Antena de campo cercano de 0.3-100MHz

Sí, ciertamente suena como una transmisión de campo cercano con la energía principal entregada como un campo magnético alterno y no como una onda EM adecuada. La bobina que me describe me suena como si tuviera una inductancia de aproximadamente 2 uH y, para mejorar la eficiencia (en el extremo inferior), podría usar la sintonización paralela.

Estimo que aproximadamente 140 nF de sintonización de buenos condensadores cerámicos lo sintonizarían a 300 kHz, pero esto no ayuda mucho a la frecuencia más alta (100 MHz) donde se necesitaría una capacitancia de sintonía de apenas 1pF y, por supuesto, esto no es práctico porque la autocapacitancia de su bobina de 3 giros superaría esto.

Así que ese es el primer punto que observo: en el extremo más alto de la escala, es probable que su antena sea bastante problemática al entregar energía al isótopo de Rubidio.

Por lo tanto, sugeriría una inductancia mucho más pequeña y una bobina de un solo giro. Con 1 giro, estimo que la inductancia es de aproximadamente 200 nH o aproximadamente, y esto se sintonizaría en paralelo a 100 MHz con una capacidad de aproximadamente 13 pF.

Pero, en las frecuencias más bajas, terminará con un problema porque necesitaría usar un banco de relés de RF para encender progresivamente un grupo de condensadores de hasta aproximadamente 1.5 uF. Se puede hacer pero necesita un cuidado especial Y para lograr la alineación de la frecuencia con la sintonización, me gustaría construir la antena alrededor de un circuito para que oscile solo, es decir, siempre se está ejecutando en sintonía.

Este es el enfoque que tomaría, pero también consideraría dividir el suministro de energía en partes más pequeñas para que la electrónica pueda adaptarse a dos o más bandas de frecuencia, es decir, tiene dos o más antenas.

Por supuesto, no tengo idea de lo conveniente que sería esto.

Si bien es posible una optimización de la antena, dadas las restricciones físicas, el esfuerzo puede no producir una mejora sustancial. Sin embargo, cierta optimización para un rango más pequeño de frecuencias es bastante plausible y vale la pena continuar.

Dado que su objetivo es optimizar la energía a la que está sujeto el ⁸⁷ Rb, recomendaría mejorar la compatibilidad entre el amplificador y la antena elegida, ya que esto tendrá la influencia más significativa en la cantidad de energía entregada al ⁸⁷ Rb. El amplificador MiniCircuits está buscando una impedancia de carga de 50 ohmios para que pueda entregar la máxima potencia. Su antena está lejos de aparecer como una carga de 50 ohmios. Como resultado, hay una reducción sustancial de la energía transmitida.

Una solución para mejorar la impedancia de carga que presenta la antena es insertar una red coincidente entre el amplificador y la antena para transformar la impedancia. Idealmente, esto debería ubicarse en la antena para minimizar las pérdidas en la línea de alimentación, aunque con una línea de alimentación corta y de baja pérdida, este requisito se mitiga. Debido al amplio rango de frecuencia involucrado, se requerirá que varias redes coincidentes se conecten y desconecten del circuito a medida que la frecuencia cambie. Esto se suele hacer con pequeños relés que funcionan bien en un entorno de RF. Estos podrían ser controlados por su sistema de laboratorio o podrían funcionar de manera autónoma al detectar la frecuencia de operación actual de su amplificador.

Los circuitos coincidentes pueden diseñarse modelando la (s) antena (s) elegida (s) o tomando mediciones de impedancia in situ. Dada la proximidad a otros aparatos de laboratorio, este último es preferible.

Otra posibilidad es aplicar fuerza bruta al problema usando un amplificador de mayor potencia. Sin embargo, en general, a medida que aumenta la potencia, el amplificador se vuelve más restrictivo con respecto a la carga para evitar el desbordamiento térmico y la destrucción por sobretensión. Pero puede haber algún nivel de compromiso que mejore su aplicación.