Что делает экранированные рамочные антенны настолько хорошими для подавления местного шума?

Среди любителей радиосвязи существует народная мудрость, что если у вас много шума на ВЧ, например, в городских условиях, то использование экранированной антенны с магнитной петлей для приема действительно отлично подходит для подавления этого шума. Вот пример такой антенны:

введите описание изображения здесь

( полное описание )

Есть много вариантов на эту тему, но общие моменты кажутся:

Маленькая петля
Некоторая защита вокруг этой петли (часто построенная из коаксиального кабеля)
(обычно) разрыв в экранировании напротив точки питания

Идея заключается в том, чтобы создать антенну, которая воспринимает B-поле, но не E-поле, исходя из теории, что антенна находится в ближней зоне преимущественно источников электростатического шума, таких как щетки электродвигателя искрения? Эта антенна отличается от зонда B-field? Существуют ли другие конструкции зондов B-поля, которые были бы более эффективными в качестве приемной антенны, предназначенной для подавления местного шума?

Кроме того, что делает экранированную рамочную антенну более особенной? Я не могу найти много информации об этом, которая не анекдотична. Есть ли какой-то механизм, который оправдывает эту дополнительную сложность, или это просто фольклор?

antenna high-frequency ham-radio

— Фил Фрост
источник

Неэкранированная рамочная антенна будет несколько чувствительна к электростатическим полям. Экран ослабит электронное поле, но зазор не позволит ему действовать как короткозамкнутый виток и ослаблять магнитное поле. Я сделал небольшую версию, сделанную из полужесткого коаксиального кабеля, в качестве зонда электромагнитных помех ближнего поля для «обнюхивания» магнитных полей.

— MikeJ-UK

@ MikeJ-UK, почему тогда разрыв напротив точки подачи? Почему не в точке подачи? Если цель состоит в том, чтобы просто сделать зазор где-нибудь, не будет ли удобнее, чтобы он находился в точке подачи, чтобы мы могли физически получить доступ к центральному проводнику?

— Фил Фрост

Главным образом потому, что вы хотите заземлить щит, и это наиболее эффективно выполняется в его центре, напротив зазора. Если вы поместите зазор в точку подачи / заземления, то другая сторона зазора будет электрически дальше от земли.

— Дэйв Твид

Хороший вопрос. В случае полевого датчика B он механически более жесткий (вы просто сгибаете конец части коаксиального кабеля SR в круг и спаяете сердечник и экран вместе, создавая слабое место). Что касается антенны, я не знаю (я только что видел комментарий Дейва, который, кажется, отвечает на это).

— MikeJ-UK

Вы хотите, чтобы заземление было симметричным для обеих половинок (слева и справа на рисунке выше) контура и рядом с точкой ввода кабеля. Только на этой основе я не вижу другого способа сделать это.

— Энди ака

Во-первых, что не делает эту антенну лучше других?

Экран не блокирует электрические поля при прохождении магнитных полей. Для переменного магнитного поля это невозможно .

Эта антенна или любая электрически малая петля имеет низкий импеданс поля в очень ближнем поле, что означает, что отношение магнитного поля к электрическому полю будет высоким. Это в отличие от короткого диполя, который противоположен. Но дальше, но все же в ближнем поле, полевое сопротивление петлевой антенны фактически выше, чем у короткого диполя. В дальнем поле они идентичны. Таким образом, может случиться так, что некоторые источники шума ближнего поля воспринимаются петлей меньше, чем какой-либо другой диполь, но это трудно предсказать. Изменения, скорее всего, из-за удачи, чем что-либо еще.

Что делает антенны с малой петлей в целом полезными в шумной среде, так это то, что в диаграмме направленности имеются два очень глубоких ноля, каждый перпендикулярно плоскости петли. Источники шума могут быть затем обнулены очень эффективно.

Экран не меняет диаграмму направленности антенны малого контура напрямую. Если взять проводник, изогнуть его в пяльцах с небольшим зазором и измерить сигнал через него, результатом будет этот идеальный паттерн с глубокими нулями. Проблема в том, что это действительно трудно сделать на практике. Линия питания, если она не симметрична, выведет антенну из равновесия. В этом случае линия подачи действует как вертикальная антенна, а диаграмма направленности представляет собой комбинацию идеальной маленькой петли и вертикали. Вы не получаете глубокие нули.

На практике действительно трудно обеспечить симметрию. Коаксиальный кабель не вариант, так как он не симметричен. Земля и близлежащие объекты могут нарушить равновесие.

Обертывание антенны в «щит» - хитрый трюк, чтобы сделать его более практичным для создания сбалансированной антенны. Щит на самом деле не щит - это антенна. Зазор в щите является точкой подачи. Токи, циркулирующие в контуре, являются нашим интересным сигналом, и эти токи создают разность напряжений в зазоре. На данный момент у нас есть идеальная маленькая рамочная антенна, но у нас нет ничего подключенного к точке питания, поэтому это бесполезно.

Запустив проводник в петле внутри этого экрана, разность напряжений в зазоре может вызвать ток в этом проводнике. Но нам как-то нужны провода для выхода. И мы, вероятно, хотим, чтобы они выходили внутри экрана (т. Е. По коаксиальному кабелю), иначе мы ничего не решили, потому что все, что находится рядом с линией питания, еще больше уравновесит его. Единственное место, куда может выйти щит, - это противоположная щель, потому что любая другая точка будет неуравновешенной. Вот результат:

экранированная рамочная антенна

Это из линий передачи, антенн и волноводов , которые больше не защищены авторским правом.

Теперь зазор - это точка питания, экран - антенна, а антенна (экран) симметрична относительно земли. Наша линия подачи также экранирована, и у нас есть прочная, сбалансированная антенна, которая может обеспечить практически идеальную схему малых петель в практических условиях.

— Фил Фрост
источник