Bredbandig ferritantenn för mottagning av VLF

S

sa0aba

Active Member
Tänkte konstruera en VLF mottagare för det magnetiska fältet i området 10 - 30 kHz baserad på en ferritantenn.
Mottagaren skall vara en SDR design med frontend och A/D-omvandlare och hela spektrat skall hanteras.
En avstämd ferritantenn fungerar utmärkt, men bara för den frekvens den är avstämd för.
Hur konstruerar man optimalt en "bredbandig" ferritantenn?
Mottagaren skall ha tre antenner i tre olika axlar och det är viktigt att fasen är lika för respektive frekvens mellan mottagarna.
MVH
/Jonas (SA0ABA)
 
Det finns inga genvägar i detta fall.

Den avstämda ferritantennen ger en upptransformering av den mottagna signalspänningen med Q gånger, och presenterar dessutom en högre källimpedans till den efterföljande förstärkaren som är lättare att anpassa.
När antennen inte längre är avstämd kommer utspänningen att sjunka radikalt.

Allmänt sett är en ferritantenn en extremt liten antenn;
den effektiva höjden (i luft) på en frekvens av 10 kHz rör sig
om c:a 0,00033 m för en antenn lindad med 100 varv på en
ferritstav av permeabiliteten 125 med 20 mm diameter och 100 mm längd.

Detta innebär att om fältstyrkan är 1 mV/m induceras en spänning av 0,33 uV i antennspolen. Till en viss gräns kommer spänningen att öka proportionellt med antalet lindningsvarv.

Ett av problemen med så låga utsignaler är att signal/brusförhållandet begränsas av bruset från förlustresistansen i ferritantennens spole. Om vi antar att man lindar så många varv att induktansen blir 10 mH och får ett Q på 50 har vi en induktiv reaktans av 630 ohm samt en serieresistans av 12 ohm. Brusspänningen i en hög lastimpedans som denna förlustresistans alstrar är Un = roten (4 kTBR) = 0,44 nV/roten (Hz).

Hur svaga signaler som kan tas emot blir begränsat av detta grundbrus som alstras av molekylrörelserna i spoltråden. För att inte resten av mottagaren ska försämra känsligheten ytterligare behöver det första förstärkarsteget vara extremt lågbrusigt när det matas av denna impedans.

Mitt råd är att studera litteraturen om extremt lågbrusiga ingångssteg för t.ex. magnetiska pick-up:er. Dessa behöver kretslösningar som liknar de för små ferritantenner.

73/

Karl-Arne
SM0AOM
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top