Cierta confusión sobre la teoría básica de la antena y la antena de radio de cristal

También me gustaría que alguien me explicara cómo pueden las antenas pequeñas recibir ondas de radio de longitud de onda larga.

Cualquier trozo de cable (incluso un sujetapapeles enderezado) recibirá una onda de radio de cualquier frecuencia, pero tiene sentido obtener una buena señal para que el ruido y otros fenómenos no deseados se reduzcan significativamente. Este buen sentido significa que podemos hacer que la antena receptora maximice la señal, pero hacerla más pequeña no es necesariamente un impedimento; es probable que obtenga una señal más pequeña, pero eso no significa que no pueda funcionar.

Una de las grandes ventajas de una radio de cristal es que la antena puede interrumpir la Q del circuito sintonizado. La antena tendrá una impedancia que presenta al circuito sintonizado y aquí hay un ejemplo de este sitio : -

Esto es para una antena monopolo y se supone que es vertical. Cuando la antena tiene un cuarto de longitud de onda, encontramos que la impedancia es puramente resistiva y, por lo tanto, puede entregar la máxima potencia hacia o desde con relativa facilidad. Cuando la longitud de la antena es de 0,47 longitudes de onda, también es resistiva pero tiene una impedancia significativamente mayor.

Si consideramos que su pregunta es sobre antenas "cortas", podemos ver por qué esto se vuelve adecuado para una radio xtal. Digamos que la longitud de la antena era de 0,05 longitudes de onda, la impedancia reactiva dominaría las cosas a -j1000 ohmios y esto es conveniente para evitar demasiada amortiguación del circuito sintonizado.

Un circuito sintonizado en paralelo presenta una alta impedancia cuando está resonante, por lo que cualquier antena que alimente este circuito sintonizado en paralelo también debe ser de alta impedancia; si se usara un cuarto de longitud de onda, presentaría una impedancia de aproximadamente 37 ohmios resistiva y haría que la selectividad del circuito sintonizado muy pobre.

¿Por qué ambos terminales del circuito LC no están conectados a dos cables muy largos proporcionales a la longitud de onda de la portadora de AM en lugar de a tierra?

Esa sería una configuración de antena dipolo y se usa comúnmente pero no para radios xtal por dos razones: -

• Necesita dos antenas y es posible que tenga un espacio limitado. Esas antenas (individualmente) deben estar bastante separadas entre sí, es decir, apuntar en diferentes direcciones para obtener la mejor señal de red.
• Luego, su receptor debe tener un componente adicional para convertir una señal balanceada (un dipolo produce una señal balanceada) en una señal de un solo extremo (o no balanceada). Si no hizo esto, la proximidad de su cuerpo de alguna manera desequilibrará la antena y la sintonización y empeorará las cosas.

Básicamente, un monopolo es la mitad de un dipolo y produce una señal desequilibrada a tierra: -

La desventaja es que solo obtiene la mitad de la amplitud del monopolo pero, en el lado positivo, hay un ligero aumento en la ganancia de la antena sobre el dipolo debido a la forma en que se forma el campo de radiación.

• Las antenas o "antenas" están diseñadas en principio para maximizar la señal deseada mientras rechazan la señal no deseada tanto como sea necesario.
• El campo eléctrico o E de una señal recibida se mide en [V/m] o [uV/m] y, por lo tanto, hasta aproximadamente 1/10 de longitud de onda, la intensidad de la señal es proporcional a la longitud de la antena.
• Más allá de esta impedancia, los cambios deben considerarse con las propiedades especiales de inversión de impedancia de 1/4 de ondas estacionarias.
• Cuando el tamaño sea adecuado, puede elegir bucles de 1/4 de onda, monopolo de 1/4 de onda o dipolo de 1/2 onda. Cuando el monopolo es vertical, su plano de tierra actúa como un reflejo de espejo para parecerse a un dipolo de 1/2 onda.
  • Para los bucles, la intensidad de la señal es proporcional al área del bucle, por lo que la intensidad es proporcional al número de vueltas o al cuadrado de la longitud del cable o del diámetro del bucle. Así que más grande es mejor que pequeño con más vueltas. Esto tiene que ver con la impedancia y la captura de las ondas de campo E.

• Sin embargo, en las radios FM pequeñas, una antena de bucle grande o de cable largo no es práctica, por lo que la impedancia se eleva con barras de ferrita y luego tantas vueltas como sea posible en el tamaño pequeño es el mejor compromiso. En algunos diseños, el cable de tierra del auricular se convierte en la antena vertical de FM.

  • Estos siguen siendo direccionales con señales nulas en la dirección a lo largo del eje del cable. En teoría, si un trozo puede irradiar en todas las direcciones como una bombilla. Llamamos a esto la antena isotrópica u omnidireccional de ganancia = 0 dBi donde i=isotrópica. Ignorando las pérdidas, a medida que el patrón se vuelve más pequeño, la señal se vuelve más grande, al igual que una lente o un reflector parabólico que ilumina la luz, la ganancia de la antena en dBi aumenta.

• Para mejorar la selectividad o el rechazo de señales no deseadas, el bucle se sintoniza con un condensador variable para crear un resonador LC de "elemento agrupado".

  • si no es práctico crear una longitud de onda de 1/4, entonces la señal es simplemente proporcional al área del bucle y la hacemos más selectiva para rechazar el ruido al sintonizarla con un capacitor resonante. Este es el caso de la vieja radio AM de cristal enrollado en vidrio. Pero puede mejorar la recepción agregando un cable largo en ángulo recto con la fuente para obtener señales a varios cientos de kilómetros de distancia.

• Un bucle de bobina de aire de área grande que se encuentra en las radios AM antiguas es superior a una antena de barra de ferrita corta con muchas vueltas, pero este es el compromiso para una antena compacta.
• Dado que los bucles evitan el ruido eléctrico de baja frecuencia, esto es superior para las radios AM que un mono o dipolo para AM, pero cuando la frecuencia es muy alta y el ruido de baja frecuencia es de longitud de onda tan corta, un mono o dipolo como FM es adecuado con un cable largo. para radio simple pero ahora es direccional con el nulo en la dirección en la que apunta. .
• Una TV /VHF/UHF y dipolos de 1/2 onda con muchos elementos paralelos es fácil y económica de construir
  • estos muchos dipolos de media onda de longitudes escaladas extienden el ancho de banda de 1/2 onda y se denominan antenas Yagi para TV. Esto también reduce el ancho del haz ya que aumenta la ganancia al mismo tiempo.

Uno debe discernir entre dos tipos de antenas. Resonante y no resonante. En Ondas Largas y Ondas Medias una antena resonante sería enormemente larga. Por lo tanto, hay que conformarse con algunas decenas de metros de cable enganchado entre paredes exteriores o árboles. Esto es solo una fracción de las longitudes de onda en cuestión. Por lo tanto, estas antenas son solo condensadores con la tierra como la otra "placa". Son los llamados condensadores de "espacio de placa ancha". Las ondas electromagnéticas pueden moverse en este espacio. La antena recogerá el componente de campo eléctrico de una onda que pasa e introducirá este voltaje de campo eléctrico en el circuito resonante.