|
Я вспоминаю то время, когда сделать ЕН антенну было большой проблемой. Информации почти не было никакой, а если и была то настолько разрозненная, что приходилось гадать какая правдивая. На этой странице будут приведены примеры работы с программой по расчету ЕН антенны и дана ссылка на саму программу. Выражаю огромную благодарность Newille Wright (VK4ANW), который написал программу, опираясь на формулы Теда Харта (W5QJR). |
Работа с программой VK4ANW по расчету ЕН антенн.
Кононов Владимир ( UA1ACO )
г. Санкт-Петербург
Но совсем недавно появилась более лучшая программа, написанная австралийским радиолюбителем Newille Wright (VK4ANW). Эту программу в виде EXE файла можно скачать отсюда (1,6 Мб).
Именно об этой программе и пойдет речь в этой статье. Программу можно установить в любой каталог. Она не требует инсталяции. При работе, программа содает два файла: EH1.DAT и EH1.K01. Что надо сделать, чтобы начать работу в этой программе.
- Скачать программу в виде .ехе файла (название файла eh6.exe объем 1,6 Мб).
- Переписать файл во вновь созданный каталог (назвать можете как хотите) на любом диске (можно и на "флэшке").
- Запустить файл eh6.exe
Рис. 1 Окно программы после запуска.
В верхней части окна программы можно увидеть меню, содержащее 5 пунктов: Shutdown, AntennaDesign, Pictures, Register, AboutThisProgram.
По порядку о пунктах меню:
Shutdown - выход из программы.
AntennaDesign - собственно, расчет антенны.
Pictures - вольное отступление, подборка фотографий.
Register - меню регистрации, чисто формально, никуда не отправляется.
AboutThisProgram - о программе.
Что необходимо далее сделать? Можно зарегистрироваться в меню Register, введя имя и позывной.
Далее переходим к опции меню AntennaDesign, см. рисунок Рис. 2
Рис. 2 Выбор системы исчисления.
и выбираем систему исчисления. Так как у нас система метрическая, то и выбираем Metric EH antenna.
После этого откроется стандартное окно поиска и ввода файла. Если у Вас уже есть файлы по расчету каких-то ЕН антенн (расчитанных в этой программе), то выбираем необходимый файл. Но, я думаю, Вы еще не успели создать каких-то файлов, поэтому просто игнорируем ввод (отказываемся) и нажимаем на кнопку Отмена.
После этого появится окно расчета ЕН антенны в метрической системе исчисления, показанное на рисунке Рис. 3
Рис. 3 Окно ввода исходных данных и расчета ЕН антенны.
Цветные цифры в белых окошечках поставлены для пояснения назначения этих окон.
Это оконо программы самое главное. В белых окошечках поставлены цветные цифры (их в программе нет). Ссылаясь на эти цифры далее будет объяснено назначение этих окон.
Я думаю так, что на примере расчета какой-нибудь ЕН антенны мы можем посмотреть как происходит весь "процесс". Давайте так, зададимся целью расчитать ЕН антенну на диапазон 7 МГц, используя полипропиленовую или полиэтиленовую трубу 110 мм диаметром, и предназначенную для проведения ближних савязей (не DX). Сразу оговорюсь, что не обязательно использовать трубу, а можно сделать "плоскую" ЕН антенну (об этом в конце статьи), но расчет остается все равно таким же.
В окне программы мы имеем два вкладыша: Specifications и Help.
Во вкладыше Specifications мы имеем как бы четыре секции для ввода данных и получения результатов. Они прописаны синим цветом шрифта:
Cylinder Spicifications;
Tuning Coil Specifications;
Phasing Coil Specifications;
Source Coil Specifications.
Для тех кто забыл терминологию элементов антенны, она приведена на вкладыше Help (на английском языке), но практически на этом сайте терминология в каждой статье повторяется.
А теперь по порядку:
1. Синяя цифра 1 Enter the Frequency in Megahertz - вводим среднюю рабочую частоту антенны.
2. Синяя цифра 2 Enter Cilinder diameter in mm - вводим диаметр цилиндров в мм.
3. Синяя цифра 3 Enter desired Length/Diameter ratio - вводим соотношение Длины цилиндра к его Диаметру.
4. Синяя цифра 4 Enter the Wire Diameter in mm - вводим диаметр провода в мм.
5. Синяя цифра 5 Enter Spacing in mm - вводим расстояние между витками в мм.
6. Синяя цифра 6 Enter the Coil Diameter in mm - вводим диаметр катушки настройки в мм.
7. Синяя цифра 7 Capacitance Factor - вводим отношение длины цилиндра к длине катушки.
8. Синяя цифра 8 Enter Phasing Coil Diameter - вводим диаметр фазирующей катушки в мм.
9. Синяя цифра 9 Enter Source Coil Diameter - вводим диметр входной катушки в мм (может быть другим, чем диаметр катушки настройки).
10. Теперь нажимаем кнопку 13.
Вот и весь расчет. Попробуем посмотреть, что у нас получилось. Взглянем на рисунок Рис. 4
Рис. 4 Результаты расчета ЕН антенны на 7 МГц.
И так, внимательно посмотрите какие данные мы вводили:
Центральная частота настройки антенны - 7 МГц
Диаметр Цилиндров (трубы) - 110 мм.
Соотношение Длина цилиндра/Диаметр - 1
Диаметр провода катушки настройки ПЭВ - 2мм
Шаг намотки катушки настройки - 2 мм (вплотную, без шага)
Диаметр катушки настройки - 110 мм (такой же как и диаметр трубы)
Соотношение длина цилиндра/длина катушки настройки - 3,7 (длина катушки расчитана в окне - Coil Length in mm)
Диаметр фазирующей катушки - 110 мм (диаметр провода такой же как и катушки настройки)
Диаметр входной катушки - 20 мм (диаметр провода такой же как и катушки настройки)
Какой же результат мы имеем?
Диаметр трубы - 110мм.
Длина цилиндров - 110 мм.
Количество витков катушки настройки - 14,56 (берем 15).
Диаметр фазирующей катушки - 110 мм.
Количество витков фазирующей катушки - 2,05 (берем 2).
Диаметр входной катушки - 20 мм.
Количество витков входной катушки - 14,29 (берем 15, но помним, что при настройке подбирается).
Полоса пропускания по уровню +/- 3 dB - 423 КГц (фактически будет чуть меньше).
Делаем антенну, настраиваем ее, как неоднократно описывалось на этом сайте и измеряем параметры. После измерения полосы пропусканя антенны (по уровню +/- 3 dB), можно ввести этот параметр в программу расчета в окно с номером 10 и в окне Antenna Efficiency узнать эффективность изготовленной антенны.
Рис. 4 Готовая ЕН антенна на 7 МГц.
Перед тем как начать изготовление антенны, очень советую "поиграть" с программой, вводя различные диаметры трубы, различные соотношения длина/диаметр, диаметр провода и т.д. Посмотрите как меняются параметры антенны от различных исходных параметров (только будьте внимательны, не забывайте менять второстепенные параметры, требующие ручного ввода). Через 20-30 "прогонов" программы и осмысленного анализа результатов, вы станете понимать, что необходимо вводить (какие надо ввести исходные данные) для полученя желаемого вами результата.
Сразу замечу, что результаты расчетов довольно точные и если все правильно расчитать, настройка потребуется минимальная. Для низкочастотного края диапазона, точность более высокая чем для УКВ, это и понятно, так как на УКВ сложнее учесть (при меньшей геометрии) паразитные емкости и индуктивности. Также обратите внимание, что для получения большей эффективности нельзя задавать диаметр провода очень маленький (возрастают потери и эффективность антенны падает). Диаметр провода катушек также зависит и от подводимой мощности, думаю, что это понятно без объяснений. Еще одно практическое замечание: желательно снижать паразитную емкость катушки настройки, например наматывая катушку с принудительным шагом (программа предусматривает изменение шага намотки).
К сожалению программа не вычисляет, от какого витка катушки настройки надо сделать отвод для согласования с линией передачи или трансивером - это придется проделать экспериментально. Общее правило настройки сохраняется и начинать настройку надо, сделав отвод от первого витка и т.д.
Теперь как обещал, о плоской антенне. Можно сделать антенну и не на трубе, а в виде плоской конструкции (расчеты при этом остаются теми же), но конструкция несколько видоизменится (например отпадает необходимость в фазирующей катушке). Размеры плоских "вибраторов" антенны должны быть равны размерам "развернутого" цилиндра. Можно ориентироваться на плоскую ЕН антенну, описанную ЗДЕСЬ. Конструкции плоских ЕН еще не нашли широкого распространения и еще впереди оптимизация конструкции и увеличения эффективности, но все это реально.
В качестве материала для цилиндров можно использовать и алюминий, но надо обратить особое внимание на надежность (электрическую) соединения проводников антенны с алюминиевыми цилиндрами (медь и алюминий, не лучшая пара). Надо отдавать себе отчет, что в элементах антенны протекают значительные токи (тем более при мощностях 100-200 ватт), которые при плохих электрических контактах в элементах антенны, будут создавать значительные потери, снижающие эффективность антенны (вспомните магнитные рамки, кто делал).
После проведения вычислений, можно сохранить результаты в файл (в каталог программы), нажав кнопку SAVE, а в дальнейшем загрузить его в программу для анализа и дальнейшей работы. При сохранении, файл получает наименование Мххyy.ini, где первая буква "М" указывает, что расчет проведен в метрической системе исчисления. Дале обозначение хх - определяет частоту рсчитываемой антенны, а yy - порядковый номер расчета. В дальнейшем, файл можно переименовать вручную, так как душе угодно, загружаться он будет нормально. Кстати, при сохранении создается также служебный файл EH.csv с данными, которые можно прочитать в программе Excel.
Теперь еще раз повторю то, что неоднократно всегда повторяю и что не относится непосредственно к программе (кто хочет услышать, тот услышит, а кто нет - то и повторения не помогут):
1. Намного лучше стандартного диполя ЕН антенна работать не будет (основной выигрыш и преимущество в размерах).
2. ЕН антенну так же надо поднимать над землей, как и обычную антенну (так как она принимает и излучает обычные радиоволны, которые поглащаются землей, не зависимо от типа антенны).
3. Нельзя располагать антенну близко от посторонних предметов (даже неметаллических), антенна расстроится и потеряет в эффективности.
P.S. Эту программу в виде EXE файла можно скачать отсюда (1,6 Мб).
73!
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
05.2007г.
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
05.2007г.