МИР ЕН-Антенн


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

Продолжение описания экспериментов с ЕН-Антенами на разные диапазоны, немецкого радиолюбителя DH4FAW.

ЕН-Антенны (DH4FAW) продолжение.
Материал с сайта: http://www.darc.de/f39/bastel/2003/berichte/2003.html

Особенно с нетерпением я ждал нового типа ЕН-антенны "STAR". Эта конструкция напоминала мне сильно о нашей конструкции - антенне из 2003 -го года. На рисунке показана конструкция антенны "STAR".

По-прежнему я придерживаюсь мнения, что речь идет не о какой-то чудесной антенне, которая функционирует согласно 'новым' физическим законам, а лишь использующая открытый колебательный контур (состоящий из дискретных и конструктивных емкостей и индуктивностей).

Рассматривается закрытый колебательный контур, возбуждающийся на резонансной частоте и использующий энергию в конденсаторе и индуктивности.

Если теперь "открыть" конденсатор и "растянуть" витки катушки, то получим обычную антенну Герца.

Все процессы здесь происходят, согласно уравнениям Максвелла, изменяющимися магнитными и электрическими полями. Изменяющееся магнитное поле производит электрическое поле. Оба поля находятся в одной плоскости и на большом расстоянии от антенны образуется электро-магнитная волна.

Если оставить конденсатор в неприкосновенности, а катушку растянуть, то получится хорошо известная "магнитная рамка", антенна Loop. Элеектрическое поле остается сконцентрированным в конденсаторе. Эта антенна вблизи имеет очень сильное магнитное поле. Но имеется также и электрическое поле. Как описано в уравнениях Максвелла, эти поля взаимодействуют, образуя электро-магнитное поле.

Если мы снова перейдем к закрытому колебательному контуру и "откроем" конденсатор, а катушку оставим, как дискретный элемент, то получится ЕН-антенна.

Частота резонанса ЕН-антенны, таким образом, получается из катушки и емкости двух цилиндров.

Надо представлять, что импеданс антенны состоит из реальной части и мнимой части. Реальная часть является сопротивлением излучения. Реактивная часть определяется конденсатором. Для маленьких габаритов по сравнению с длиной волн (это актуально для цилиндров ЕН-антенны) сопротивление излучения принципиально очень маленькое. Целью является увеличение сопротивления излучения (оно определяет, что на самом деле излучается) Z 50+j0 для достижения согласования с кабелем. Это согласование происходит подключением к отводу катушки.

Так как L2 - гораздо меньше по индуктивности, чем L1, частота резонанса в основном определяется L1. L2 напротив имеет сильное влияние на сдвиг фаз.

Следующие графики показывают зависимость от частоты (3-30MHz) и изменение фазы на круговых диаграммах, от изменения параметров L1, L2.

Катушка L1: (50 %/100 %/150 % от величины)

Катушка L2: (50 %/100 %/150 % от величины)

Из диаграмм видно что если сопротивление антенны еще не достигло Z 50+j0 Ом.( не стало чисто активным), можно использовать дополнительную катушку L3, чтобы достичь желаемого результата (смотри следующие диаграммы). Диаметр катушки должен быть около 10mm-30mm и катушка должна быть повернута (с целью развязки) на 90 ° отностительно катушек L1 и L2.

Катушка L3:

К сожалению, нельзя рассматривать 3 катушки полностью разделено, так что при изготовлении и настройке антенны, все три катушки практически влияют друг на друга, в небольшой степени.

РАСЧЕТЫ
Можно замерить емкость между цилиндрами (величина в 10... 20pF вполне реальна). Так как C и f известны, можно рассчитать индуктивность катушки.

При емкости С = 10 Пф и Частоте f = 10 МГц, индуктивность равна L = 25 мкГн

Далее можно по формулам определить параметры расчитываемой катушки. Можно также применить электронный калькулятор (ссылка на него дана ЗДЕСЬ )

Еще несколько слов о цилиндрах. Во время наших работ в 2003 году, цилиндры имели соотношение между высолтой и диаметром от 1:1,5 до 1:3. Сегодняшние конструкции имеют соотношение от 1:3 до 1:10! Диаметр трубы может и не быть равен диаметру катушки. Отвод от основной катушки делается от 2-4 витка. Катушка L3 может располагаться в пределах антенны (желательно в нижней ее части подальше от основных катушек). На нижних диапазонах, емкость цилиндров уже становится довольно значительной, что повлечет уменьшение индуктивности основных катушек.

Диапазон	Диаметр цилиндра
30-10m	30 - 75 мм
40 метра	100-150 мм
80 метра	200-300 мм
160 m	> 250 мм? (нет опыта)

ССЫЛКА на страницу с калькулятором для расчета ЕН-антенны.

ВАЖНО:
Результаты вышеприведенных расчетов необходимо принимать только как контрольные. Емкость цилиндров, паразитная емкость катушек, сопротивление потерь, индуктивность проводов, взаимное влияние катушек могут значительно повлиять на практические результаты. Поэтому необходима практическая доводка и настройка антенны, для получения оптимальных результатов.

Как я согласую антенну:
Растягивая и сжимая витки катушки L1, я добиваюсь резонанса на основной частоте. Подбирая отвод от катушки L2 - добиваюсь наименьшего КСВ, и далее изменяя индуктивность катушки L3 добиваюсь наименьшего КСВ. Далее проверяю снова частоту основного резонанса и (при необходимости корректирую L1 и повторяю дальнейшие операции).

Измерения:
Были проведены эксперименты по измерению напряженности поля от ЕН-атненны с использованием Е и Н зондов (HFS1 и EFS1). Стоимость таких измерений довольно низка и не требует специального лабораторного оборудованияч и проводилась в полевых условиях на довольно небольшиъх расстояниях. Все же, по моему мнению, результаты измерений имеют определенную выразительность.
Измерения проводились неоднократно на протяжении 6 часов. Были проведены измерения с 3-мя ЕН-антеннами "STAR", на 3-х различных расстояниях от антенн и на 2-х различных высотах, с 3-мя уровнями мощности от источника.

Результаты измерений представлены на рисунках. Величины представлены в таблицах, для каждой высоты измерений отдельно. Тем не менее результаты этих измерений надо рассматривать с известной долей осторожности, как предварительные. Для точных измерений необходимо проводить более скрупулезные и точные измерения.

7 МГц 1:1,5	14 МГц 1:1,5	14 МГц 1:1,8

Щелкните мышкой по рисунку для его увеличения.

Итог:
ЕН-Антенна - компромиссная антенна (которая имеет, тем не менее, свою нишу). Она довольна критична в повторении, в сравнении с магнитной антенной. ЕН-Антенна должна устанавливаться высоко и в свободном пространстве. Реально, ЕН-антенна примерно на 1 - 2 балла (по S-метру) хуже чем диполь.

73! de Matthias DH4FAW

Перевод Кононова В. (UA1ACO)