Первая попытка
Вданной статье описана изготовленная мной и практически опробованная одна из разновидностей Е-Н антенны на любительский диапазон 20 метров. В качестве емкости (источника электрического поля) использованы два цилиндра из луженой жести диаметром 50 мм и длиной 160 мм. Эти цилиндры плотно одеваются на отрезок полипропиленовой трубы для водопровода, которая служит в качестве монтажной конструкции. Расстояние между цилиндрами равно диаметру трубы, т.е. 50 мм. Катушка индуктивности (источник магнитного поля) расположена под нижним цилиндром на расстоянии 10 мм. Она содержит 14 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм, намотанных на этой же трубе. Ниже нее на расстоянии 5 мм находится катушка связи : 2 витка ПЭВ-2 диаметром 2 мм, к которой непосредственно подключается коаксиальный кабель, имеющий, в данном случае, волновое сопротивление 75 Ом. Все вышеуказанные элементы соединены между собой следующим образом (см. рис. 1) :
-
верхний конец катушки соединен с нижним концом верхнего цилиндра.
Соединительный провод проходит строго по оси внутри трубы с целью минимизации
индуктивной связи между цилиндрами;
- нижний конец катушки соединен с верхним концом нижнего цилиндра, а также с нижним концом катушки связи. Соединительный провод проходит внутри трубы поближе к ее стенке.
Сюда (точнее, к нижнему концу катушки связи) подпаивается оплетка кабеля. К верхнему Концу катушки связи подпаивается центральная жила.
В данном случае использована простейшая фазирующе-согласующая схема. Более сложные, и, естественно, более эффективные можно посмотреть в [1]. Размеры антенны с учетом Фазирующе-согласующего устройства : диаметр 50 мм, длина 450 мм.
Для настройки антенны использовались : индикатор напряженности поля, мостовой КСВ-метр, генератор Г4-18. Сначала по минимуму КСВ на середине рабочего диапазона подбираем Количество витков основной катушки. Затем, перемещая катушку связи, по максимуму Показаний индикатора напряженности и минимуму КСВ находим оптимальное ее положение.
Здесь нужно учитывать следующие обстоятельства . При приближении основной катушки к Нижнему цилиндру расширяется полоса рабочих частот антенны, но уровень излучения падает до –2Дб. При удалении катушки (до определенных, разумеется, пределов, порядка 30 – 40 мм) уровень излучения возрастает, но при этом сужается полоса. Указанное в начале статьи расстояние между катушкой и нижним цилиндром соответствует полосе пропускания по КСВ=2 400кГц (13950 – 14350 кГц) при снижении интенсивности излучения около 1 Дб.
Расширить полосу иожно и уменьшая длину цилиндров, но при этом антенна начинает излучать под бОльшими углами к горизонту. Катушку необходимо изолировать от влаги, но в зависимости от изолирующего материала потребуется ее дополнительная подстройка. Так, при обмотке катушки лентой “скотч” резонансная частота понизилась на 50 кГц, а при дополнительной обмотке ее полиэтиленовой изолентой – на 200 кГц.
При подборе материалов для антенны автор старался минимизировать затраты на макетирование. Основной же критерий таков:
- для цилиндров – хороший радиочастотный проводник;
- для трубы – хороший радиочастотный изолятор.
Антенна установлена на деревянном шесте, вставленном в трубу, на высоте около 3 м от железобетонной крыши девятиэтажного дома. При этом цилиндры расположены вертикально, аналогично полноразмерному вертикальному вибратору. При горизонтальном расположении цилиндров антенну необходимо поднимать выше с целью снижения влияния “земли”.
Поскольку в непосредственной близости от антенны наводится мощное электромагнитное поле, питающий кабель, при вертикальном расположении, необходимо также располагать вертикально на максимально возможное расстояние от антенны. Также очень желательно иметь хорошее радиочастотное заземление. В авторском варианте к выходу усилителя мощности подключен коаксиальный тройник, куда подходят питающий кабель и короткозамкнутый четвертьволновый отрезок такого же кабеля в роли противовеса.
В таблице 1 приведена выписка из моего аппаратного журнала – сравнительный анализ антенны ЕН и антенны GP (UW4HW). Как видно, антенна Е-Н часто уступает GP, однако, на мой взгляд, окончательные выводы делать рано
|
D A T E |
T I
ME U T |
C A L L |
R S T E-H |
R S T
GP |
REMARKS |
|
10
SEP.2002 |
09:40 |
RK4CL |
5 9 |
5 9 + 8 |
|
|
10
SEP.2002 |
09:45 |
RA1NE |
5 9 |
5 9 |
|
|
12
SEP.2002 |
10:40 |
RK4HWW |
5 9 |
5 9 + 8 |
|
|
12
SEP.2002 |
10:51 |
RA9LL |
5 6 |
5 7 |
|
|
12
SEP.2002 |
14:05 |
N5RG |
549 |
579 |
LONG PATH |
|
12
SEP.2002 |
14:28 |
K6VX |
559 |
559 |
LONG PATH |
|
12
SEP.2002 |
14:37 |
W6EUF |
559 |
559 |
LONG PATH |
|
12
SEP.2002 |
14:42 |
K7SS |
559 |
569 |
LONG PATH |
|
13
SEP.2002 |
06:44 |
S5/ON4CDX |
59 |
58 |
|
|
13
SEP.2002 |
07:18 |
ZG2FX |
57 |
58 |
|
|
13
SEP.2002 |
07:33 |
DL3SEZ/P
|
57/58 |
58 |
|
Для скептиков хочу сказать следующее. В данной антенне используется совершенно иной принцип формирования излучения, нежели в антеннах Герца (полуволновый вибратор, квадрат, треугольник и т.д. ). Там, в результате протекания антенного тока, наводится поле одного вида, которое, “отшнуровываясь” от антенны и переходя в свободное пространство, согласно теории электродинамики, наводит ортогональное ему поле другого вида и таким образом формируется излучение. Здесь же работает открытый LC-контур, где сразу формируются ортогональные электрическое и магнитное поля в соответствующей пропорции: E/H = 337Oм, (волновое сопротивление свободного пространства), т.е., сразу формируется излучение.
Кстати, по такому же принципу работает выпускаемая промышленностью антенна “Isotron”. При запитке же двух 16-сантиметровых цилиндров коаксиальным кабелем через согласующее устройство (по принципу диполя Герца), о связи в диапазоне 20м с USA через Long path не могло быть и речи.
Антенны данного типа являются monoband и имеют частотную характеристику одиночного колебательного контура. Интересными темами для работы в этом направлении, на мой взгляд, являются создание многодиапазонной структуры ( по отдаленной аналогии с Log-yagi ), а также фазированных 2-3 элементных антенн направленного действия.
Александр Сенчуров, UT4EK,
Мастер спорта Украины.
Литература.