|
В форуме по ЕН антеннам, не раз поднимался вопрос о влиянии фидера на излучение ЕН антенны. По предложению Tadas`а (LY1CE) из Каунаса, Литва, был изготовлен маломощный маленький передатчик с автономным питанием и проведены испытания ЕН антенны и Диполя на 14 МГц без фидера, в полевых условиях. |
Испытание ЕН антенны и Диполя на 14 МГц в полевых условиях без фидера
Кононов Владимир ( UA1ACO )
г. Санкт-Петербург
Кононов Владимир ( UA1ACO )
г. Санкт-Петербург
Предложение о сравнении Диполя и ЕН антенны, подключенных без фидера к антеннам на КВ диапазон, было высказано в начале лета 2010 года. Ранее подобные опыты проводились и не раз, но в основном на УКВ диапазоне (см. например статью http://ehant.qrz.ru/exp_eh24.htm), где было выяснено примерное равенство эффективности полноразмерного Диполя и ЕН антенны. Такие опыты проводились на УКВ диапазоне с той целью, чтобы уменьшить влияние земли и окружающих предметов на антенны. На КВ диапазоне исключить или хотя бы уменьшить влияние земли более сложно, антенны необходимо поднимать на большую высоту, что естественно, усложняет проведение эксперимента.
Тем не менее, такой эксперимент был запланирован, изготовлен миниатюрный передатчик на 14 МГц с выходной мощностью около 5-10 мВт и питанием от автономного источника (батарея "Крона"). Схема передатчика представлена на рисунке Рис.1
Рис. 1 Схема маломощного передатчика на фиксированные частоты 14 МГц.
Фотография монтажной платы, в сравнении с батареей "Крона" и собранного передатчика, представлена на рисунке Рис.2
Рис. 2 Фото монтажной платы и собранного передатчика.
Передатчик мспользует частоты 14,001 МГц и 14,187 МГц, стабилизированные кварцем. Специально применялись две частоты, на тот случай если один из каналов, по какой-то причине будет "забит" помехой. Частоты выбирались из соображений имеющихся в наличии кварцевых резонаторов.
Порядок проведения эксперимента следующий:
В точке приема, стационарно был установлен трансивер ICOM-7000 работающий на прием в режиме CW с полосой пропускания 1,2 кГц. АРУ отключена. Питание трансивера от блока питания 13,8 В. В качестве приемной антенны применялся кусок провода длиной около 2-3 метров наклоненный под углом около 45 градусов к горизонту. Выход НЧ трансивера, через модем (использовался как гальваническая развязка) подключался на вход НЧ ноутбука HP-nc6000. На ноутбуке запускалась программа "Spectran".
На расстоянии в 8-10 длин волн от приемной точки, устанавливались две деревянные мачты высотой около 5 метров, с натянутым между ними диполем. Диполь использовался тот же что и упомянутый в предыдущих статьях, КСВ по предыдущим измерениям около 1,2/1,3. К точке питания диполя подключался на разъеме BNC, маломощный передатчик, Рис.3
Рис. 3 Маломощный передатчик подключенный к диполю, на высоте.
Включался передатчик и на приемной точке отслеживался уровень сигнала и записывался как скриншот в память ноутбука. Далее диполь снимался, сматывался, и на одну из мачт устанавливалась ЕН антенна. ЕН антенна - снятая с крыши ЕН антенна (описанная на этом сайте, в ранних статьях) та, на которую было проведено большое количество QSO (более 7000, с более чем 120 странами и всеми континентами). Приборов для подстройки ЕН антенны (VNA анализатора и Индикатора Поля) под реальные условия проведения эксперимента не было, поэтому параметры антенны были "как есть" и не проверялись. Снова включался передатчик и замерялся уровень поля и скриншот с экрана, записывался в память. Высота установки ЕН антенны, такая же как и у Диполя - около 5 метров. Вокруг точки передачи, с установленной испытуемой антенной, в радиусе многих сотен метров, посторонних предметов не было (поле). Скриншоты с экрана ноутбука программы "Spectran" для диполя и ЕН антенны, приведены на рисунках Рис.4 и Рис.5
Рис. 4 Уровень сигнала от антенны - полноразмерный Диполь на 14 МГц.
Рис. 5 Уровень сигнала от антенны - ЕН на 14 МГц.
Какие результаты? На рисунке Рис.4 показан уровень принятого сигнала от Диполя. Максимум сигнала выделен полупрозрачным красным овалом и составляет 26,1dB. На рисунке Рис.5 показан уровень принятого сигнала от ЕН антенны. Максимум сигнала выделен полупрозрачным красным овалом и составляет 34dB. Таким образом разность в уровнях сигналов составила 7,9dB или примерно 1,3 балла по S-метру, в пользу Диполя.
Такой результат несколько удивил, так как предыдущие сравнения с Диполем и на УКВ и на КВ показывали примерное равенство сигналов. Прошлые измерения также проводились без фидера, так что излучение фидером отпадало. После анализа, что же послужило заниженным показаниям уровня сигнала от ЕН антенны, были приняты два варианта:
1. ЕН антенна после переездов и установки на мачту не была настроена по месту установки (что действительно было так).
2. Выход маломощного передатчика не соголасован с 50 омным входом ЕН антенны и имеет реактивную компоненту.
Первый пункт без выезда в поле уже не проверить. А что касается второго пункта, то решено было проверить влияние нагрузок на уровень выходного сигнала маломощного передатчика и постараться максимально приблизить измерения к иммитации полевых измерений, т.е. расположиь антенну так, чтобыв рядом не было посторонних предметов на расстоянии, по крайней мере, в 2-3 длины антенны, для чего была собрана следующая схема, представленная на рисунке Рис.6
Рис. 6 Схема для проверки выходного сигнала маломощного передатчика.
В результате измерений выяснилось, что выход маломощного генератора вполне соответствует входному сопротивлению антенн. Сигнал с выхода генератора не менялся при подключении к чисто активной нагрузке и к антеннам.
Но зато удалось подстроить ЕН антенну по максимуму уровня сигнала по Индикатору Поля (к сожалению, в полевых условиях, после многочисленных переездов, антенна не подстраивалась и не проверялась. На данный эксперимент просто не было времени). Окончательная подстройка производилась вне помещения и только с подключенным маломощным генератором, на высоте 5 метров по Индикатору Поля (антенна поднималась и опускалась несколько раз).
Результаты уровня сигнала до и после подстройки, представлены на рисунках Рис.7 и Рис.8. На рисунке Рис.9 приведена градуировочная таблица уровней сигнала в dB.
Рис. 7 Уровень поля до подстройки ЕН. |
Рис. 8 Уровень поля после подстройки ЕН. |
Рис. 9 Градуировка Индикатора Поля. |
Из показаний ИП видно, что антенна была настроена не оптимально (20 делений, что соответствует уровню 0,8 dB). После подстройки (Рис.8) уровень стал равен 44 делениям, что соответствует уровню 4,7dB. Таким образом разность сигналов составляет 3,9dB.
Теперь мы можем правильно интерпретировать разность уровня сигналов от диполя и ЕН антенны. Ранее замеренная разность была 7,9dB. Уточненная разность в уровнях сигналов равна 7,9 - 4,7 = 3,3dB. Таким образом разность в уровнях сигналов, в дальней зоне, от полноразмерного диполя и ЕН антенны без фидера (с использованием маломощного передатчика), поднятых на высоту 5 метров, равна 3,3dB в пользу диполя (но уж никак не -30 dB как по программе MMANA).
Таким образом можно исключить вопрос излучения фидером при использовании ЕН антенны (фидера нет!), а также численно увидеть разницу в эффективности ЕН и полноразмерного диполя. Не сомневаюсь, что при более тщательной настройке ЕН антенны, можно получить и лучшие результаты.
И, наконец, вольное отступление, Рис.7: обзорная фотография с места событий... довольно прохладно...вечер, Луна (не Солнце) и поле на котором проводились испытания... сентябрь. От центра фотографии, к правому краю - видна часть взлетно-посадочной полосы.
Рис. 7
Эти испытания в таком режиме (без фидера), не последние (к сожалению, времени всегда не хватает и неудобно, что так долго не выполнял обещания, данные Tadas`у). Я всегда считал, что один эксперимент - это еще не эксперимент. При первой возможности его придется повторить также в полевых условиях, и также с автономным генератором.
Кстати, эксперименты проведенные UN7TAE (использование ЕН антенны без фидера - ЕН антенна установлена непосредственно на передатчике мощностью 2 ватта!) и прием этих сигналов UN7GZZ (на провод длиной около 3 метров, на расстоянии более чем в 200км), в чем-то подтверждают данный опыт, см. Рис.8
Рис. 8 Эксперимент UN7TAE и UN7GZZ
Успехов всем!
P.S. И еще небольшое вольное отступление. Я очень благодарен своим товарищам, друзьям - летчикам профессионалам, бывшим летчикам-истребителям: Игорю, Андрею, Виталию, Константину..., которые помогли мне снять многие параметры ЕН антенн в "объеме"... диаграммы направленности в вертикальных плоскостях и т.д. Спасибо!
73!
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
09.2011г.
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
09.2011г.