|
Примерно месяц назад получил письмо от одного радиолюбителя из Сибири. Он упомянул о емкостной (ЕН) антенне двухдиапазонной. Давно я не занимался такими проектами... и вот решил "тряхнуть стариной" и сделать емкостную антенну на два диапазона. Какие диапазоны выбрать для макета? Выбор пал на 10 МГц и 28 МГц. 10 МГц для ночи и зимы, 28 МГц для лета и дневного диапазона. А вообще-то можно выбрать и другие диапазоны. Что еще хочу сказать: для тех, кто делал ЕН антенны - изготовление не будет проблемой, а те кто делает ЕН антенну в первый раз, хочу предупредить, что настройка будет не простой, хотя в статье я все подробно расскажу. |
Емкостная антенна двухдиапазонная 10 МГц и 28 МГц.
Кононов Владимир ( UA1ACO )
г. Санкт-Петербург
Кононов Владимир ( UA1ACO )
г. Санкт-Петербург
Несколько лет назад появилась необходимость сделать двухдиапазонную антенну УКВ. Причем надо было сделать малогабаритную плоскую антенну. Антенна была сделана и вот ее АЧХ приведена на рисунке Рис.1.
Рис.1 АЧХ антенны УКВ диапазона.
С тех пор двухдиапазонными ЕН антеннами, без переключения диапазонов я не занимался. В любом случае, что-то универсальное - всегда компромиссное. Конечно, каждый радиолюбитель хочет иметь хорошую многодиапазонную (хотя бы двухдиапазонную) простую антенну. Помните? "Каждый охотник желает знать - где сидит фазан?". Так и радиолюбитель хочет многодиапазонную антенну.
Времени свободного не много. Хотелось сделать макет быстро и из подручных материалов. Многие антенны называют условно: "паук", "морковка", "веревка" и т.д. Так и ЕН антенны многие называют "баночные". Почему? Да просто банки всегда под рукой, выпил пивасика - вот и банка пустая :-), материал, для изготовления ЕН антенны уже есть. Одним словом, буду использовать пивные банки, хотя припаивать провод к банке не совсем просто.
На чем закрепить банки? Раньше мне нравилось использовать прямоугольную планку из стеклотекстолита, но под рукой ее не оказалось, а попалась полипропиленовая труба серого цвета, диаметром 40 мм. Достаточно вырезать в донышках банок отверстия диаметром чуть-чуть меньше 40 мм (что я сделал обычными маленькими ножницами) и одеть их на трубу, закрепив каплей клея.
Чертеж антенны показан на рисунке Рис.2, а сама готовая конструкция на рисунке Рис.3.
Рис.2 Чертеж антенны.
Рис.3 Внешний вид антенны.
Что мы видим? Антенна представляет собой две ЕН антенны, размещенные на одной трубе. "Холодный" цилиндр размещен в центре - он общий для двух антенн. То же самое и с катушками. Внимательно посмотрите, и не перепутайте, что две катушки также обращены "холодными" концами друг к другу, соответственно сделаны и отводы.
Макет антенны максимально упрощен, так как не планировалась установка антенны на улице (а пришлось временно устанавливать, будет понятно из дальнейшего). Именно поэтому все внешние соединения сделаны снаружи антенны. Хотя никто не запрещает выполнить все по классической схеме (с бОльшими трудностями при сборке). Что еще можно добавить? Все соединения снаружи антенны сделаны проводом ПЭТВ 2,0мм. Отводы от катушек настройки к разъему BNC, сделаны проводом 0,5мм. Сам разъем BNC размещен на алюминиевом угольнике, закрепленном саморезом к трубе. Начало и концы катушек настройки припаяны к заранее установленным на саморезах медным леписткам.
Расположение катушек на трубе можно рассмотреть на рисунке Рис.4, со стороны просто "паук" какой-то :-).
Рис.3 Расположение катушек на трубе.
Допустим антенну мы сделали. Что и как настраивать? Да, есть особенности и настраивать такую антенну несколько сожнее, чем однодиапазонную. Если все выполнено по чертежам, катушки намотаны с рекомендуемым количеством витков и рекомендуемым проводом, то настройка упростится.
Настройку начинаем с диапазона 28 МГц. Все как обычно, сначала подстраиваем частоту, путем раздвигания витков у "горячего" конца катушки настройки. Затем, если отвод сделан по рекомендации, сдвигаем-раздвигаем, меняем несколько положение витков у "холодного" конца катушки настройки, по минимуму КСВ. После настройки, витки можно закрепить временно изолентой.
Переходим к настройке диапазона 10 МГц. Все то же самое как и на диапазоне 28 МГц. Потом опять переходим к диапазону 28 МГц, потом опять подстраиваем 10 МГц и т.д. Что заранее надо знать? Подстройка на диапазоне 10 МГц сильнее влияет на диапазон 28 МГц, что естесвенно. В любом случае надо понимать, что если мы настраиваем антенну только на один диапазон (10 МГц или 28 МГц), припаяв отвод к разъему BNC только от одной катушки настройки, то число витков и отвод от катушки настройки будут иные. Здесь, в описании, рекомендации по количеству витков и отводам даны для настройки антенны в варианте для двух диапазонов. У нас получились две антенны соединнные между собой катушками настройки через автотрансформаторные схемы включения. И если в одиночном исполнении входное сопротивление каждой антенны равно 50 Ом (после настройки), то в двухдиапазонном варианте оно равняется примерно ~100 Ом, а на разъеме DNC оно равно 50 Ом (но этого надо добиться настройкой). И с однодиапазонным вариантом будет несколько иное. Именно поэтому и отводы от катушек настройки в двухдиапазонном варианте другие, чем в однодиапазонном. Да и количество витков, по сравнению с однодиапазонным вариантом будет несколько иным. Таким образом можно выполнить и разнесенные между собой антенны, соединенные отрезками кабеля ВЧ (как это делают, например на УКВ). В любом случае надо понимать, что такой вариант - это компромисс.
После окончания настройки мы можем увидеть следующую картину АЧХ антенны в диапазоне 1 - 30 МГц, Рис.4.
Рис.4 АЧХ в диапазоне 1-30 МГц.
При правильно выбранных диаметре катушки настройки и других параметрах антенны, мы видим только два резонанса на частотах 10 МГц и 28 МГц. А теперь посмотрим АЧХ на каждом диапазоне, Рис.5 и Рис.6:
Рис.5 АЧХ в диапазоне 10 МГц, f=10,140 МГц; КСВ=1,02; полоса 106 КГц.
Рис.6 АЧХ в диапазоне 28 МГц, f=28,68 МГц; КСВ=1,03; полоса 1,623 МГц.
"Все красиво на бумаге, да забыли про авраги". Перейдем теперь к измерениям в реальном эфире, чтобы себя не обманывать. Поскольку конструкция новая, воспользуемся всеми тремя способами измерения уровней сигнала от антенны, в реальном эфире: SDR поверхностной волной; WSPR; SDR удаленный в другой стране (с отражением от ионосферы), а также, если получится, проведем QSO с любыми станциями. Начнем:
Как и упоминалось в предыдущих статьях, у меня есть удаленный приемник, раположенный примерно в километре от меня, что для диапазона 30 метров - около 30 длин волн, а для диапазона 10 метров - примерно 100 длин волн, т.е. дальняя зона. Вот что мы измерили (уровни сигнала), Рис.7 и Рис.8.
Рис.7 Уровни сигнала в диапазоне 10 МГц.
Рис.8 Уровни сигнала в диапазоне 28 МГц.
Расстояние до SDR приемника вроде бы и не большое, но волна поверхностная, а диаграммы направленности у антенн разные. Здесь можно вспомнить, что у емкостной антенны диаграмма направленности - сферическая. Вроде бы с двухдиапазонной емкостной антенной сигнал сильнее? Не будем торопиться, подождем следующих измерений. Перейдем к WSPR с 1 ваттом.
Рис.9 10 МГц. Уровни сигнала WSPR с широкополосным Диполем ВВА-120.
Рис.10 10 МГц Уровни сигнала WSPR с двухдиапазонной емкостной антенной.
Возьмем один пример, SDR приемник WSPR радиостанции RZ3DVP: с Диполем -20 dB, с емкостной антенной - 6dB. Это объективная оценка, как слышат мой сигнал с разными антеннами в Москве на диапазоне 30 метров. Это был диапазон 10 МГц, а какие уровни сигнала WSPR на 28 МГц? Рис.11.
Рис.11 28 МГц. Уровни сигнала WSPR с Диполем ВВА-120 и емкостной антенной.
То ли SDR WSPR приемников на этом диапазоне мало, то ли прохождение не очень хорошее, а может быть и моего 1 ватта недостаточно? Но это детали. Посмотрим на таблицу. А здесь картина противоположная. Возьмем два примера, SDR приемники радиостанций N0CALL и RA0SX: Для "N0CALL" с диполем -13 dB, а с емкостной антенной -25dB. Для радиостанции "RA0SX", с диполем -7d, а с емкостной антенной -14dB. Явно Диполь здесь выигрывает. Так вот слышат мой сигнал на диапазоне 28 МГц в Европе (JN06) и в Восточной Сибири (OO17) (которую я объездил всю, со своими ЕН антеннами :-). Что же, негативный результат - тоже результат, все в "копилочку". А надежды на 28 МГц были большие. Каков итог?
Рис.12 Карты с принятыми WSPR приемниками сигналами.
Хорошо... перейдем к SDR приемникам в других странах, с отражением сигнала от ионосферы. Будем использовать встроенный в приемники "S-metr" - амплитудный анализатор. Диапазон 10 МГц.
Рис.13 10 МГц. SDR приемник OH1RJ Финляндия.
Рис.14 10 МГц. SDR приемник в Швеции..
Что мы видим? Здесь явно сигнал от наших антенн (реальный в эфире, с замираниями) - от емкостной антенны больше, или по крайней мере не меньше, чем от широкополосного Диполя ВВА-120.
Идем дальше - диапазон 28 МГц.
Рис.15 28 МГц. SDR приемник F4GFZ во Франции.
Рис.16 28 МГц. SDR приемник I5HGM в Италии.
А вот здесь уровни сигнала во Франции (F4GFZ) явно от Диполя больше почти на 13 dB. В тоже время в Италии сигнал хотя и меньше от емкостной антенны, но в то же время замирания меньше ощущаются. Из-за чего? Вопрос. Может быть из-за диаграмм направленности Диполя и емкостной антенны?
Казалось бы все измерили, но... рядом стоит телеграфный ключ! Попробуем провести пару QSO. Включаем 28 МГц и 10 ватт!. Станций не много, как всегда все в FT-8. Общий вызов давать не будем... зовем R0CBW сигнал с сильными замираниями (QSB), он дает 559, я - 589 QSB. Слушаем дальше. R9JBZ, отвечает, мне дает 539, я ему 559. Ну и еще кого-нибудь... IKMIY, идет сильно! В обе стороны 599!
Да, а на 10 МГц? Что-то станций совсем мало... Все "сидят" на LB8DC/p, вроде бы и не DX? С чего такой "пайлап"? У меня всего 30 ватт. Зову... С 10-го раза (очень много станций его зовут) отвечает: мне - 559, я ему 569. Сигнал также с замираниями вплоть до 539.
Вот такой результат с двухдиапазонной емкостной антенной. Немного не оправдала мои ожидания. Мне казалось, что на 28 МГц будет работать лучше, чем на 10 МГц, а получилось все наоборот. Видимо для 28 МГц очень много всяких паразитных емкостей в антенне, много дополнительных элементов для 10 МГц диапазона, но... это мои предположения. Очень вероятно, что катушка настройки на 28 МГц находится очень близко к "горячему" цилиндру на 28 МГц, таким образом получаются ДВА пути токов смещения: один - это между средним цилиндром и нижним, второй - между нижним цилиндром и катушкой (как в одноцилиндровых емкостных антеннах), а направления этих токов смещения противоположное. Но это конечно необходимо изучать и повысить эффективность диапазона 28 МГц.
Вообще-то работать можно и я считаю, что не зря сделал такую антенну.
Что еще хочу сказать, как и в прошлый раз. В доме помех - выше крыши!!! хотя и живу в деревне. Не поленился, благо место позволяет, отрезал кусок провода 5 метров, взял ножницы и... повесил в доме простой диполь на 28 МГц, КСВ=1,3. Сравнил шумы от емкостной антенны в доме, от диполя в доме и от широкополосного диполя на огороде. Что получилось, можно увидеть на Рис.17.
Рис.17 Шумы от разных антенн в доме и на огороде, диапазон 28 МГц.
Поэтому, когда сделал антенну, попытался, кроме проведения измерений на передачу, поработать из дома CW... да куда там... станции еле-еле над шумами, да и прохождение, как видно из проведенных выше измерений было не очень... Пришлось временно выносить антенну на улицу... естественно на новом месте подстраивать..., а время -то не май месяц... холодно. Тем не менее все удалось, благо, что ни дождя, ни снега не было.
Антенну я сделал с нуля, со всей механикой из подручных материалов, и до окончания настройки за 3-4 часа, благо опыт есть в настройке сотен емкостных (ЕН) антенн на разные диапазоны. Измерения проводил на следующий день.
Удачи всем и хорошего эфира!
73!
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
03.2025г.
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
03.2025г.