 10. 線径 1 mm の場合、抵抗 RPA\u22,5d 2 * 0,03 * 1,3 \u3d 10オーム、Roe \u30d 500 * 500 \u10d 500オームで満足のいく接地が得られます。 アンテナ ワイヤの波動インピーダンス W = 0,31 オームの場合、アンテナのリアクタンスは X = 1600 * ctg (π / 250) = XNUMX / XNUMX = XNUMX オームです。 マッチングコイルの構造的品質係数 Q = XNUMX を考慮すると、その抵抗 R が求められます。пк = 1600/250 = 6,45 オーム。 アンテナの総損失抵抗は、見つかったすべての合計に等しく、約 38 オームになります。一方、放射抵抗は、 RΣ = 1600(時間Д/λ)2=1600(10/1753)2 = 0,05オーム、 つまり、効率η = 0,05/38 = 0,14%! したがって、対象のアンテナによって負荷に与えられる信号電力はわずか 0,19 * 0,0014 = 0,26 mW になります。これは、たとえば、1 mA の電流で 0,26 V の電源電圧に相当します。 これは電話機の受信機を動作させるのに十分ですが、ラウドスピーカーの受信機に電力を供給するには十分ではありません。 接地がアンテナ損失の大部分に寄与することに注意してください。 これを良好にするには、帯水層まで地球を掘り、この深さに金属製の物体を配置し、もちろん、おそらくより広い領域を配置して、穴を埋める必要があります。 また、接地点から放射状に分岐し、浅い深さに埋め込む、カウンターバランスワイヤーのシステムを作成することも推奨されます。 実験が庭の区画で行われる場合、井戸のパイプ、水道は接地として使用でき、個々の機器間の良好な電気的接触に注意すれば、敷地の金属フェンスもカウンターウェイトとして機能します。部品。 重要な質問: アンテナと検出器の必要なマッチングをどのように確保するか? 余分なリアクタンス要素を導入しても、その固有の追加損失により効率が悪化するだけなので、図に示す要素のみで対処することが望ましいです。 2. この場合、推奨受信回路は図のような形となります。 3.
可変インダクタ L1 は、アンテナの静電容量とともに、強力な無線局の周波数に同調された発振回路を形成します。 アンテナとコイルの無効インピーダンスは等しく、補償されています。 アンテナ回路の直列アクティブ抵抗 RА = RΣ + Rп等価抵抗Rに換算th = X2/RАコイルと並列に接続されています。検出器の入力インピーダンスと一致するには大きすぎる場合、後者は条件 n が満たされるようにコイルのタップに接続されます。2*Rth=R〜でここで、n は接地端子からタップまでのコイルの巻き数と総巻き数の比です。 VD1 ダイオード、ブロッキング コンデンサ C1、負荷を含む検出回路については説明の必要はありません。 上記の例では、Rth= 16002/38 = 67,4 kΩ。 検出器の入力インピーダンスが 2 kOhm 程度の場合 (これは、抵抗が 4 kOhm の電話機で動作する場合に当てはまります)、n = (2/67)0,5 \u0,17d 1 したがって、タップはコイル全体の巻き数の約6/XNUMXから作成する必要があります。 農村地域における重要な問題は、アンテナの避雷対策であり、今も昔も変わりません。 アンテナを永久的にアースに接続するのが最善です。 図に示す受信機のスキーム。 3はこの条件を満たしています。 それにもかかわらず、たとえそれほど至近距離に落ちなかったとしても、大きなアンテナには数キロボルト単位で測定されるパルス状のEMFが誘発され、決して安全ではありません。 ガスが充填されたスパークギャップ、またはアンテナとアースの間に接続された単純な HL1 ネオン電球でも、検出ダイオードの保護に役立ちます。 それでも、雷雨が近い場合は、特別な SA1 スイッチを使用してアンテナを接地する必要があります。 一見すると逆説的ですが、アンテナから得られる電力の独立性、損失がない場合のサイズ、負荷との調整からなる結果は、簡単に説明できます。 送信アンテナに損失がなく、信号源と整合している場合、送信アンテナに供給されたすべての電力が放射されることはよく知られています。 したがって、上記の条件下で同じ放射パターンを持つ異なるアンテナは、同じ距離で同じ電磁界強度を生成します。 アンテナのサイズに関係なく、追加する必要があります。 もちろん、損失のある実際のアンテナとなると、この記述はすぐに実用的価値を失います。アンテナのサイズが小さくなると、その放射抵抗は非常に小さくなり、抵抗の無効成分が増加するため、整合が困難になります。アンテナと信号源を接続すると、損失が増加するため、アンテナの効率が急激に低下します。 アンテナの可逆性から、同じ電界強度、負荷との整合、損失がない場合、異なるサイズの受信アンテナが負荷に同じ電力を供給することがわかります。 もちろん、受信アンテナの場合、損失と負荷とのマッチングの困難により、得られる結果は純粋に理論的な値にとどまります。 この記事で示したすべての計算は、アンテナの寸法が波長よりもはるかに小さい場合にのみ有効であることにもう一度注意してください。 文学
著者: V.Polyakov、モスクワ
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