Blindagem Eletrostática para Recepção AM

Muita gente gosta de ouvir AM "Broadcast", pela variedade de programas regionais, algo que a radiodifusão em FM não costuma oferecer.

Na América, temos emissões em Ondas Médias (MW - 525 kHz a 1705 kHz), e Ondas Tropicais (SW - 2300 kHz a 5060 kHz).

Na Europa, alem das citadas faixas, há também emissões em Ondas Longas (LW -53 kHz a 279 kHz).

Essas faixas de ondas permitem o uso de uma antena interna em receptores portáteis muito prática, conhecida como "antena ferrite". A antena ferrite é conhecida no meio acadêmico como "antena de quadro".



A antena de ferrite tem alta sensibilidade aos sinais de rádio, mas tem um sério inconveniente: elas são sensíveis a interferências de ordem eletrostática, geradas pela natureza e por máquinas elétricas domésticas e industriais.

Tentamos resolver o problema com uma blindagem eletrostática com uma medida de "baixo impacto":



Colamos ao corpo de ferrite uma espiral de um cabinho usado em multímetros, pela maleabilidade do mesmo.

A espiral foi ligada somente num dos terminais, isto é: ao ponto de potencial zero (terra) do capacitor variável, a fim de evitar alterações no circuito de sintonia da própria antena.

O resultado parece promissor. Não temos disponíveis em nossa oficina um medidor de relação sinal/ruído, mas a melhora é perceptível. Emissoras fracas tornaram-se inteligíveis.

Parte do ruído vem pela rede elétrica. Mesmo com o uso de "eliminador de pilhas" percebemos que o ruído conduzido manteve-se baixo, com a vantagem do aproveitamento de sinal de rádio que vem por esse caminho.

Acreditamos que esse conceito pode ser aperfeiçoado, como por exemplo, pela prateação do corpo da antena ferrite, ou aplicação de filme de cobre, tomando o devido cuidado para evitar o efeito de "espira em curto".

Mais experiências...

Desta vez, fizemos um teste de antena blindada num pequeno receptor de bolso.



A remoção do núcleo de ferrite deve ser feita com muito cuidado, a fim de não romper os cabinhos de fio Litz. Retirar o calço de cartolina original da montagem, e remover a cera de abelha, aquecendo-a com ferro de soldar.

A blindagem eletrostática foi feita com aplicação de grafite de lápis ao núcleo de ferrite.
Risque o lápis sobre o corpo do ferrite várias vezes, até que a camada fique bem espelhada.
Observe o limite da ranhura, que não pode ser ultrapassado. Cubra essa área com fita adesiva.

A camada de grafite é conectada a um potencial zero através do cabinho vermelho.
Uma das pontas do cabinho é conectada a camada de grafite através de um calço de filme de cobre. A outra ponta do cabinho é ligada ao corpo de uma bobina de blindagem metálica de potencial zero ("terra").

Deem uma olhada na figura, a fim de entender os detalhes da blindagem:



A camada de grafite está exagerada. A ranhura é indispensável, a fim de evitar o curto-circuito dos sinais de rádio induzidos na bobina da antena ferrite.

Abaixo, fizemos um teste de atuação da blindagem contra ruídos elétricos impulsivos. Para tanto, usamos um alicate plástico para ligar e desligar a blindagem com o mínimo de interferência por indução eletrostática.



A blindagem eletrostática torna o receptor de rádio menos sensível a ruídos impulsivos, e mantém sensibilidade ao campo magnético. Isso é muito útil aos radioescutas que moram em grandes prédios, uma vez que a componente magnética de uma onda de rádio sofre menos atenuação que a componente elétrica, quando atravessam as paredes de concreto.



As antenas de ferrite são antenas de quadro sintonizadas. Quando blindadas eletricamente, lembram as antenas usadas em radio-localização, conforme a figura acima.

Para entender melhor o funcionamento de antenas blindadas, vá aos endereços abaixo:

http://www.sarmento.eng.br/LoopCoaxialBlindada.htm

https://www.hamfesters.org/main/wp-content/uploads/2018/02/Magnetic-Loop-Antennas_20180203.pdf

Para aqueles que não dispõem de recursos técnicos em casa, há uma forma de melhorar a recepção de rádios portáteis através de uma simples tentativa:



A fiação elétrica da maioria das casas está dentro de conduítes verticais ou horizontais.

Se a antena de ferrite estiver disposta a 45 graus da orientação dos conduítes, muita interferência dessa origem será eliminada.

Os americanos estão sempre na nossa frente...

Um radioamador me disse que essas antenas eram populares em rádios portáteis russos nos anos 1950.

Pesquisei na Rede e vejam o que encontrei:





Documento arquivado pela CIA no ano de 1957. Liberado para o público em 2012   ...


Detalhe da Antena de Ferrite Blindada:



Notar que a antena de ferrite é instalada dentro de uma blindagem tubular metálica ranhurada, ao contrário de nossa proposta de uma blindagem ranhurada de grafite circunscrita ao corpo do bastão de ferrite...



Mais explicações...



Chegamos atrasados   !!!

Documento da Confidencial Desclassificado:
https://www.cia.gov/library/readingroom/docs/CIA-RDP78-03424A000500010007-0.pdf

Continuamos a pesquisar sobre o assunto...



Removemos a bobina de blindagem eletrostática e aplicamos grafite ao bastão de ferrite desse receptor, como foi feito com o ferrite de um rádio de bolso.



Notamos que antes de aterrar a camada de grafite de lápis, tivemos a impressão que o "ruído cósmico" conhecido no Brasil como "Rádio Cachoeirinha" ou "Ruído de Frigideira" (Ruído Branco), aumentou um pouco. Após o aterramento, o ruído de fundo diminuiu bastante. No mínimo, uma queda de seis decibéis.

Apesar serem de feitas as comparações com outros receptores de AM, nossos testes com a antena de ferrite blindada foram apenas subjetivos.

Para mensurar a efetividade das blindagens, é necessário fazer o teste utilizando-se de um voltímetro especial, no qual cada ruído tem uma ponderação específica em acordo com a curva de audibilidade humana.

Produzimos um pequeno vídeo em inglês, a fim de aumentar a audiência do Fórum de Física2100



Com a tradutora googleana, tudo ficou mais fácil   !

Esta será mais uma tentativa de aperfeiçoamento da blindagem eletrostática:



Tubo de Blindagem Eletrostática

Utilizar um tubo de cartolina com diâmetro superior ao diâmetro da barra de ferrite. Cobrir externamente o tubo de cartolina com uma fita de filme de alumínio.

O passo de enrolamento da fita de alumínio será crítico, pois deve ser o mais cerrado possível, e, ao mesmo tempo, não permitir curto-circuito entre espiras da fita de filme de alumínio.

Conectar um fio de cobre à fita de alumínio para aterramento da mesma.  

Após conclusão da confecção do tubo de blindagem, este deverá envolver externamente a barra de ferrite e a bobina de sintonia. A fim de manter a centragem do conjunto, poderá ser usada espuma de poliuretano entre o ferrite e o tubo de blindagem. Aguardem pelo experimento prático.

Mais:

Existem mesmo ondas eletromagnéticas?

https://fisica2100.forumeiros.com/t1895-o-botequim-do-ifuff#13708

https://fisica2100.forumeiros.com/t1895p20-o-botequim-do-ifuff#13709

https://fisica2100.forumeiros.com/t1895p20-o-botequim-do-ifuff#13710

https://fisica2100.forumeiros.com/t1895p20-o-botequim-do-ifuff#13712

https://fisica2100.forumeiros.com/t1895p20-o-botequim-do-ifuff#13713

Demonstração da atuação de uma blindagem eletrostática simples, feita de folha de alumínio com a área de toque da antena telescópica isolada.





As variações de volume do sinal recebido também dependem do controle automático de volume do microfone do smartphone, assim como a atuação do AGC - Automatic Gain Control do receptor de rádio.

O bastão de ferrite da antena interna de AM encontra-se embutido no gabinete, próximo ao descanso da antena telescópica.