Ladící Obvod Pro Anténu Pro Poslech Krátkovlnného Rádia

Jelikož mi při poslechu krátkovlnného rádia přišlo, že k jeho kvalitnímu příjmu stále něco chybí, pustil jsem se do stavby ladícího obvodu pro anténu. Z původní představy, postavit obvod na varikap diodě sešlo, protože jsem našel jednodušší způsob, jak dosáhnout podobného výsledku s mnohem jednodušším obvodem.

- krabičku od pomazánky

- plastovou trubičku s průměrem 3 cm o délce cca 4 cm

- lakovaný měděný drát 0,8 mm

- ladící kondenzátor PVC-22J20T2

- plastovou trubičku o průměru 3 cm

- šroubek

- ladící kolečko

- BNC konektor do panelu 2x

- potenciometr 500k či 340 – 470 ohmový rezistor

- feritové jádro z vyřazeného napájecího ATX zdroje PC (viz můj návod na stavbu balunu 1:1)

- cca 1 m dvojlinky s pevným vodičem (zvonkového drátu)

- 2x krokosvorka

- 1x velká svorka k autobaterii

- tenký drátek na úchyty z vinutí

- kus vázacího drátu na upevnění ladícího kondenzátoru a vzduchové cívky

- staré noviny

- lepící pásku

- elektrikářskou pásku

- alobal

- dřevěná destička

- dvě elektrikářské pásky

- cín

- kalafuna

- multimetr

- páječka

Dipólová anténa má pro danou délku určitou vlastní rezonanční frekvenci, touto její délkou a použitým materiálem podmíněnou. Pokud je anténa fyzicky delší či kratší, než ideální délka pro dané pásmo, je její rezonanční frekvence odlišná. Otáčením kondenzátoru měníme jeho kapacitu a tím měníme i celkovou rezonanční frekvenci anténního systému (anténa + kondenzátor). Hledáme tedy takovou hodnotu kapacity, při níž celý obvod rezonuje přesně na frekvenci, na které chceme přijímat signál. Ladicí kondenzátor tedy funguje coby jemné nastavení rezonance antény, bez nutnosti fyzicky její vodiče zkracovat či prodlužovat. Zajišťuje lepší pohlcování energie, vysílané vysílačem, v podobě nosné vlny s rádiovým signálem, naší anténou a její lepší předání rádiovému přijímači.

Základem mého obvodu je ladící kondenzátor PVC-22J20T2, který je kvalitní náhradou za starší vzduchový ladící kondenzátor. Jeho účelem je naši dipólovou anténu z dvou vázacích drátů, jak jsem ji popsal v návodu na stavbu balunu 1:1, přizpůsobit tak, aby na požadované frekvenci v co nejvěrněji rezonovala a efektivně přijímala signál.

Nejprve si připravíme feritové jádro, kolem kterého uděláme ze zdvojeného lakovaného drátu 0,8mm 10 závitů a necháme na koncích tak 2 – 2,5 cm drátu, ze kterého oškrábeme lak.

Připravíme si naši krabičku od pomazánky a na jedné straně do ní namontujeme BNC konektor, na který nejprve připájíme signální a zemnící dráty. Signální dát nemusí být tak dlouhý, protože jej budeme pájet na vinutí kolem plastové trubičky (viz níže), ale zemnící drát by měl být trochu delší, aby se dal připájet k zemnícímu vodiči balunu 1:1. Ladící kondenzátor by měl být umístěn tak, aby se vedle něj pohodlně vešlo feritové jádro, které nesmí být za nebo před naší vzduchovou cívkou (viz dále).

Pro ladění dipólu na o odhadované celkové délce 30 m (přibližně 10,1 MHz) a pro pásmo od cca 5,2 až k 18 MHz budete potřebovat indukčnost řádově v jednotkách mikrohenry (µH).

Pro jednovrstvou cívku lze udělat odhad indukčnosti pomocí tohoto vzorce:

L (µH) ≈ (průměr^2 * závitů^2) / (45 * průměr + 100 * délka)

Není ale potřeba se tím tolik zatěžovat. Na cívku namotáme 15 závitů 0,8 mm měděného drátu s menšími rozestupy. Při jejich navíjení oškrábeme lak tam, kde bude vinutí ze shora dobře přístupné, aby za ně šla uchytit krokosvorka. Na vinutí jsem se snažil napájet i kousky drátku, aby to usnadnilo úchyt krokosvorky, ale funguje to i s oškrábaným lakem tak v délce dvou centimetrů. Drát mírně nadzvedneme šroubovákem, aby v těchto místech neležel na trubičce. Samozřejmě oškrábeme i oba konce vinutí, aby se na ně daly napájet drát od signálního vodiče BNC konektoru (tj. anténního vstupu), zde je potřeba udělat z tohoto drátu odbočku z kratšího kousku drátu, na který připájíme nějakou podložku nebo plíšek, aby se na něj dala přicvaknout krokosvorka. Na druhém konci cívky na vodič připájíme opět kratičký drátek s podložkou či plíškem na konci. Celou cívku pomocí vázacího drátu upevníme do plastové krabičky, nejlépe zezdola i z boku. V mém obvodu na fotografii je závitů pouze 12, ale obvod je použitelný jen do 14 MHz a celkově je nejúčinnější kolem 11 MHz. Například na 10,5 MHz mi ladící obvod, kdy jsem krokosvorku připojil ke středu dvanáctého závitu, pomohl dosáhnout krátce po poledni na signál blízký FM kvalitě, což by jen s balunem 1:1 bylo možné jen za zcela ideálních podmínek.

Jelikož je PVC-22J20T2 dvojitý kondenzátor, pro am a fm, s dostatečnou kapacitou (po propojení všech statorových vodičů, kromě těch bočních /viz foto/, by měla být asi 470 pF) pro příjem krátkých vln, si nyní popíšeme jeho jednotlivé vodiče a zapojení do obvodu.

1. Vodič připojený k ladicí ose = ROTOR kondenzátoru. Toto je pohyblivá část kondenzátoru (obvykle sada desek), která se otáčí kolem osy. Otáčením měníte překrytí mezi rotorem a statorem, a tím měníte kapacitu.
2. Druhý vodič (bez osy) = STATOR kondenzátoru. Toto je nepohyblivá část kondenzátoru (druhá sada desek), která je obvykle pevně spojena s kostrou.

Je nutné pomocí drátku připájet dohromady všechny statorové vodiče a oba rotorové vodiče a u obou necháme tak 4 cm drátu pro další pájení. Vodiče s dodatečnými kapacitami a vodiče v horní části kondenzátoru necháme nepřipojené! Drát, kterým propojíme statorové vodiče raději oblepíme elektrikářskou páskou, aby se nic nezkratovalo. A raději zkontrolujeme multimetrem zda nejsou propojeny statorové a rotorové vodiče či některý z vodičů od dodatečných kapacit. To by mělo za následek poškození kondenzátoru.

Někde na boku krabičky, kde ale musíme nechat místo pro balun 1:1, si vyměříme místo pro osu ladícího kondenzátoru a uděláme tam pro ni otvor. Kondenzátor tam umístíme. Kondenzátor vázacím drátem připevníme ke dnu krabičky, případně i k boku krabičky.

Nyní kvůli zamezení rušení ještě krabičku z venku obalíme alobalem, s příslušnými otvory pro konektory a osu ladícího kondenzátoru. Je nutné pamatovat na to, že zde musíme vystřihnout kus alobalu v místě, kde bude osa od ladícího kondenzátoru, která se nesmí dotýkat ani jedné vrstvy alobalu, na rozdíl od zemnících částí BNC konektoru, u kterých je to v pořádku, takže první vrstvu alobalu můžeme v tomto místě ke konektoru připájet. Na alobal přilepíme kusy novin, které překryjeme další vrstvou alobalu. Je také potřeba dávat pozor, aby BNC konektor zůstal dobře přístupný a dala se na něj dobře připojovat i z něj dobře odpojovat anténa. Druhá vrstva alobalu by tedy měla mít pro konektor díru a konektor by se jí dotýkat neměl. Vrstvy řádně přitiskneme k sobě. Celou krabičku následně pevně přelepíme elektrikářskou páskou. Zkontrolujeme, zda se nám osička ladícího kondenzátoru nedotýká ani jedné z vrstev alobalu a přimontujeme na ni ladící kolečko. Krabičku následně přivrtáme ke kusu dřeva, aby byla lépe uzemněna. (Pokud budeme chtít mít i výstup přes BNC konektor, umístíme jej na opačnou stranu krabičky obdobně jako ten vstupní, kdy vedle něj umístíme dvoupólový páčkový přepínač, na jehož krajní vodič připájíme signální vodič tohoto BNC konektoru, na druhý krajní vodič budeme pájet izolovaný drát s pevným vodičem /ze ze zvonkové dvojlinky/, zakončený krokosvorkou, pro připojení k teleskopické anténě rádia. Na středový vodič připájíme drátek od signálního vodiče z balunu 1:1. Zem BNC konektoru připájíme k zemnícímu vodiči balunu 1:1.)

Při zapojování anténního obvodu připájíme ke statoru kondenzátoru drátek s krokosvorkou, kterou budeme dle laděné frekvence připojovat k jednotlivým závitům vinutí naší trubičky arotor kondenzátoru připájíme k signálnímu vodiči balunu 1:1, zem balunu připájíme k drátu vedoucímu od zemnění BNC konektoru. (Mezi tyto dva vodiče balunu rovněž můžeme připájet a myslete na to předem, rezistor o hodnotě 340k – 470k, kvůli zhutnění zvuku laděné stanice. Nepájíme jej tam ale rovnou, protože předtím musíme nejprve celý hotový obvod otestovat. Místo tohoto rezistoru také můžeme použít 500k potenciometr, jehož jeden krajní vodič připájíme k rotoru kondenzátoru, jeho střední vodič k signálnímu vodiči balunu a druhý krajní vodič k GND balunu. Takto lze lehce doladit tvrdost zvuku. Potenciometr můžeme také namontovat vedle výstupu GND a signálního drátu.)Oddělíme od sebe předem připravené vodiče zvonkové dvojlinky tak, abychom nepoškodili jejich izolaci, protáhneme je do krabičky a připájíme je k výstupu z balunu 1:1. Zkontrolujeme si multimetrem který drát je který. K zemnícímu drátu připájíme velkou svorku k autobaterii a k signálnímu krokosvorku, kterou budeme připojovat k teleskopické anténě rádia.

Jelikož ladící obvod není izolovaným blokem, propojuje se vnitřními obvody rádia. Tak když tento obvod ladíme, měníme impedance a vazby v celé této sestavě. Tím rovněž ovlivňujeme, jak širokopásmově nebo úzkopásmově celá sestava rádiový signál přijímá.

Ladící kondenzátor v obvodu působí také na doladění při změně některých hudebních stylů ve vysílání stanice. Reaguje dokonce občas lépe než nastavení basů a výšek na rádiu samotném. Silné stanice na krátkých vlnách, mohou "přetékat" do sousedních frekvencí. Toto přetékání často obsahuje právě nežádoucí basové nebo výškové složky. Když svým laděním "přitlačíte" na ostrost rezonance, tyto interferenční složky potlačíte, čímž se vyčistí střední pásmo a hudba zní "čistěji". Každý ladící obvod má fázovou charakteristiku, která se mění s frekvencí. Tím, že jemně měníte kapacitu, měníte i fázové posuvy různých frekvenčních složek signálu. Lidský sluch je na fázové vztahy mezi tóny citlivý, ač si to neuvědomujeme. Tato změna fází může vnímat jako změnu "barvy" nebo "prostorovosti" zvuku. Jelikož ladící obvod není izolovaným blokem, propojuje se s vnitřními obvody rádia. Když tento obvod ladíme, měníme impedance a vazby v celé této sestavě. Tím rovněž ovlivňujeme, jak širokopásmově nebo úzkopásmově celá sestava rádiový signál přijímá.

Ladící kondenzátor v obvodu působí také na doladění při změně některých hudebních stylů ve vysílání stanice. Reaguje dokonce občas lépe než nastavení basů a výšek na rádiu samotném. Silné stanice na krátkých vlnách, mohou "přetékat" do sousedních frekvencí (tzv. "splatter"). Toto přetékání často obsahuje právě nežádoucí basové nebo výškové složky. Když svým laděním "přitlačíte" na ostrost rezonance, tyto interferenční složky potlačíte, čímž se vyčistí střední pásmo a hudba zní "čistěji". Každý ladící obvod má fázovou charakteristiku, která se mění s frekvencí. Tím, že jemně měníte kapacitu, měníte i fázové posuvy různých frekvenčních složek signálu. Lidský sluch je na fázové vztahy mezi tóny citlivý, ač si to neuvědomujeme. Tuto změnu fází může vnímat jako změnu "barvy" nebo "prostorovosti" zvuku.

Tónová korekce (basy/výšky) v rádiupracuje se zvukovým signálem až po demodulaci. Ladění kondenzátorem pracuje s ještě nedemodulovaným vysokofrekvenčním signálem. Ovlivňujete samotný "surový materiál", který přijímač dostane ke zpracování. Je to jako změnit objektiv foťáku před tím, než fotku vyfotíte. Můžete tak odstranit vady, které se už v demodulovaném signálu nedají opravit.

Podobné obvody sloužily za studené války v Československu pro poslech rádia Luxemburg a dalších západních stanic.

Návrh ladícího obvodu mi pomohla dát dohromady open source aplikace deepseek.