МИР ЕН-Антенн


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

Недели две назад, я получил от Теда Харта письмо, с конструкцией оригинальной ЕН антенны на частоту 146 МГц для переносной радиостанции ("хэнди"). Эта антенна являлась своеобразным конструктором, призванным помочь радиолюбителям изготовить ЕН антенну за минимальное время, с минимальными затратами и провести сравнительные испытания со стандартной антенной, используемой совместно с хэнди станциями ("резинкой") и убедиться в преимуществах ЕН антенн.

ЕН антенна-конструктор на частоту 146 МГц для переносной станции

Кононов Владимир ( UA1ACO )
г. Санкт-Петербург
(по материалам письма Теда Харта ( W5QJR )

В прошлом 2006 году, я задумался над созданием "плоской" ЕН антенны, и даже изготовил такую антенну из стеклотекстолита. Но видимо зашоренность сознания не позволила подойти к ее изготовлению творчески, а конструкция полностью повторяла ЕН антенну с цилиндрами. Теперь понятно, что получить высокую эффективность в такой антенне было невозможно.
Кроме того, за год была проведена масса всевозможных экспериментов, в том числе и с ЕН антеннами, у которых уже и не было цилиндров, а излучающая часть представляла собой просто полоски меди и полусферы и т.д. Удалось набрать массу практического матеориала по таким антеннам. Очень много материала по этому направлению, на сайте не побуликовалось, да и сейчас еще не опубликовано до окончательной их систематизации. Но поворотным моментом в этом неаправлении, на мой взгляд, явилось измерение полей от ЕН антенны, что дало более глубокое понимание принципов ее работы. После этого стало понятно, что ЕН антенну можно сделать любой формы! Причем размеры антенны не привязаны к работчей частоте антенны!
До этого момента, изготовить и настроить ЕН антенну было довольно трудно. Да и сейчас еще есть трудности в настройке, но конструктивно сейчас сделать антенну несомнено проще.

В этой статье, радиолюбителям предлагается сделать самим ЕН антенну на диапазон 146 МГц и далее провести сравнительные испытания со стандартными "резинками" используемыми с переносными станциями или даже, изготовив стандартный полноразмерный Диполь, провести сравнения с таким Диполем. Я думаю, вы будете приятно удивлены результатами.

А теперь предоставим слово Теду Харту (W5QJR), вот его письмо (в переводе). Оригинал в конце статьи:

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АНТЕННА 2-Х МЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА

апрель 2007 Г.
Тед Харт (W5QJR)

Этот документ описывает антенну 2-х метрового диапазона, которую читатель может изготовить и протестировать, чтобы проверить ее работоспособность и узнать больше об ЕН антеннах. Чтобы изготовление было наиболее простым, была выбрана плоская ЕН антенна. Проверка этой антенны в безэховой камере, показывает, что ее характеристики близки по параметрам к ЕН антенне стандартной конфигурации, с цилиндрами. Ширина полоски вибратора эквивалентна применению цилиндров с диаметром 3/8 дюйма (9,5 мм) и равна 1, 17825 дюйма (30 мм). Я выбрал этот размер из тех соображений, чтобы получилась более широкая полоса пропускания, а настройка антенны была бы не такой сложной и критичной.

На последней странице приведены расчеты этой антенны, применительно к использованию с цилиндрами. Единственное отличие плоской антенны, от антенны с цилиндрами состоит в том, что надо пересчитать площадь цилиндра в ширину вибратора плоской антенны. Полученные полоски меди можно наклеить, для жесткости конструкции, на бумагу. Я же для этих целей использовал обычную пластмассовую линейку. Линия питания отходит от антенны и подключается непосредственно к переносной радиостанции. Конструкцию можно посмотреть на нижеприведенной фотографии.

Рис. 1 ЕН антенна на частоту 146 МГц в комплекте.

Для испытания антенны можно использовать перестройку по диапазону радиостанции. Также я хочу напомнить, что катушка и линия питания должны быть изготовлены из эмалированного обмоточного провода #24 (ПЭВ 0,56) или тоньше. Отвод от катушки настройки делается примерно от 1-го витка (считая от «холодного» конца). Настройка происходит как обычно. Витая пара, является просто парой скрученных вместе проводов, тех же которыми намотана катушка настройки. Количество скруток на сантиметр, не критично, но я использую около 3 скруток на дюйм (3 скрутки на 2,5 см), поскольку это легко сделать с помощью электрической дрели. Чтобы антенна потом правильно работала, не забудьте тестером проверить, чтобы провод, присоединенный к земле радиостанции соответствовал проводу подключенному к «холодному» концу катушки настройки.

Результаты проверки вышеприведенной антенны, соответствуют расчетам, приведенным в конце статьи. Я надеюсь, вы сделаете такую антенну и проверите ее на связи, в сравнении со стандартной антенной, используемой в вашей переносной радиостанции.

Изготовление и настройка такой антенны занимают несколько минут, если для настройки вы располагаете соответствующим оборудованием, т.е. векторным анализатором для настройки антенн. Если у вас есть только измеритель поля, процесс настройки будет более длительным, чтобы изменять частоту настройки радиостанции, определять частоту максимума излучения, подбирать отвод на катушке настройки по минимуму КСВ и т.д.

РАСЧЕТЫ ЕН АНТЕННЫ В ПРОГРАММЕ
синим цветом выделены вводимые параметры

Частота	146	МГц	Ширина полоски 30 мм
Диаметр цилиндра	9,5	миллиметры	.
Отношение длины к диаметру	6	.	.
Общая длина	124	миллиметры	.
Общая длина	12,4	сантиметры	.
Емкость	2	пикофарады	.
Индуктивность	0,6	микрогенри	.
Емкость катушки	0,86	пикофарады	.
Общая емкость	2,9	пикофарады	.
Модифицированная индуктивность	0,4	Микрогенри	.
Реактивность	545,1	Омы	.
Диаметр катушки	9,5	Миллиметры	.
Диаметр провода	0,35	миллиметры	ПЭВ 0,35
Количество витков	6,5	.	.
Длина намотки	2,5	миллиметры	.
Длина провода	18,3	сантиметры	.

ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЭТИ ДАННЫЕ, ЧТОБЫ ИЗГОТОВИТЬ АНТЕННУ,
И НАСТРОИТЬ ЕЕ В РЕЗОНАНС И СОГЛАСОВАТЬ АНТЕННУ С 50 ОМАМИ.
ДАЛЕЕ ВВЕДИТЕ ИЗМЕРЕННУЮ ПОЛОСУ ПРОПУСКНИЯ АНТЕННЫ.

Полоса пропускания по уровню +/- 3 dB	19400	КГц
Полоса пропускания по КСВ 1:2	6000	КГц
Сопротивление излучения	72,4	Омы
Добротность антенны	7,5	.
Вычисление эффективности антенны
Добротность катушки	200	.
Сопротивление потерь в катушке на ВЧ	2,7	Омы
Эффективность антенны	96,4	%
Эффективность антенны	-0,16	dB
Энергетические параметры антенны
Мощность передатчика	5	Ватты
Выходное сопротивление TX	50	Омы
Выходное напряжение TX	15,8	Вольты
Выходной ток	0,3	Амперы
Ток между цилиндрами	0,3	Амперы
Напряжение между цилиндрами	143,2	Вольты
Напряжение между цилиндрами	401,0	Вольты Р-Р

Перевод с английского
В.Кононова (UA1ACO)

И так, ЕН антенна предложена Вашему вниманию. Мне кажется, что в письме все подробно изложено. Тем не менее хочется сделать несколько важных уточнений: Толщина используемой меди не критична (подводимая мощность-то не велика). Длина используемой линии питания (скрученная пара проводов ПЭЛ 0,35 тоже не имеет большого значения). Количество скруток на сантиметр примерно указано в описании конструкции и тоже не имеет существенного значения, так как сопротивление такой линии всегда можно согласовать с ЕН антенной (отводом), но остается вопрос согласования со станцией (линия-то не равна половине длины волны). Катушку настройки желательно расположить чуть выше полосок медной фольги, уменьшив паразитную емкость между катушкой и полосками меди.
Настройка ЕН антенны стандартная и неоднократно описывалась на страницвах этого сайта, например ЗДЕСЬ.

Естественно, что эта антенна в тот же день была сделана и испытана на следующий день, в различных условиях, в сравнении как со стандартными "резинками" (с различными станциями), так и в сравнении с полноразмерным Диполем. Расстояния при испытаниях были от 10-15 метров до 1 километра в поле!

Вид изготовленной антенны представлен на рисунке Рис. 2 и Рис. 3

Рис. 2 ЕН антенна на частоту 146 МГц изготовленная UA1ACO.
Рис. 3 Лампа дневного света (20 ватт) горит у ЕН антенны при мощности ТХ = 5 ватт.

На вышеприведенных фотографиях видно, что медные полоски (толщиной 0,5 мм) наклеены на картонку, которая в свою очередь закреплена на тоненькой реечке, чтобы не держать антенну все время в руке. Катушка намотана на колпачке от фломастера (на фотографии синего цвета), лучше бы было использовать внутреннюю изоляцию от ВЧ кабеля, например РК-1. Все элементы антенны (катушка, разъем, линия питания и т.д.) закреплены клеящим пистолетом.

Теперь об испытаниях.
Испытание первое (не инструментальное):

Использованы две переносные УКВ радиостанции со стандартными антеннами типа "резинка".
Испытания проводились в полевых условиях, открытое место, поле, строений и деревьев нет.
Мощность радиостанций 50 мВт.
В радиостанциях использовались (были включены) встроенные аттенюаторы 20 dB.
Вторая радиостанция была отнесена на такое расстояние от первой, при котором уровень сигнала падал на 10 dB (середина шкалы по индикатору уровня) (расстояние около 1 км).
Затем вместо "резинки" включалась ЕН антенна - индикатор уровня сигнала отклонялся на всю шкалу.

Испытание второе:

Использовалась переносная УКВ радиостанция.
Мощность радиостанций 50 мВт.
На радиостанции устанавливались попеременно "резинка", Диполь, ЕН антенна.
Измерения уровня напряженности поля проводились на расстоянии 16 метров (8 длин волн) от радиостанции, при помощи измерительного приемника с установленной на нем штыревой антенной (резинкой).
В качестве измерителя уровня использовался цифровой измеритель, с ценой деления 0,1 dB.
Результаты измерений следующие:
1. Уровень сигнала с Диполем - принимаем за 0 db.
2. Уровень сигнала с "резинкой" - 5 dB.
3. Уровень сигнала с ЕН антенной +3 dB.

Результаты, впрочем, вполне предсказуемые, т.е. они подтвердили те испытания, которые проводились в прошлом году со стандартными ЕН антеннами (с цилиндрами) на этот диапазон.

Кроме всех этих экспериментов, удалось также замерить поле от антенны, по уже отработанной методике, с помощью отдельных датчиков Е и Н полей. Результаты этих измерений приведены на рисунке Рис. 4

Рис. 4 Поля Е и Н от ЕН антенны.

В заключение, хотелось бы порекомендовать радиолюбителям, сделавшим такую антенну и испытавшим ее, продолжить эксперимент (жаль использовать готовую конструкцию только для того, чтобы замерить разницу в усилении). Дело в том, что меньшая по размерам ЕН антенна, должна в меньшей степени реагировать на отдельные, независимые поля Е и Н, иными словами, меньше реагировать на помехи в виде отдельных электрических и магнитных полей. Тот, кто сможет грамотно поставить такой опыт, будет также приятно удивлен.
Если будут какие-то вопросы по изготовлению антенны, всегда рад помочь, мой e-mail есть на первой странице этого сайта, а также на QRZ.RU. Также буду благодарен, если вы ознакомите с результатами ваших экспериментов.
Успехов всем и удачи!

Здесь, в конце статьи, в формате PDF, можно скачать описание вышеприведенной ЕН антенны:
На на русском языке (188 Кб).
Original of the article: in english (74 Kb).

73!
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
05.2007г.

ИГРЫ СО СВЕТОМ
(продолжение)

Как только появилась эта статья, в одном из американских форумов задали вопрос, а почему лампу дневного света, на фотографии, держат вертикально? Интересный вопрос, главное не спрашивают какой уровень поля, какова дальность связи, поляризация и т.д. А вот именно почему лампа вертикально?! Я знаю, что в некоторых зарубежных инструкциях есть такие рекомендации, которые сразу в голову не придут, например в СВЧ нельзя сушить животных?!!! и т.д.

Чтобы вопросов про лампу больше не возникало, ниже представлены фотографии всех возможных вариантов положения лампы дневного света около антенны. В какой-то степени это даже полезно, все-таки визуально можно "пощупать" поле... хотя и условно это все.

Исходные данные такие:
Переносная радиостанция "Kenwood TH-F7Е" с выходной мощностью 5 ватт.
Частота 145,5 МГц.
Включение станции на передачу производилось перемычкой на входных разъемах станции (станцию в руках никто не держал).
Станция была установлена на тубусе из изоляционного матерала высотой 30 см.
Станция не была заземлена
Лампа дневного света мощностью 10 ватт (пробовал и 20 ватт, результат тот же).
Лампа подвешивалась на капроновых веревочках толщиной около 1,5 мм.

Рис. 5 и Рис. 6

Рис. 7 и Рис. 8

Рис. 9 и Рис. 10

Рис. 11 и Рис. 12

Рис. 13 и Рис. 14

На фотографии Рис. 13, где сфотографировано свечение лампы от антенны "резинка", специально дана врезка с подобной фотографией от ЕН антенны, уровень поля виден, как говорят, невооруженным взглядом. Поэтому и дальность связи в полтора раза больше с ЕН.
Вот, собственно, и все.

ИГРЫ СО СВЕТОМ - 2
(продолжение - 2)

Судя по письмам и реакции на эту публикацию, "игры со светом" понравились. Я понимаю, что интересно видеть как горит лампа дневного света мощностью 10-20 ватт при приближении ее к антенне "хэнди" станции, при мощности передатчика 5 ватт. И хотя практического результата это дает мало, но все же по свечению лампы можно очень и очень ориентировочно определить поле от антенны (примерно так, как мы пользуемся неоновой лампочкой тестируя АФУ).
Основной аргумент тех, кто не понимает как работает ЕН антенна, что излучает фидер. Хорошо, делаем плоскую ЕН антенну без фидера (уже наверное в десятый раз :-). Плоская ЕН антенна распаяна непосредственно на байонетный ВЧ разъем СР-50-74ПВ (без фидера) и подключена непосредственно к переносной станции "Kenwood TH-F7Е".
Продолжаем "игры со светом": лампа подвешена на капроновых нитях, "хэнди" стоит на картонном тубусе:

Рис. 15
Характеристика плоской ЕН без фидера.

Рис. 16, Рис. 17 и Рис. 18
Не понятно что же излучает, если нет фидера? Неужели ЕН антенна?

Излучает разъем! Ведь ферритового кольца нет! Вот сейчас оденем кольцо (да побольше) на разъем (больше некуда) и все встанет на свои места!

Рис. 19 и Рис. 20

Все равно поле есть :( не задавить излучение антенны. Хорошо, а вот сейчас возьмем и отрежем половину антенны!

Рис. 21 и Рис. 22

Ну надо же - так же излучает! (если серьезно, то и по индикатору поля показания не изменились, как и должно быть).

Рис. 23 и Рис. 24

Все прекрасно понятно - излучает сама переносная станция :) Антенна не нужна! (жаль только, что без антенны, на эквиваленте, поля нет и лампа не горит Рис. 25 и Рис. 26).

Рис. 25 и Рис. 26

А если отбросить "игры" и говорить серьезно, то я желаю всем кто интересуется ЕН антеннами, сделать такую антенну (это займет 20-30 минут), сравнить ее хотя бы со стандартными "резинками", для начала внимательно посмотреть как образуется поле от ЕН антенны (хотя бы примитивно по вышеприведенным фотографиям, а потом и используя датчики Е и Н полей), прочитать теорию. А "баночных"-то антенн да-а-вно нет! Хотя может быть кто-то и любит жить воспоминаниями десятилетней давности и ждать готового результата. Ну что же, это тоже позиция, достойная на существоване.

73! всем и пока...