Jsem členem Historického Radioklubu Československého.

Měření citlivosti radiopřijímače s feritovou anténou


Tento článek popisuje měření citlivosti rozhlasových přijímačů s indukční, tj. feritovou nebo rámovou anténou na rozsahu středních nebo dlouhých vln.
Citlivostí přijímače se ruzumí taková intensita vf elektromagnetického pole, při které je výstupní výkon přijímače 50 mW při odstupu signálu od šumu nejméně 10 dB (někdy se udává také pro odstup 26 dB). Vysokofrekvenční pole je amplitudově modulováno sinusovým signálem o frekvenci 400 Hz do hloubky 30 %.

Uspořádání a zapojení přístrojů při měření

Z vf signálního generátoru (měřicího vysílače) MV vededme vf napětí do měřicího rámu, který jako vysílací rámová anténa vytváří elmg. pole. Toto napětí měříme pomocí vf milivoltmetru EV nebo jiného vhodného přístroje. Vf milivoltmetr je připojen po celou dobu měření. Jen pokud vf generátor obsahuje přesný měřič skutečného výstupního napětí, zapojený až za děliči a pracující i při velmi malém výstupním napětí, samostatný vf milivoltmetr není potřeba.
Schema zapojení při měření citlivosti přijímače.
Měřený přijímač je umístěn tak, aby osa jeho feritové antény byla v ose měřicího rámu a střed feritky od rámu byl vzdálen 60 cm. Na výstupu přijímače paralelně k reproduktoru je připojen nízkofrekvenční voltmetr k měření výstupního napětí.
V okolí měřicího rámu a přijímače nesmějí být žádné větší kovové předměty, které by ovlivňovaly vf. magnetické pole. Měřicí přístroje proto připojujeme alespoň 1m dlouhými kabely. Výstupní napětí přijímače měříme nízkofrekvenčním voltmetrem. Pro lepší přesnost měření je vhodné aby tento voltmetr měřil skutečnou efektivní hodnotu napětí (true RMS). Šum má jiný poměr efektivní a střední hodnoty, než sinusové napětí. Jednoduchý přístroj, měřící střední hodnotu a cejchovaný v efektivní hodnotě sinusového napětí, měří efektivní hodnotu šumového napětí špatně.
Místo reproduktoru můžeme zapojit zatěžovací odpor Rv stejný, jako je jmenovitá impedance reproduktoru Z.

Jak se bránit rušení při měření

Při měření se může stát, že okolní rušení převýší vlastní šum přijímače. Odstup signálu od šumu na výstupu přijímače by byl v tomto případě byl špatný a výsledkem měření by byla horší citlivost přijímače, než je skutečná.
Nejlepší by bylo měřit ve stíněné komoře, kam neproniká žádné rušení z okolí ani signály rozhlasových vysílačů. Amatér obvykle stíněnou komoru nemá, náhradou komory by snad mohl být hluboký sklep. Na venkově také bývá méně rušení než ve městě, na poli nebo v lese daleko od elektrických vedení je rušení ještě méně než ve vsi. V panelácích a betonových domech ocelová výztuž v betonu zeslabuje radiové signály i rušení, přicházející z venku, ale ale v každém bytě vzniká rušení od domácích spotřebičů.
Nemáte-li stíněnou komoru, musíte měření provádět přes den, kdy se signály vysílačů hůře šíří, a najít chvíli, kdy je průmyslové rušení co nejslabší. Zvolíte takové měřicí kmitočty, na kterých je rušení co nejslabší.

Postup měření

Citlivost obvykle měříme na každém rozsahu 3 kmitočtech, jeden u každého konce rozsahu a jeden uprostřed. Potom vypočítáme průměrnou citlivost.
Na přijímači najdeme takový měrný kmitočet, kde je málo rušení. Regulátor hlasitosti nastavíme na maximum.
Na signálním generátoru nastavíme modulaci kmitočtem 400 Hz hlubokou 30% a kmitočet vf signálu naladíme podle přijímače tak, aby napětí na výstupu přijímače bylo co největší. Výstupní napětí vf generátoru nastavíme tak, aby na nf výstupu z radiopřijímače Unf bylo napětí odpovídající výkonu 50mW na jmenovité impedanci reproduktoru Z :
Unf= √(0,05*Z)    [V, Ω ]

Potom na vf generátoru vypneme modulaci. Napětí na výstupu přijímače by mělo klesnout nejméně √(11) krát. Při odstupu signálu od šumu 10 dB je signál 10x silnější, než šum, takže signál tvoří 10/11 celkového výkonu a šum 1/11 výkonu. Po vypnutí modulačního signálu zůstane jen šum, takže celkový výkon na reproduktoru bude 11x menší a napětí klesne na 0,3015 původní hodnoty.
Je-li šum silnější, zeslabíme ho regulátorem hlasitosti na přijímači a zároveň zesílíme signál z generátoru.
Zapínáme a vypínáme modulaci, přitom regulátor hlasitosti na přijímači a potenciometr na vf generátoru nastavíme tak,
že s modulací je na výstupu přijímače Unf, odpovídající 50 mW výkonu, a bez modulace je tam 0,3015 * Unf.

Změříme vf milivoltmetrem velikost vf napětí Uvf, jdoucího z vf generátoru do měřicího rámu a vypočteme intensitu pole E, udávající citlivost přijímače:
E = Uvf/10    [mV/m, mV]

Nakonec spočteme průměrnou hodnotu ze 3 měření pro každý rozsah.

Jak stanovit vf napětí, když nemáme citlivý vf milivoltmetr

Napětí lze změřit osciloskopem.

Potřebujete zkalibrovaný osciloskop s dostatečnou citlivostí, protože měřené napětí obvykle bývá 3 až 10 mV. Frekvenční rozsah osciloskopu by měl být alespoň dvojnásobný, než je kmitočet měřeného signálu, protože na kraji rozsahu již zesílení osciloskopu klesá.
Na signálním generátoru vypnete modulaci a na obrazovce osciloskopu odečtete mezivrcholovou hodnotu napětí Uvfšš. Efektivní hodnotu
sinusového napětí vypočtete:
Uvf = Uvfšš/(2* √2)

Měřidlem ve vf generátoru s korekcí

Pokud nemáte dost citlivý osciloskop, ale máte vf voltmetr s diodovou sondou nebo osciloskop, schopný měřit napětí řádu desetin voltů a více, a vf generátor má v sobě alespoň přibližný měřič výstupnho napětí, zapojený před stupňovitým výstupním děličem, stanovíme si korekční činitel pro měřidlo ve vf generátoru a budeme měřit tímto měřidlem. Přepínatelný výstupní dělič musí mít přesné dělicí poměry  a ve všech polohách stejnou výstupní impedanci, což je ale u dobrých vf generátorů obvyklé.
Např. můj měřicí vysílač, popsaný na stránce Vysokofrekvenční generátor pro AM pásma je takto uspořádán.
Na vf generátoru přepneme stupňovitý dělič na poměr 1 (žádný útlum) a potenciometrem pro plynulou regulaci nastavíme největší výstupní napětí.
Měřicí rám je připojen na výstup generátoru. Změříme osciloskopem nebo vf voltmetrem vf napětí Uvf. Přečteme údaj měřidla na vf generátoru Um a spočteme korekční konstantu :
k= Uvf/Um    [-,V,V]

Při měření citlivosti přijímače musíme výstupní napětí vf generátoru snížit stupňovitým děličem tak, že jeho dělicí poměr je D (menší, než 1, např. 0.01).
Jemně vf napětí nastavujeme potenciometrem na vf generátoru. Velikost vf napětí na výstupu pak stanovíme tak, že přečteme údaj měřidla na generátoru Um, opravíme ho korekční konstantou a zmenšíme dělicím poměrem děliče:
Uvf = Um*k*D

Zapojení celého obvodu při tomto postupu musí být stejné při kalibraci i při měření, protože připojením nebo odpojením jakéhokoliv přístroje se změní zatížení generátoru a tím i poměr mezi údajem měřidla v generátoru a skutečným napětím. Korekční konstanta v sobě zahrnuje i vliv zátěže generátoru, a proto generátor musí být zatížen stále stejnou impedancí.

fotografie měřicího rámu


Zhotovení měrného rámu

Výkres měřicího rámu.Tento rám vytváří ve vzdálenoti 60 cm od svého středu tak silné magnetické pole, jaké by mělo elektromagnetické pole o intensitě E=U/10, kde U je vf napětí přivedené na vstupní konektor rámu. Rám je tvořen kruhovou cívkou o průměru 25 cm se 3 závity izolovaného drátu, viz výkres, převzatý z [1]. Drát je uložen ve stínicí trubce z mědi nebo hliníku o průměru 6 až 12 mm. Tloušťka trubky ani drátu nemá vliv na funkci rámu. V [1] doporučují spíše tlustší měděnou trubku o průměru 10 až 12 mm a 0,8 mm tlustý drát, který se snáze navléká. Navlečení tenčího drátu do tenké trubky je pracnější, ale 6mm tenká hliníková trubka je levnější, lehčí a snáze se ohýbá do kruhu.
Cívka je přes odpor 403 Ω připojena ke koaxiálnímu konektoru pro přívod signálu. Konektor s odporem jsou zamontovány do stínicí krabičky, ke které je připevněna trubka s cívkou. Odpor 403Ω je poskládán z několika kvalitních odporů s kovovou vrstvou tak, aby se získala správná hodnota s přesností 1 %.
Stínicí trubka je na jednom konci spojena s pláštěm koax. konektoru a stínicí krabičkou, druhý konec trubky musí být upevněn izolovaně a nesmí se stínění dotýkat.
Fotografie vnitřku krabičky měrného rámu
Dále popíši moje konstrukční provedení měrného rámu, které lze snadno zhotovit. Použil jsem 6 mm tlustou hliníkovou trubku a 0,4 mm tlustý zvonkový drát. Krabička je vyrobena ze dvou částí. Spodní a přední stěna je ohnuta z jednoho kusu 2 mm tlustého ocelového plechu a nese všechny součásti rámu. Víčko, tj. horní, zadí a boční stěny jsou udělány z tenkého pocínovaného plechu z plechovky od konzervy. Víčko je ke dnu připevněno šroubky a železnými úhelníčky s vyříznutými závity. V bočních stěnách jsou výřezy pro stínicí trubku rámu tak široké, aby se víčko trubky nedotýkalo.

Trubka je na obou koncích připevněna držáčky zhotovenými z dubového dřeva. Dřevěný špalík jsem nejdříve uprostřed provrtal vrtákem stejného průměru, jako má trubka. Potom jsem vyvrtal díry pro šrouby ø4,2 mm. Nakonec jsem špalík rozřízl na 4 stejné kousky. Dva kousky na každé straně jako objímky drží trubku. Na jedné staně je kolem špalíku ovinut kousek kovové fólie, který vodivě propojuje stínicí trubku se spodní částí krabičky.
Dno krabičky je přišroubováno k podstavci z prkénka, stojícího na 4 gumových nožkách.
Po zhotovení všech dílů krabičku doporučuji na zkoušku sestavit, pak ji zase rozebrat a díly natřít. Špalíky a prkénko jsou 2x natřeny Luxolem, oba díly krabičky jednou vrstvou rychleschnoucí základovky Formex a pak zvenku nastříkány černým nitrocelulosovým emailem. Místo toho lze také krabičku natřít jednovrstvým nátěrem na kov (třeba Superfest nebo Hostagrund).

Literatura

[1] K. Novák: Amatérská oprava tranzistorového přijímače, SNTL Praha 1966.

Zpět na obsah Jeníčkových radiotechnických stránek

Zpět na domovskou stránku Petra Jeníčka


Tato stránka byla naposledy aktualizována 8.4.2009.  Stránku vytvořil Ing. Petr Jeníček. Případné dotazy posílejte na adresu: pjenicek (zavinac) seznam . cz