МИР ЕН-Антенн


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

В мире существует большое количество различных антенн, в том числе и различные разновидности емкостных (ЕН) антенн. Каждая антенна в чем-то хороша своими параметрами и свойствами. В данной статье автор (UA3FH) предлагает одну из разновидностей одноцилиндровой ЕН антенны. В отличие от классической ЕН с двумя цилиндрами, данная антенна, которую автор назвал "неординарная", состоит всего из двух частей: цилиндра и катушки настройки. Автор изготовил несколько таких антенн на разные диапазоны и проверил их работу в реальном эфире на разных диапазонах. Для интересующихся радиолюбителей предлагается подробное описание и настройка такой антенны. Кроме того, от Владимира UA1ACO, предлагается отдельная статья по инструментальному измерению параметров данной антенны.

Неординарная 160м антенна
Валерий Арапов ( UA3FH )
г. Москва
ua3fh@yandex.ru

С появлением информации о ЕН антеннах, серьено заинтересовался ими, и в компании с моими товарищами UA3AIC, UA3AO, UA3ALE строил и испытывал в эфире ЕН антенны на разные диапазоны, классического исполнения. Результаты оказались впечатляющие.
Предлагаю компактную легкую (весит всего 300 грамм) антенну для использования в цифровых видах связи, при ограниченных условиях установки полноразмерной антенны. Антенна запитывается 50 Ом кабелем любой длинны, не требует противовесов и предлагается к использованию на дачном участке, когда размеры участка или возможный конфликт с соседями не позволяют установить полноразмерную антенну. Антенна имеет очень низкий угол излучения, что позволяет проводить дальние связи, используя мощность 100 ватт.

Рис.1 Схема антенны

Для изготовления антенны потребуются следующие материалы:
банка от пива объемом 1 литр, при отсутствии таковой в продаже можно использовать фольгу из меди, алюминия, последний даже без пайки, соединив мелкими шурупами или канцелярскими скрепками. Изготавливать "крышку" цилиндра не нужно. Провод ПЭЛ 0,6 мм, для каркаса катушки используется отрезок сантехнической (не черной) трубы диаметром 110 мм высотой 130 – 150мм. Перед намоткой необходимо по образующей трубы крупной наждачной шкуркой нанести шероховатость на поверхность для лучшего сцепления провода. Затем нанести пару слоев лака из канифоли в спирте.
В начале намотки на расстоянии 5 мм от нижнего торца каркаса просверлить два отверстия для провода, на расстоянии 20 мм между ними. Для закрепления верхнего вывода катушки сверлим 5 отверстий по вертикали с шагом 5 мм. Порядка 3-х – 5 завершающих витков наматываем вразрядку для подгонки индуктивности при настройке используя одно из 5 отверстий. При использовании для катушки провода 0,5 – 0,8 мм отвод делаем в виде петли. Просматривая фото антенны можно видеть все конструктивные особенности антенны.
Язычок у отверстия банки обломать. В центре шилом проколоть отверстие для ввинчивания небольшого шурупа, к которому будет припаян провод вывода катушки с запасом 50 – 100 мм.
Для перемещения банки вверх – вниз применяю кусок упаковочного пенопласта в виде бруска, чтобы он плотно входил в трубу. К пенопласту полосками скотча с двух сторон приклеиваю банку – получается вроде поршня в трубе. Делаю небольшой вырез в пенопласте для шурупа с припаянным выводом катушки.
Готовую антенну приклеиваю термоклеем к выпиленному куску фанеры и закрепляю коаксиальный разъем для 50-омного кабеля. Согласующую катушку припаиваю непосредственно к выводу катушки и разъему (см. фото Рис.2 и Рис.3).

Рис.2 Рис.3

Для настройки антенны желательно иметь индикатор поля.
Антенну для настройки можно первоначально разместить на шесте высотой 5-7 м. Коаксиальный кабель только 50 ом достаточной длины. Учесть, что шест с антенной придется опускать и поднимать несколько раз. Трансивер желательно “раскрытый”, мощность минимальная. Необходимо заземлить трансивер!!!
Предупреждение: не надевать на кабель ферритовых колец и «защелок». Только заземление. Изменяя частоту выше-ниже рабочей находим резонанс с минимальным КСВ. Плавным перемещением банки приближаем резонанс к рабочей частоте. На 160м и 80м резонанс острый. Внимание! Перемещение банки ВВЕРХ ПОНИЖАЕТ частоту, перемещение банки ВНИЗ ПОВЫШАЕТ частоту.
Если не удается приблизиться к резонансу, придется изменять индуктивность катушки сжиманием – растяжением витков в верхней части катушки и варьировать высоту банки, или изменить количество витков катушки.
Важно! Расстояние между торцом банки и последним верхним витком катушки не должно превышать 100 мм и не менее 10 мм (банка уже почти внутри катушки). Рекомендуемое: оптимальное для Максимума излучения расстояние составляет 30 – 50 мм. Для достижения КСВ=1,0 процесс настройки может оказаться кропотливым - зависит от окружающих условий. Если все же изменением витков катушки не удается получить КСВ близкий к 1,0 придется изменить индуктивность согласующей катушки увеличением или уменьшением на 1-3 количества витков. Увеличение ее индуктивности понижает частоту резонанса и придется приближать банку к катушке. Так, возможное улучшение КСВ можно проверить вдвиганием карбонильного сердечника в каркас катушки согласования и фиксировать изменение КСВ. Это поможет определиться, в какую строну изменять витки согласующей катушки. Уменьшение витков согласующей катушки приведет к повышению частоты резонанса и банку нужно будет отдалить от катушки для восстановления резонанса.
Запаситесь терпением. Возможен и элемент везения! Важно, чтобы Минимум КСВ совпадал с Максимумом показаний индикатора поля!
Наличие антенного анализатора упростит настройку антенны.
Высокочастотное поле вокруг антенны, обнаруживаемое с помощью неоновой лампочки, простирается в форме “колбы электролампочки” и обнаруживается на расстоянии до 1 метра при подводимой мощности 100 вт на частоте 1840 кГц. Неонка совсем не горит вдоль кабеля, вплоть до самой антенны, что указывает на отсутствие излучения кабеля или небольшую его величину.
При установке антенны на улице она подвергается воздействию ветра и осадков. Защита предполагает свободу творчества – от полиэтиленового пакета до защитного «футляра» и т.п. (см. Рис.6). Снег и дождь вызывают небольшое понижение резонанса даже под защитным кожухом, возможно до КСВ=1,3 и выше. Банка должна сохранять свое положение, чтобы сохранялась ее настройка.
Привожу данные для намотки катушек:
160м Каркас труба ПВХ (этот материал пригоден для любых диапазонов) диаметр 110 мм, длина 150 мм, провод ПЭЛ 0,5 – 0,6 мм, Число витков 92 с отводом от 6,3 витка (петелька). Намотка виток к витку, длина намотки 95 мм. В процессе намотки временно закреплять витки полоской скотча для предотвращения «роспуска» части витков при возможном выскальзывании катушки из рук во время намотки. Рекомендую и при намотке катушек других диапазонов. Согласующая катушка: каркас 18 мм (типа пробка от вина) провод 0,6 мм, индуктивность Lc равна 8,6 мкгн. Индуктивность согласующей катушки в зависимости от места расположения антенны может изменяться от 8 до 25 мкгн. Рекомендую намотать 3 катушки с разным числом витков и менять их при настройке, если не удается добиться КСВ=1. Цилиндр – банка от пива 1 литр (см. фото Рис.2), Как упоминалось выше - при отсутствии таковой в продаже можно использовать фольгу из меди, алюминия, последний даже без пайки, соединив мелкими шурупами или канцелярскими скрепками.
Вот формулы для расчета числа витков по известным размерам каркаса в сантиметрах и величине индуктивности в Микрогенри.

Рис.4 Формулы

Здесь D – диаметр каркаса в см, l – длина намотки в см, W – число витков катушки. Формула дает результат, близкий к реально измеренному прибором.

Выбираем длину намотки 2,5 см и по формуле находим число витков W= 30. Таким образом, можно вычислить количество витков для каркаса другого диаметра. В дальнейшем не буду давать число витков Lc, поскольку в каждом отдельном случае из подручных материалов можно выбрать подходящий каркас для Lc и вычислить число витков.
При намотке согласующей катушки наматывать провод вразрядку для сжимания – разжимания витков для подстройки КСВ и максимума излучения. Для изготовления антенны диапазонов 80м, 40м и 20м, привожу их данные:
80м Каркас труба ПВХ диаметром 76 мм (продается как 80 мм), длина 130 мм, провод ПЭЛ 0,5 – 0,6 мм. Число витков 70 отвод от 5,4 витка (петелька). Намотка виток к витку, длина намотки 80 мм. Согласующая катушка Lc=4,5 мкгн, провод 0,5 – 0,6 мм. Число витков по формуле для подходящего каркаса. Цилиндр – банка от пива 0,5 л.
40м Каркас труба ПВХ диаметром 76 мм, длина 130 мм, провод 1 мм, число витков 38, длина намотки 76 мм, отвод от 4-го витка. Согласующая катушка Lc=2,3 мкгн на каркасе 18 мм, 14 витков ПЭЛ 0,6 мм. Цилиндр – банка 0,33 л.
20м Каркас труба ПВХ диаметром 45-50 мм, длина 130 мм, провод ПЭЛ 1 мм, число витков45, длина намотки 100 мм, отвод от 4,3 витка. Согласующая катушка Lc=1,2 мкгн, провод ПЭЛ 0,5 мм, каркас диаметром 9 мм, 13 витков. Цилиндр - алюминиевый тубус от 60мм фотопленки.

Рис.5 "Коллекция" моих антенн на разные диапазоны.

Рис.6 Антенна 160-метрового диапазона в полиэтиленовом пакете.

Рис.7 Антенна 17-метового диапазона на лоджии 4-го этажа.

Жду Ваших откликов на ua3fh@yandex.ru
И все-таки, прежде чем выразить свое возможное негативное отношение, потрудитесь сделать антенну и поделитесь результатом ее работы в эфире, хотя бы на прием. Даже без тщательной настройки антенны, Вы обнаружите, что эфир ожил. На этом диапазоне в городских условиях существует очень большой уровень шума и возможность приема дальних станций невелика.

Рис.8 Антенна на 160-метровый диапазон на мачте, на даче..

Другое дело дача или сельская местность. Здесь Вам простор для творчества. И пусть уничижительное прозвище «баночная антенна» послужит хорошей рекламой этой помощнице коротковолновика при его стесненных житейских обстоятельствах и позволит в какой-то мере утолить жажду по работе в эфире. Благо теперь в эпоху компьютеризации мы имеем программы для работы в шумах и это, я уверен, не последнее слово программистов. Надеюсь, найдется достаточно энтузиастов, у которых все получится.
Дерзайте, коллеги! С уважением, 73! Встретимся на диапазонах.
Желаю удачи и приятных связей в эфире!

P.S.
Я долго переписывался с Владимиром (UA1ACO/1), обсуждая работу описанной в статье антенны. Владимир провел некоторые инструментальные измерения, на изготовленном им макете моей антенны на 160-метровый диапазон. Результаты этой работы приведены в его статье и комментариях, если перейти по ссылке: http://www.ehant.qrz.ru/exp_eh52.htm

Работая в эфире на такой маленькой антенне, я получил очень хорошие результаты, например:
1. Самая ценная пожалуй связь с RA0FF (Диапазон 160-метров) и это при высоте установки антенны всего в 9 м от земли, при мощности 100 вт.
Диапазон 80 м также отработан с хорошим результатом, а также 30м, 40м, 20м. Конечно преодолеть узкополосность, особенно на 160м и 80м невозможно, но для Цифровых видов полоса более чем достаточна.
2. на 20 метрах, с антенной на шесте 8 метров, удалось провести связи с VK7AC (с ним же на 40 м и 30 м) ZS6 и VP8. А совсем недавно 21 сент. провел FT8 QSO c UA0ZK Василием Кошманом и он дал мне рапорт -8dB !
3. Мой старый друг Николай Боровиков RV3TV, проживающий сейчас в Воронеже построил 160м и 80м такие же антенны и провел много связей с лоджии 10-го этажа.
4. 7 ноября провел FT8 QSO c EA6 мне -20dB ему -12dB на 1840 кГц. Другим корреспондентам он давал -19dB.
5. Привез я с дачи свои антенны и поактивничал на 17м. Отвечают хорошо, даже на CQ бывает вызывают сразу два корреспондента. Разместил антенну близко к стеклу лоджии 4-го этажа на высоте 60 см от подоконника.
и т.д и т.п. результатом доволен.

73!
UA3FH op. Валерий
г.Москва и Московская обл.
01.2022г.