浅谈磁性天线

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晶体管收音机中所用的磁性天线是由磁棒、初级线圈、次级线圈组成的。它的实物外形如图1所示,在电路中的符号如图2。由于工作频率比较高,并且有初级和次级两组线圈,因此,它也是一种高频变压器。

图1
图1 🔍原图 (527×726)
图2
图2 🔍原图 (283×226)

磁性天线的初级线圈和可变电容器组成调谐回路,它在晶体管收音机里用来接收无线电波和选择电台。

磁棒的种类

晶体管收音机的磁性天线按工作频率来区分有两种。一种用来接收中波波段的叫中波磁性天线,见图1(a)所示;另一种是用来接收短波波段的叫短波磁性天线,见图1(b)所示。

磁棒是用磁性材料制成的,它具有导磁性,能把周围的磁力线聚积在磁棒内,因此当天线线圈插上磁棒后,接收信号的效率大大提高。

磁棒的形状常见的有两种:一种是圆形的,它的尺寸用直径和长度表示;一种是扁形的,用长×高×宽表示,如图3所示,这两种的截面积大致相同,如果长度相同,效果是一样的。

图3
图3 🔍原图 (589×377)

袖珍式收音机多数采用扇形磁棒,这样可缩小收音机体积。圆形磁棒机械强度较高,可以做得比较长,最长可达到200毫米,有利于提高灵敏度。

中波磁棒常用下列字母和数字表示材料和规格:MXO—400—Y(或)P,其中MXO表示锰锌铁氧体材料,400表示导磁率,Y表示圆形截面,P表示扁形截面。字母后面还附有数值:d(直径)×l(长度)或者l×h×b,表示尺寸大小,如图3。MXO—400中波磁棒的颜色较深,呈黑色,适用工作频率在1.6MHz以下的波段。

短波磁棒常见的有NXO-60—Y,NXO—60—P,和 NXO—40—Y几种。NXO表示镍锌铁氧体材料,60或40表示导磁率,Y表示圆形截面,P表示扁形截面,后面还附有的数值表示尺寸。颜色呈棕色或灰色。圆形短波磁棒通常刷上灰色磁漆。短波磁棒NXO—60适用工作频率在12MHz以下波段。NXO—40适用工作频率在26MHz以下波段。

中波磁棒和短波磁棒通常是不能互换使用的。有的中短波收音机共用一根中波磁棒,这样做会使短波的灵敏度大大下降,如果用短波磁棒去接收中波波段,灵敏度也会受到损失。较好的收音机是中、短波各用一根磁棒。

磁棒的长度和线圈的圈数有密切关系。常见磁棒的长度最短约55毫米,最长为200毫米。如果配用电容为270pF,那么圈数最多是82圈左右,最少是55圈左右。次级线圈约在5至10圈之间选择。

绕制线圈所用的导线

衡量一个线圈的质量好坏,效率高低,通常用品质因数Q\(_{0}\)来表示。Q0值与线圈的电感量L\(_{1}\)成正比,与损耗电阻成反比。而导线的损耗电阻包括铜线的直流电阻和高频损耗电阻。

为了保证线圈的质量,应选用直流电阻小或者高频损耗电阻小的导线来绕线圈。多数收音机都选用特制的多股漆包线来绕中波天线。下面简单介绍此种线的特点。

在单根导线中通过高频电流时,导线截面积中心的电流密度要比靠近表面的小,在频率足够高时,电流只在沿表面一薄层流动,而导线内部各点实际上没有电流。我们称这种现象为集肤效应。由于这种效应,高频电流在导线中所通过的截面积大大减小,导线对高频电流的电阻就增大很多。如果用多股漆包线来代管单根导线,情况就不同了。多股线与截面积相同(等于多股线总截面积)的单股线相比,可以流过高频电流的表面积大大增加,高频电阻减小。因此中波天线常常采用多股漆包线来绕制,常见有φ0.07×7纱包线,这是用七股线径为0.07毫米的漆包线绞合后,再用细纱线包缠成一根。它的效果比φ0.51的单股漆包线还要好。当然,焊接时一定要保证七股线都没有虚焊,才能达到降低高频损耗的目的。

由于短波段工作频率更高,所需电感量较小,因此线圈圈数较少,一般选用直径较粗的单股镀银导线来绕制。在导线表面镀上导电率较高的银层,是为了减小导线的损耗电阻。为了减少分布电容,短波线圈采取间绕的办法,使圈与圈之间留出一圈左右的间隔。

绕制线圈应注意的问题

为了提高线圈的质量,在绕制线圈的时候应注意以下几点:

1、线圈排绕要整齐,圈与圈之间不留缝隙,这样可以缩短线圈长度,增大电感量,提高Q值。

2、选择介质损耗小的材料制骨架,如选用聚苯乙稀制的骨架。也可以用牛皮纸筒代替,纸筒里外要刷上一层万能胶或绝缘漆,烘干后使纸筒具有绝缘防潮的性能。绕好的纱包线也要用不含杂质的蜡浸泡封固。需封固的地方可用经过提纯后的高频蜡封固。

3、固定磁棒的支架不能用闭合的金属导体,否则使Q\(_{0}\)值严重下降,甚至使无线电波全部损失掉。

图4
图4 🔍原图 (445×299)
图5
图5 🔍原图 (589×237)

4、线圈做好以后,套在磁棒上应能自由移动,以便调节电感量。线圈在磁棒的中心位置上,电感量最大,对接收电台的方向性也较强,在电台密集的地方,有利于改善选择性。但是方向性太强了,却限制了晶体管收音机放置的方位,因此,我们并不希望晶体管收音机的方向性很强。所以一般把线圈套在离磁棒一端的\(\frac{1}{4}\)处较为合适,如图④所示。有时初级线圈分成三段至四段的间隔绕制,见图5。这样也可以减小分布电容,提高Q\(_{0}\)值。如果再把线圈绕成两段分套在离磁棒两端1/4处,还能改善方向性。(王昌辉)