Jak zrobić antenę ferrytową - krok po kroku

Pytanie

Jak zrobić antenę ferrytową

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Najprościej: nawiń cewkę z cienkiego drutu (lub licy) na pręcie ferrytowym, połącz ją równolegle z kondensatorem strojeniowym i dostrój do żądanego pasma. Dla MW (ok. 520–1710 kHz) typowa indukcyjność cewki to rząd 200–300 µH, liczba zwojów zwykle 50–100 na pręcie 8–10 mm × 10–20 cm.
• Do podłączenia do odbiornika zastosuj dodatkowe, małe uzwojenie sprzęgające (2–10 zwojów) albo wtórnik na JFET, aby nie tłumić rezonansu.

Kluczowe punkty:

• Rdzeń ferrytowy (manganowo‑cynkowy) poprawia skuteczność i Q.
• Obwód LC stroisz kondensatorem zmiennym (np. 20–365 pF).
• Uzwojenie sprzęgające dopasowuje impedancję do wejścia odbiornika/SDR.
• Antena jest kierunkowa – maks. sygnału prostopadle do osi pręta.

Szczegółowa analiza problemu

• Zasada: antena ferrytowa (tzw. „loopstick”) jest anteną magnetyczną. Cewka N zwojów na pręcie ferrytowym o dużej przenikalności μr koncentruje strumień Φ i podnosi SEM indukowaną w cewce. Równoległe LC ustala selektywny odbiór: f0 = 1/(2π√(LC)).
• Dobór L i C: dla typowego kondensatora 20–365 pF i chęci pokrycia całego MW:
  • Ustaw najniższy kraniec pasma przy Cmax: L ≈ 1/[(2πfmin)² Cmax]. Dla fmin = 520 kHz i Cmax = 365 pF: L ≈ 250–260 µH.
  • Sprawdź górę pasma z Cmin (uwzgl. pojemności pasożytnicze 10–20 pF): z L ≈ 250 µH i Cmin ≈ 20 pF fmax ≈ 2,2 MHz – zapasu wystarczy do 1710 kHz.
• Ile zwojów? Dokładna L na pręcie zależy od kształtu i „rozmagnesowującego” współczynnika rdzenia, więc najpewniejsza jest metoda pomiarowa:
  1. Zrób próbne 10 zwojów na docelowej szerokości uzwojenia, zmierz Ltest (LCR lub mostkiem/NanoVNA).
  2. Oblicz Ndoc = Ntest·√(Ldoc/Ltest).
  3. Nawijaj docelową liczbę i zweryfikuj pomiarem.
• Geometria nawijania: jednowarstwowo, zwój przy zwoju, możliwie krótka cewka (typowo 20–40 mm), osadzona na karkasie nasuwanym na pręt (ułatwia strojenie przez przesuw). Krótka, zwarta cewka ma mniejszą pojemność własną i wyższe Q.
• Przewód: lica HF (np. 50–120×0,04–0,06 mm) minimalizuje efekt naskórkowy i straty na MW/LW. Zwykły drut DNE 0,2–0,4 mm też zadziała, ale Q będzie niższe.
• Uzwojenie sprzęgające: 2–10 zwojów obok cewki głównej (ten sam kierunek nawijania). Liczbę dobierasz do wejścia odbiornika: im więcej zwojów sprzęgających, tym silniejsze obciążenie rezonansu (spadek Q). Dla SDR 50 Ω zwykle 1–3 zwoje + transformacja (patrz niżej).
• Ekran elektrostatyczny: cienka taśma miedziana/folia Al wokół cewki z przerwą 3–5 mm (nie zamykać pętli!) i z jednopunktowym połączeniem do masy. Tłumi zakłócenia E‑polowe, nie dusi H‑pola.
• Kierunkowość i ustawienie: maksimum sygnału, gdy oś pręta jest prostopadła do kierunku fali. Obracaj antenę dla maksymalnego SNR i tłumienia zakłóceń lokalnych.

Praktyczny przykład (MW 520–1710 kHz, USA):

• Rdzeń: pręt ferrytowy Ø 10 mm, długość 160 mm.
• Kondensator: 20–365 pF (dwusekcyjny radiowy), dodatkowo trymer 5–50 pF do zestrojenia górnego końca.
• Cel: L ≈ 250 µH. Z próby 10 zwojów uzyskano Ltest = 6,0 µH → Ndoc ≈ 10·√(250/6) ≈ 64 zwoje.
• Uzwojenie sprzęgające: 4 zwoje do wejścia odbiornika AM; dla SDR 50 Ω – 2 zwoje + transformator 1:5–1:10 (impedancyjnie 1:25–1:100) lub wtórnik JFET.
• Strojenie: ustaw 520 kHz na odbiorniku, kręć C do maksimum głośności, przesuwaj cewkę po pręcie dla dokładnego trafienia w fmin. Potem sprawdź 1710 kHz – koryguj trymerem/odstępem sekcji.

Aktualne informacje i trendy

• Współczesne środowisko RF (LED, zasilacze impulsowe, IoT) generuje silne zakłócenia E‑polowe – stąd realny zysk z ekranu elektrostatycznego i zewnętrznego montażu anteny.
• Popularne stało się łączenie pręta ferrytowego z buforem JFET (J310, 2N3819, J201, BF245) – wysokie wejściowe R i niska C minimalizują obciążenie Q, a wyjście 50–1 kΩ łatwo podłączyć do SDR lub długich przewodów.
• Trudniej dostępne mechaniczne kondensatory zmienne – alternatywą jest strojenie diodami pojemnościowymi (varikap) z filtrowanym napięciem strojenia.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Wpływ rdzenia: większa długość i przekrój pręta → większa efektywna indukcyjność i czułość. Zbyt wysoka μr może obniżyć górną częstotliwość pracy przez wzrost strat; do MW/LW typowe ferryty MnZn są właściwe.
• Dobroć Q: rośnie z licą, mniejszą rezystancją DC, krótszą cewką i dobrą mechaniką (usztywnienie lakierem, brak mikrodrgań).
• Dopasowanie do 50 Ω (SDR): transformator na małym pierścieniu ferrytowym (np. 43/61) lub na samym pręcie – przekładnię dobierasz z √(Zp/Zs). Np. dla obwodu rezonansowego rząd kilkuset omów i kabla 50 Ω, Np:Ns ≈ 3:1–4:1.
• Rozszerzanie pasma: odczepy na głównej cewce (np. 80%, 60%) przełączane dla LW/MW albo dwie osobne cewki na jednym pręcie.

Aspekty etyczne i prawne

• Antena ferrytowa jest odbiorcza – nie wymaga zezwoleń. Nie używaj jej do transmisji.
• Pamiętaj o BHP: gorący klej, opary lakierów, ostre końce drutu; w urządzeniach z zasilaniem sieciowym – izolacja i odstępy.

Praktyczne wskazówki

• Zanim nawiniesz „na gotowo”, zrób sekcję testową 10–20 zwojów i przemierz – oszczędzisz czas.
• Zostaw 5–10 mm marginesu bez zwojów od krawędzi cewki, by uniknąć przebicia i naprężeń.
• Lica jest śliska – delikatnie lakieruj co kilka warstw, by unieruchomić uzwojenie.
• Utrudnione strojenie górnego końca? Zmniejsz liczbę zwojów o 1–2 lub włącz szeregowy kondensator „padding” (np. 100–220 pF) z agregatem, żeby poprawić tracking.
• Hałas miejski? Wyniesienie anteny od elektroniki, ekran elektrostatyczny, filtr LC w zasilaniu przedwzmacniacza i uziemienie punktowe obudowy.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Wzory katalogowe dla toroidów (AL) nie przenoszą się wprost na pręty ferrytowe – stąd nacisk na pomiar.
• Rozrzut parametrów ferrytów jest istotny; egzemplarze z odzysku mogą różnić się μr i stratami.
• Zbyt silne sprzężenie z odbiornikiem pogorszy selektywność – dobieraj liczbę zwojów sprzęgających obserwując szerokość rezonansu.

Sugestie dalszych badań

• Analiza wpływu demagnetizing factor dla prętów o różnych L/D.
• Porównanie licy HF vs drut pełny – pomiar Q i SNR w realnym eterze.
• Aktywna antena ferrytowa z automatycznym strojem (varikap + pętla PLL/MaxHold z SDR).
• Symulacje EM (np. FEMM) dla optymalizacji długości cewki i rozkładu pola.

Krótkie podsumowanie

• Wybierz pręt ferrytowy 10×160 mm, kondensator 20–365 pF, nawiń ok. 60–70 zwojów licy/drutu w jednej warstwie, dodaj 2–6 zwojów sprzęgających.
• Strojenie wykonaj kondensatorem i ewentualnym przesuwem cewki na pręcie, koryguj trymerem.
• Dla nowoczesnego otoczenia RF doposaż antenę w ekran elektrostatyczny i bufor JFET/transformator dla SDR.
• Metoda „najpierw pomiar, potem przeliczenie N” zapewnia trafienie w wymaganą indukcyjność i wysoką skuteczność całej anteny.