С чего начать статью? То, что в ЕН антеннах излучение происходит от самой антенны, а не от мифических "проводов", "труб парового отопления", от
"спинок кроватей" и т.д., как это бездоказательно утверждают немногочисленные "теоретические знатоки антенн", уже много сказано и показано. Хотел
перечислить и привести ссылки на статьи с измерениями на этом сайте и за рубежом, но не буду. Пытливые и любящие экспериментировать радиолюбители
(чем всегда и славились радиолюбители) сами смогут эти ссылки найти и убедиться в этом.
После просмотра видеоролика Алексея Игонина (RA3TLB) на канале YouTube ,
о чем я говорил в преамбуле к статье, было решено провести проверку и сравнение обычных антенн для переносных станций и ЕН антенн для диапазона 145 МГц.
Для проведения этих экспериментов было изготовлено четыре ЕН антенны (с разными параметрами) и использованы три переносных радиостанции:
"Kenwood TH-F6" и две "Yaesu FT-60" с выходной мощностью 5 ватт и штатными антеннами этих радиостанций (Рис.1, Рис.2). Если в ЕН антеннах можно было
изменять параметры антенн, то в стандартных антеннах от радиостанций, изменить параметры не было возможность, т.е. "есть как есть".
Все параметры антенн измерены с помощью векторного анализатора "miniVNA" и КСВ, и резонансные частоты, при установке антенн на радиостанции, не
контролировались.
Здесь необходимо заметить важный момент, который будет подробно рассмотрен дальше, что ЕН антенны, изготовленные Юрой (RX6KR) для экспериментов
А.А.Игонина (RA3TLB) имели полосу пропускания (по данным RX6KR) 2 МГц. Для данного эксперимента, ЕН антенны были изготовлены с полосой
пропускания (по КСВ=2) от 15,8 МГц до 8,5 МГц, и одна ЕН антенна (№4) с полосой пропускания 3,72 МГц.
Всего было проведено 153 измерения в различных точках расположения (для исключения возможного переотражения), на разных высотах от земли, с
различными радиостанциями, а также в руке у оператора.
Уровни сигнала измерялись удаленным WEBSDR приемником, расположенным на расстоянии 1,5км. от радиостанций. Подробно о приемнике рассказано в
статье на этом сайте ЗДЕСЬ .
Испытания с радиостанцией "Kenwood TH-F6" 50см. от земли.
Параметры ЕН антенн и стандартной антенны от радиостанции "Kenwood TH-F6" на высоте установки радиостанции 50см. от земли.
№ п/п
|
Тип антенны
|
Частота МГц
|
КСВ
|
Полоса по КСВ=2
|
Уровни сигнала dB
|
Рисунки
|
1
|
Стандартная антенна "Kenwood TH-F6"
|
145,6
|
1,06
|
8,9 МГц
|
-91,7db
|
Рис.1
|
2
|
ЕН №1
|
145
|
1,02
|
15,8 МГц
|
-97,0db
|
Рис.1
|
3
|
ЕН №2
|
145
|
1,04
|
8,5 МГц
|
-93,9db
|
Рис.1
|
4
|
ЕН №3
|
145
|
1,02
|
9,8 МГц
|
-94,4db
|
Рис.1
|
5
|
ЕН №4
|
145
|
1,03
|
3,72 МГц
|
-87,9db
|
Рис.2а
|
Испытания с радиостанцией "Kenwood TH-F6" 1,5 метра от земли (Рис.1 и Рис.3).
Параметры ЕН антенн и стандартной антенны от радиостанции "Kenwood TH-F6" на высоте установки радиостанции 1,5 метра от земли, на диэлектрической штанге.
Рис.3 Радиостанция "Kenwood TH-F6" с ЕН антенной на диэлектрической штанге.
№ п/п
|
Тип антенны
|
Частота МГц
|
КСВ
|
Полоса по КСВ=2
|
Уровни сигнала dB
|
Рисунки
|
1
|
Стандартная антенна "Kenwood TH-F6"
|
145,6
|
1,06
|
8,9 МГц
|
-89,4db
|
Рис.1, Рис.3
|
2
|
ЕН №1
|
145
|
1,02
|
15,8 МГц
|
-91,3db
|
Рис.1, Рис.3
|
3
|
ЕН №2
|
145
|
1,04
|
8,5 МГц
|
-88,4db
|
Рис.1, Рис.3
|
4
|
ЕН №3
|
145
|
1,02
|
9,8 МГц
|
-89,2db
|
Рис.1, Рис.3
|
5
|
ЕН №4
|
145
|
1,03
|
3,72 МГц
|
-86,3db
|
Рис.2а, Рис.3
|
Испытания с радиостанцией "Kenwood TH-F6" в руке человека (Рис.1, Рис.4).
Параметры ЕН антенн и стандартной антенны от радиостанции "Kenwood TH-F6" в руке человека.
Рис.4 Радиостанция "Kenwood TH-F6" с ЕН антенной в руке человека.
№ п/п
|
Тип антенны
|
Частота МГц
|
КСВ
|
Полоса по КСВ=2
|
Уровни сигнала dB
|
Рисунки
|
1
|
Стандартная антенна "Kenwood TH-F6"
|
145,6
|
1,06
|
8,9 МГц
|
-78,0db
|
Рис.1, Рис.4
|
2
|
ЕН №1
|
145
|
1,02
|
15,8 МГц
|
-79,9db
|
Рис.1, Рис.4
|
3
|
ЕН №2
|
145
|
1,04
|
8,5 МГц
|
-78,2db
|
Рис.1, Рис.4
|
4
|
ЕН №3
|
145
|
1,02
|
9,8 МГц
|
-79,1db
|
Рис.1, Рис.4
|
4
|
ЕН №4
|
145
|
1,03
|
3,72 МГц
|
-73,0db
|
Рис.2а, Рис.4
|
После каждого измерения, от каждой антенны, снимался скриншот с экрана удаленного ноутбука, с программой "Spectrum Analizer". Все скриншоты сохранялись
на винчестере и потом, по результатам четырех измерений от каждой антенны в разных местах установки, и различных положениях антенны, усредненный
результат заносился в таблицу с данными измерений. Пример сохраненного скриншота одного из измерений, приведен на рисунке Рис.5.
Рис.5 Пример одного из скриншотов с уровнями сигналов, с удаленного WEBSdr приемника.
Итоги и анализ сделаем в конце статьи. Выше, мы использовали радиостанцию "Kenwood TH-F6" и привели данные уровней сигналов, сведенных в таблицы.
Далее проведем те же измерения с переносными радиостанциями "Yaesu FT-60" (усредненные данные по двум радиостанциям).
Испытания с радиостанциями "Yaesu FT-60" 50см. от земли.
Параметры ЕН антенн и стандартной антенны от радиостанции "Yaesu FT-60" на высоте установки радиостанции 50см. от земли.
№ п/п
|
Тип антенны
|
Частота МГц
|
КСВ
|
Полоса по КСВ=2
|
Уровни сигнала dB
|
Рисунки
|
1
|
Стандартная антенна "Yaesu FT-60"
|
145,1
|
1,16
|
8,9 МГц
|
-88,5db
|
Рис.2
|
2
|
ЕН №1
|
145
|
1,02
|
15,8 МГц
|
-93,9db
|
Рис.2
|
3
|
ЕН №2
|
145
|
1,04
|
8,5 МГц
|
-93,9db
|
Рис.2
|
4
|
ЕН №3
|
145
|
1,02
|
9,8 МГц
|
-91,7db
|
Рис.2
|
5
|
ЕН №4
|
145
|
1,03
|
3,72 МГц
|
-85,2db
|
Рис.2а
|
Испытания с радиостанциями "Yaesu FT-60" 1,5 метра от земли (Рис.1 и Рис.3).
Параметры ЕН антенн и стандартной антенны от радиостанции "Yaesu FT-60" на высоте установки радиостанции 1,5 метра, на диэлектрической штанге от земли.
№ п/п
|
Тип антенны
|
Частота МГц
|
КСВ
|
Полоса по КСВ=2
|
Уровни сигнала dB
|
Рисунки
|
1
|
Стандартная антенна "Kenwood TH-F6"
|
145,1
|
1,16
|
8,9 МГц
|
-85,2db
|
Рис.2, Рис.3
|
2
|
ЕН №1
|
145
|
1,02
|
15,8 МГц
|
-87,5db
|
Рис.2, Рис.3
|
3
|
ЕН №2
|
145
|
1,04
|
8,5 МГц
|
-85,4db
|
Рис.2, Рис.3
|
4
|
ЕН №3
|
145
|
1,02
|
9,8 МГц
|
-86,3db
|
Рис.2, Рис.3
|
5
|
ЕН №4
|
145
|
1,03
|
3,72 МГц
|
-81,4db
|
Рис.2а, Рис.3
|
Испытания с радиостанциями "Yaesu FT-60" в руке человека (Рис.1, Рис.4).
Параметры ЕН антенн и стандартной антенны от радиостанции "Yaesu FT-60" в руке человека.
№ п/п
|
Тип антенны
|
Частота МГц
|
КСВ
|
Полоса по КСВ=2
|
Уровни сигнала dB
|
Рисунки
|
1
|
Стандартная антенна "Yaesu FT-60"
|
145,1
|
1,16
|
8,9 МГц
|
-75,6db
|
Рис.2, Рис.4
|
2
|
ЕН №1
|
145
|
1,02
|
15,8 МГц
|
-78,7db
|
Рис.2, Рис.4
|
3
|
ЕН №2
|
145
|
1,04
|
8,5 МГц
|
-76,0db
|
Рис.2, Рис.4
|
4
|
ЕН №3
|
145
|
1,02
|
9,8 МГц
|
-75,1db
|
Рис.2, Рис.4
|
5
|
ЕН №4
|
145
|
1,03
|
3,72 МГц
|
-74,3db
|
Рис.2а, Рис.4
|
Ниже приведены АЧХ используемых при измерениях антенн. Для увеличения картинки - нажать на нее.
Посмотрим видеоролик А.А.Игонина с карандашом в руке (после каждого измерения,
А.Игонин озвучивает результат в децибелах). Не будем записывать все результаты, а возьмем только тот вариант, при котором и на приемной стороне и на
передающей стороне использовались ЕН антенны (это сейчас представляет интерес). Величина этого сигнала 66-67 dB, что лучше остальных
вариантов. Т.е. этот вариант с ЕН антеннами на передающей и приемной стороне лучше всех остальных вариантов. В нашем случае, использование ЕН антенн и
на передающей и на приемной стороне, дало бы выигрыш в увеличении сигнала на пару децибел (но это гипотетически).
Есть и еще один важный момент, о котором мы говорили в начале статьи. Этот момент заключается в том, что полоса пропускания ЕН антенн в измерениях
А.А.Игонина, равнялась 2 МГц! В наших же измерениях, полосы пропускания ЕН антенн (по КСВ=2) равнялись, соответственно 15,8 МГц; 8,5 МГц; 9,8 МГц,
и ЕН антенна №4 с полосой пропускания (по КСВ=2) равной 3,72 МГц. при этом полоса пропускания стандартных антенн от радиостанций равнялась 8,9 - 8,5 МГц.
Замечу попутно, что ЕН антенну делать с полосой пропускания в 2МГц (по КСВ=2) не
совсем правильно, так как весь диапазон 2м имеет охват в 2 мегагерца и в случае ухода центральной частоты антенны из-за внешних условий, КСВ на краю
диапазона может выйти за пределы 2, что конечно не смертельно, но не есть хорошо.
Посмотрим внимательно на результаты в таблицах. Есть ли зависимость между полосой пропускания ЕН антенн (по КСВ=2) и уровнем сигнала? Да, есть и вывод
очевидный и предсказуемый - чем уже полоса, тем уровень сигнала больше! Более того, при одинаковых полосах пропускания стандартных антенн и антенн ЕН, и
уровень сигнала примерно одинаковый, результаты различаются десятыми долями децибел (см. таблицы: на высоте 1,5 метра и в руках оператора, строки №1 и №3).
Обратим внимание на те ячейки таблицы, выделенные пурпурным цветом - это результаты уровней сигнала с ЕН антенной №4, имеющей полосу пропускания 3,72 МГц, и
сравним эти уровни сигналов с уровнями сигналов со стандартными антеннами р/станций "Kenwood TH-F6" и "Yaesu FT-60", они оказываются на 3-5dB
лучше с ЕН. А опираясь на результаты измерений А.Игонина в парах ЕН-ЕН, возможно ожидать прибавку еще на 2-3dB и это очевидно.
К сожалению установить ЕН антенну на WEBSDR приемнике возможности, в настоящее время, нет - непроходимый снег в поле по пояс, а ползти ползком 1,5км. до приемника,
мой возраст не позволяет.
Заканчивая мысль и проводя анализ дальше, очевидно можно сказать, что если бы среди наших, участвующих в эксперименте антеннах, приняли участие антенны
RX6KR (с полосой пропускания 2 мГц), то уровни сигнала были бы еще лучше, о чем было сказано выше. Таким образом, еще раз можно подтвердить вывод о том, что
ЕН антенны имеют право на жизнь.
Теперь посмотрим на результаты в тех таблицах, в которых приведены данные, полученные при расположении антенн на высоте 50см. над уровнем земли.
Почему у ЕН антенн такие низкие уровни сигнала? Для тех радиолюбителей, кто понимает физику работы ЕН антенн, ответ очевидный - увеличение
паразитной емкости между ЕН антенной и близко расположенной землей! Т.е. антенна расстраивается (изменение частоты, ухудшение КСВ...) с очевидными
последствиями, но у ЕН №4 он даже лучше чем у стандартных на ~3dB. Надо отметить, что даже у стандартных антенн от радиостанций, при размещении в 50см.
от земли, уровень сигнала тоже падает, но в меньшей степени.
Есть и еще одна хорошая мысль. Если сравнивать стандартные (обрезиненные, гибкие) антенны и жесткие по конструкции ЕН антенны, то более привлекательными
являются конечно стандартные "резиновые" антенны. Неужели нет выхода, чтобы исключить эти противоречия? На этом сайте еть статья по теории "ТРИЗ", попробуем
обратиться к этой теории и найти компромисс.
Техника и технологии двигаются вперед. Представленные в статье антенны выполнены на печатной плате, цилиндры изготовлены из медных трубок, катушка
настройки из медного обмоточного провода. Задумаемся, учитывая принцип работы ЕН антенн (конденсатор). В последнее время появились гибкие печатные платы.
А что если сделать ЕН антенну на такой гибкой печатной плате, цилиндры в виде прямоугольных областей на этой плате, а катушку тоже выполнить печатную,
по предварительным прикидкам она будет иметь около 5 витков.
Приблизительная конструкция такой антенны представлена на рисунке Рис.6. Остается только осуществить такую конструкцию в "железе" и проверить ее
параметры. Может быть кто-то и решится на такой эксперимент, у меня, к сожалению, сейчас на это времени нет.
Рис.6 Вариант конструкции гибкой ЕН антенны.
Рис.7 Пример печатной катушки.
|
Рис.8 Предварительный расчет печатной
катушки для гибкой ЕН антенны.
|
Рис.9 Геометрия печатной катушки
к рисунку Рис.8.
|
Заранее хочу дать совет (учитывая свой опыт) для тех, кто захочет изготовить такую гибкую ЕН антенну. После изготовления, появится необхоимость
сделать какую-то оболочку (кожух) к такой антенне. Не обматывайте ее изолентой и не помещайте в термотрубку - это сразу, значительно, ухудшит
параметры такой антенны. Здесь придется применить изобретательность, и сделать так, чтоы между антенной и кожухом был воздушный промежуток. А может
быть кожух и не нужен? Ведь делают наручные часы, в которых видно их внутреннее устройство :-)
Спасибо R2DDV (op. Никита) за полезные замечания к этой статье.
Желаю удачи и приятных связей в эфире!
73!
UA1ACO/1 op. Vlad
Ленинградская обл. RDA: LO-21
01.2022г.
