МИР ЕН-Антенн


Сайт, посвященный ЕН-Антеннам. Статьи. Описания. Конструкции. Эксперименты. Результаты испытаний.

ДЕМОНСТРАЦИЯ 4
Ted W5QJR

Это четвертая демонстрация в ряде показов, чтобы читатель смог построить очень простую и очень недорогую EH-Антенну, и испытал превосходные параметры эффективности и характеристик этого нового понятия в теории антенны. Этот документ был подготовлен, чтобы представить детальный проект EH-Антенн, помощь в конструкции и настройке. Предыдущие показы демонстрации использовали антенну на диапазон 40 метров. Для примера, в этой демонстрации, мы будем подробно описывать вариант антенны на 20 метровый диапазон.

ДЕМОНСТРАЦИЯ 4: детальная информация представлена в следующей таблице, и сопровождается соответствующими комментариями. Мы включили информацию относительно антенны на диапазон 40 метров лишь для ссылки.

РАДИОЛЮБИТЕ5ЛЬСКИЙ ДИАПАЗОН:	МЕТРЫ	40
РАДИОЛЮБИТЕ5ЛЬСКИЙ ДИАПАЗОН:	МГц	7
ДИАМЕТР ЦИЛИНДРА:	ДЮЙМЫ	3.25
ДИАМЕТР ЦИЛИНДРА:	СМ	8.255
ДЛИНА ЦИЛИНДРА:	ДЮЙМЫ	4.5
ДЛИНА ЦИЛИНДРА:	СМ	11.43
РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ЦИЛИНДРАМИ:	ДЮЙМЫ	3.25
РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ЦИЛИНДРАМИ:	СМ	8.255
ДИАМЕТР КАТУШКИ:	ДЮЙМЫ	3.25
ДИАМЕТР КАТУШКИ:	СМ	8.255
* КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ НА КАТУШКЕ ФАЗИРОВАНИЯ	3
* КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ НА КАТУШКЕ НАСТРОЙКИ	20
* ОТВОД ОТ	1.25
КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ НА КАТУШКЕ ВХОДНОЙ	12
ПРИБЛИЗИТЕЛЬНАЯ СУММАРНАЯ ДЛИНА:	ДЮЙМЫ	16
ПРИБЛИЗИТЕЛЬНАЯ СУММАРНАЯ ДЛИНА:	СМ	40.64
ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ - КГЦ	ПРИ КСВ 1:2	160
ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ - КГЦ	ПО УРОВНЮ 3 dB	360

ФИЗИЧЕСКАЯ ОСОБЕННОСТЬ: Диаметр антенны не критический, но это имеет прямой эффект на ширину полосы частот антенны из-за расстояния между цилиндрами. К сожалению, мы еще не вывели уравнение, чтобы определять полосу пропускания как функцию диаметра от длины. Из опыта, для антенны диаметром 2.375 дюйма на 80 метрах, мы добиваемся 67 КГЦ при КСВ 2:1. На одной и той же частоте, но при 4 дюймах в диаметре, мы получаем 160 КГЦ. Если цилиндры располагаются друг от друга на расстоянии диаметра, внутреннее излучение сводится к минимуму. Следовательно, результаты зависят от этого интервала в большой степени. Обратите внимание, что расстояние между более низким цилиндром и катушкой настройки - такое же как диаметр. Также входная катушка должна расположиться приблизительно на 1 диаметр ниже катушки настройки. Мы нашли, что очень хорошая антенна для низких частот (ниже 10 MHz), для большого угла излучения, должна иметь, отношение длины цилиндра к диаметру - 12. Для 10 MHz и выше нет никакой потребности в большом угле излучения, следовательно отношение должно быть - 6.

ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ: ширина полосы пропускания антенны может быть еще расширена, используя блок настройки антенны, но только в пределах 3 dB от ширины полосы частот антенны. Обычно, ширина полосы частот по уровню 3 dB - приблизительно в два раза больше, чем при КСВ 2:1 ширины полосы пропускания. Следовательно антенна на диапазон 40 метров, может перекрывать весь 40 метровый диапазон, при использовании блока настройки антенны. Это только для более низких частот, где ширина полосы пропускания - проблема. Потому что даже очень большие цилиндры в диаметре имеют узкую полосу пропускания. Конечно чем больше, тем лучше, но даже для малого диаметра, будет иметься адекватная ширина полосы пропускания, чтобы перекрыть часть диапазона. Если Вы любите работать во всем диапазоне, и 3 dB ширина полосы пропускания меньше, чем желаемый рабочий диапазон, Вы должны создать устройство, для дистанционной настройки антенны. Один из методов состоит в том, чтобы использовать электрический мотор, для перемещения медного или алюминиевого сердечника внутри катушки. Эти сердечники из цветного металла увеличат частоту, потому что они уменьшают индуктивность, и лишь незначительно ухудшают эффективность.

КАТУШКА ФАЗИРОВАНИЯ: цель катушки фазирования, размещенной между цилиндрами и соединенной между верхним цилиндром и катушкой настройки, состоит в том, чтобы обеспечить на несколько градусов поворот фазы. Концепция EH-Антенны основана на соответствующем фазировании между E и H полями. Если напряжение на проводе - имеет не ту же самую фазу, как напряжение на цилиндрах, то не будет никакого излучения провода. Мы находим, что изменение фазы приблизительно в 3 градуса, эквивалентны 2:1 КСВ, а обычно используется изменение на 6 градусов или больше. Мы рекомендуем, чтобы Вы вычислили длину провода, равную 6 градусам (6/360 = 0.016 длин волны), а затем намотали катушку в соответствии с этими рекомендациями.

ВХОДНАЯ КАТУШКА: Глядя на рисунок антенны, обратите внимание на катушку соединенную последовательно со средним проводником. Мы называем это входной катушкой. *STAR* версия EH-Антенны будет иметь минимум КСВ при частоте отличной от той, где реактивное сопротивление является нулевым, и сопротивление излучения будет максимальным. Использование этой катушки улучшает КСВ и, что более важно, создает минимум КСВ, совпадающий с максимальным излучением. Эта катушка, которая размещается ниже катушки настройки, располагается на достаточно большом расстоянии, чтобы устранить взаимную связь.

ПИВО МОЖЕТ БЫТЬ ВЕРТИКАЛЬНЫМ: Мечты радиолюбителей воплощаются, использованием для построения антенны пивных банок. Но для обычной четвертьволновой вертикальной антенны нужно большое количество пивных банок . Эта же антенна требует только две банки. Я предпочитаю кокс. Эти банки - 2 дюйма 5/8 в диаметре и 4 дюйма 7/8 длиной, таким образом длина к диаметру - немного меньше чем два. Мы использовали стекловолоконный стержень для монтажа антенны. План состоял в том, чтобы установить антенну на мачту из дерева, так что никакое специальное крепление не было разработано. Сама антенна крепится на деревянной мачте и легкосъемная. Я мог бы добавить, что такая антенна выдержит любую погоду. Если деревянная конструкция имеет специальную пропитку, то конструкция будет стоять в течении года и более. В этом варианте EH-Антенны не используются ни какие переменные конденсаторы или другие детали, характеристики которых зависят от погоды. Убедитесь лишь, что сделали отверстие для дренажа в нижней части.

ХОРОШАЯ, ПЛОХАЯ И ВЕЛИКОЛЕПНАЯ: я подчеркивал в этих демонстрациях возможности и недостатки *STAR* варианта EH-Антенны. Каковы преимущества и недостатки? Ниже представлен список, показывающий характеристики EH-Антенны, в сравнении со стандартной антенной Герца.

ПАРАМЕТРЫ	ЕН-Антенна STAR	АНТЕННА ГЕРЦА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ	ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ	ОЧЕНЬ НИЗКАЯ ДЛЯ МАЛЫХ АНТЕНН
ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ	ОЧЕНЬ БОЛЬШАЯ	ОЧЕНЬ НИЗКАЯ НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ
РАЗМЕР	ОЧЕНЬ МАЛЫЙ	ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ
EMI	ОЧЕНЬ МАЛЫЙ	ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ
ПРИЕМ	МАЛОШУМЯЩИЙ	ОЧЕНЬ ШУМНЫЙ

Комментарии:
*) Эффективность обычной мобильной антенны, на диапазон 75 метров, меньше чем 3 %. Эффективность EH-антенны ограничена только потерей в катушке (обычно это только несколько % потерь).
*) Полоса пропускания EH-Антенны обычно значительно большая чем полноразмерной антенны Герца. Однако, антенны могут быть очень маленькие с узкой шириной полосы частот. И стандартная мобильная антенна на диапазон 75 метров и антенна LOOP имеют узкую полосу пропускания.
*) Размер - вертикальная антенна Герца должна быть по меньшей мере равна четверти (1/4) длины волны. EH-Антенна не нуждается в радиалах и ее размер измеряется дюймами.
*) EMI - Для EH-Антенны это понятие фактически не существующее, и обычно на более чем 30 dB ниже EMI, чем для антенн Герца.
*) Прием - Вы должны послушать эфир с ЕН-Антенной, чтобы поверить этому - очень малошумящий - высокий уровень сигнал/шум..
Что еще можно сказать о ЕН-Антенне? Красота EH-Антенны сразу бросается в глаза и не может быть не оценена.
Надеемся, что Вы будете экспериментировать с *STAR* версией EH-Антенны. Физические характеристики ее не критические, так что, не колеблясь начинайте. Вы должны сделать простой диодный измеритель поля, и генератор, значительно облегчающий настройку антенны, не излучая в эфир. ГИР также значительно может помочь в настройке. На рынке имеется несколько типов испытательного оборудования, для настройки антенн.

КОАКСИАЛЬНЫЙ ФИДЕР: EH-Антенна - превосходная антенна, но только если передатчик правильно согласован с антенной. К сожалению, это требует линии передачи, обычно правильно согласованной. Это - мое мнение, что E поле антенны распространяется на линию передачи, даже если E поле очень близко к антенне. Это вызывает ток в коаксиальной линии, который в свою очередь образует E поле, которое взаимодействует с E полем антенны. Если согласованная линия каким-то образом изменяется, тогда, как результат, изменяется и КСВ. Это можно показать на следующем примере: подсоедините ваш передатчик к антенне через короткий кабель, не больше метра. Согласуйте антенну. Запомните частоту, импеданс и КСВ. Теперь подключите передатчик через длинный кабель. Обратите внимание, что будет изменение в согласовании, в частоте и импедансе. Вы будете видеть приблизительно тот же самый эффект. По этой причине заземляющий провод должен всегда соединяться с испытательным оборудованием антенны. Обычно, провод может быть соединен с заземляющим проводом оборудования, а антенна согласована на минимум КСВ.

10 ШАГОВ К УСПЕХУ: Мы хотим научить Вас конструированию и настройке EH-Антенны. Мы не учим Вас простым механическим действиям. Мы хотим сообщить, что Вы можете понять уникальность EH-Антенны, только из опыта или из этой демонстрации. Если Вы не имеете необходимого испытательного оборудования, чтобы выполнить один из следующих шагов, попросите вашего друга-радиолюбителя дать его вам на время.
Шаг 1) Выберите форму и создайте цилиндры.
Шаг 2) Установите расстояние между цилиндрами.
Шаг 3) Вычислите длину провода для катушки фазирования, затем намотайте ее.
Шаг 4) Вычислите индуктивность катушки настройки, чтобы антенна была в резонансе, и регулировался резонанс, изменением величины витков катушки.
Шаг 5) Подсоедините верхний конец фазирующей катушки к верхнему цилиндру. Провод от нижнего конца фазирующей катушки пропустите по центру, чтобы минимизировать емкостную связь. Мы предпочитаем пропускать этот провод вниз, через центр более низкого цилиндра. Используйте некоторую форму или пластмассовые распорные детали, чтобы удержать провод по центру. Соедините этот провод с верхним концом катушки настройки.
Шаг 6) Соедините провод с верхней частью (верхней точкой) более низкого цилиндра. Это будет "земля" для антенны.
Шаг 7) Соедините наружный (оплетку) контакт коаксиала к более низкому концу катушки настройки и проводу от нижнего цилиндра (описано выше). Измерьте резонансную частоту, и уберите несколько витков, установив частоту ниже желаемой частоты.
Шаг 8) Соедините наружный (оплетку) контакт коаксиала к "земле" антенны (Вы только что это делали) и центр коаксиала к отводу от 2-го витка, выше нижней части катушки. Проведите измерение.
Шаг 9) Измерьте значение X когда R = 50 Ом. Вычислите катушку с этим реактивным сопротивлением, и установите ее последовательно со средним выводом коаксиала. Поочередно, экспериментально, определите значение индуктивности, при которой достигается минимум КСВ, чтобы это происходило при той же самой частоте, как и максимальное излучение.
Шаг 10) Скорректируйте отвод на катушке, чтобы получить минимальный КСВ, потом снова скорректирует верхнюю часть включения катушки, чтобы добиться желаемого резонанса. Импеданс антенны может корректироваться количеством витков с нижнего конца катушки. Рабочая частота может корректироваться количеством витков в верхней части катушки. Сознавая, что изменение отвода, также изменит частоту. Проделайте это несколько раз, отслеживая резонансную частоту и измеряя КСВ. Закрепите результаты работы клеящим пистолетом.

Если Вы используете MFJ или питание анализатора, соедините их землю вместе. Без земли, данные будут неустойчивые и неправильные, и будут влиять на показания анализатора, потому что любой объект около антенны вызовет изменение в характеристиках антенны. Третий провод используется для заземления. Шаг 11) Входную катушку и коаксиальный разъем устанавливают приблизительно на метр ниже антенны. Используйте соответствующий конденсаторный или ферритовый фильтр, катушка может быть настроена при рабочей частоте. Это действительно предотвращает наводки на внешний экран коаксиала. Сделав это вы исключите влияние наводок, что исключит изменение характеристик антенны.

июль 2003 Тед Харт (W5QJR)

перевод: В. Кононова (UA1ACO)

Вы можете скачать этот документ в PDF формате в оригинале (на английском) ЗДЕСЬ
You can download this original document (PDF format) for english HERE