В предыдущей статье по одноцилиндровой ЕН антенне на частоту 432 МГц была подробно описана конструкция и настройка такой антенны. Пришло много писем от радилюбителей, изготовивших такую антенну, а также с вопросами и предложениями по усовершенствованию антенны.
Основной недостаток антенн, установленных на переносные радиостанции, это малая надежность в точке крепления антенны к радиостанции (в разъеме). При сильном механическом воздействии на антенну, она "выламывается" из разъема. Это касается и штатных, довольно жестких, антенн от радиостанций "Baofeng", и даже таких гибких как "PHD-771". Выход из этого положения довольно трудный.
В результате многочисленных экспериментов, проб и ошибок, был найден компромиссный вариант. Решено было сделать емкостную (ЕН) антенну в виде пружинки. Пружинка, как известно, гибкая и хорошо противодействует различным изгибам. Пружинка - это хорошо, но как поведет себя антенна в виде пружинки?
В итоге, я остановился на самой простой конструкции, изготовив UHF антенну из одного куска жесткой медной голой проволоки. Для изготовления антенны необходимо иметь кусок медного жесткого провода и SMA разъем. ВСЁ! При соблюдении всех размеров, такая изготовленная антенна сразу начинает работать довольно эффективно, а при необходимости её можно подстроить на необходимую частоту, имея анализатор VNA, типа "miniVNA Tiny" или "nanoVNA", или подобные. Такую конструкцию можно назвать по аналогии, не "конструкцией выходного дня", а "конструкцией свободного часа".
Перейдем непосредственно к конструкции антенны. Общий вид антенны показан на рисунке Рис.1.
Рис.1 Макет одноцилиндровой антенны на UHF диапазон (с SMA переходником).
Для изготовления антенны, в одном из интернет магазинов (не уточняю, чтобы не делать рекламу), был приобретен отрезок медного жесткого провода диаметром 0,8 мм (стоимость около 30 руб./метр с доставкой, не самый дешевый) и разъем SMA (39 руб.). Итого стоимость материалов: 69 руб.
С учетом того, что провод жесткий, для оправки (для намотки) можно взять любой стальной стержень или, например, сверло диаметром ~6мм. Зажав один конец провода на оправке пассатижами, проводим намотку около 22 витков, виток к витку, чтобы в свободном положении у нас получилась плотная намотка в количестве 21 витка (будет 20 или 22 - не так важно). Далее, из этого же провода делаем прямой орезок провода длиной около 12мм, а затем, придерживая провод на оправке пассатижами, делаем еще 5 витков (это будет катушка настройки). Раздвигаем витки катушки настройки (расстояние между витками около 1 мм). Надеюсь для тех, кто умеет держать пассатижи и провод руками, намотка не составит труда. Общий вид полученной антенны на рисунке Рис.1.
Затем, опять держа провод на оправке и плотно сдвинув витки (21 виток), или стянув их временно проводом или тесьмой, спаиваем вместе эти 21 виток обычным припоем, предварительно использовав флюс. Можно спаять провод в одном месте все витки, а можно и с противоположных сторон два раза все витки.
Излишки провода отрезаем (одного метра провода вполне хватит на все с лихвой... еще останется около 15 сантиметров). Припаиваем конец катушки настройки к корпусу разъема. К центральному выводу разъема припаиваем небольшой кусочек провода (любого) и в середине катушки настройки припаиваем его ко второму (2) витку катушки настройки, считая от конца, припаянного к корпусу разъема.
Всё! Антенна готова. На рисунке все видно в деталях. У меня все изготовление антенны заняло не более 30 минут.
Несколько дополнений. Антенну можно изготовить и из двух частей, сначала намотав 21 виток (и спаяв их вместе), а потом отдельно катушку настройки, припаяв ее через отрезок (длиной 12мм) провода к 21 верхним виткам. Но! Такая конструкция будет менее механически надежной, т.к. пайка менее надежна, по сравнению с целым куском провода.
Для тренировки, или если не предъявляются требования к гибкости антенны, ее можно изготовить и из обычного обмоточного провода ПЭТВ, ПЭВ, ПЭЛ диаметром 0,8мм (не забыть зачистить от изоляции и спаять вместе 21 виток провода). Такой вариант показан на рисунке Рис.2
Рис.2 Макет одноцилиндровой антенны на UHF диапазон выполненной из провода ПЭТВ.
Когда Dan`a (M0DFI) спросили, зачем он делает ЕН антенны на диапазон 23 см, так как и стандартные антенны этого диапазона маленькие? Он ответил одним словом - эффективность! (см. статью по настройке ЕН антенны на этом сайте).
Поэтому перейдем к измерению параметров полученной антенны.
Измеряем зависимость КСВ антенны от частоты, она показана на рисунке Рис.3
Рис.3 График КСВ антенны на диапазон UHF (f= 481 МГц; КСВ= 1,17; полоса (по КСВ=2) = 90 МГц !!!).
Полоса пропускания (по КСВ=2) у антенны "пружинка" достигает 80-90 МГц, в сравнении со стандартными антеннами, например: PHD-771 - 47,5 МГц, "Baofeng UV-5" - 55 МГц, что расширяет диапазон применения антенны.
Для любителей диаграмм Смита, рисунок Рис.4.
Рис.4 Изготовленная антенны на диапазон UHF.
Как видно из характеристики КСВ, диапазон перекрытия по КСВ=2 составляет от 436 МГц до 526 МГц, т.е. 90 МГц!
Если есть необходимость, то можно сдвинуть центральную частоту антенны вниз намотав катушку настройки на один виток больше, не 5, а 6 витков. При этом немного сузится полоса пропускания, но зато будет перекрываться любительский диапазон, а также LPD и PMR. Но у меня такой задачи не стояло.
У меня есть дистанционно включаемый SDR приемник, который расположен примерно в километре от меня. Попробуем сравнить уровни сигналов от нескольких заводских антенн, установленных на радиостанции "Yaesu FT-60R", Рис.5.
Рис.5 UHF емкостаная антеннаи "пружинка" (без кабеля) на радиостанции
без термоусадки и в термоусадке с переходником "папа-папа".
Временно использованный переходник "папа-папа", удлиннил общий размер на 1/3, так как антенна и радиостанция имели разъемы SMA "мама".
Кстати, использование термоусадки на антенне, ухудшат её гибкость. Желательно использовть более эластичный материал или вообще отказаться от термоустадки. Но необходимо всегда помнить, что использование любой защитной оболочки на антенне уведет её частоту вниз. Внимание также надо обратить и на химический состав оболочки, не использующую углеродистые или проводящие включения.
Рис.5c Одноцилиндровая ЕН антенна рядом со штатной антенной "Baofeng".
Антенны, принимавшие участие в испытании, Рис.6.
Рис.6 антенны "пружинка", "Baofeng" и "Yaesu FT-60R" и "Kenwood TH-F6".
Естественно, надо отметить, что антенна "пружинка" - это однодиапазонная антенна UHF. Результаты измерений на удаленном SDR приемнике, приведены на рисунке Рис.7.
Рис.7 Уровни сигналов с различными антеннами в зависимости от частоты.
(в антенне "пружинка" катушка настройки имеет 5,5 витка, см. пояснения выше)
Как проходили измерения? На радиостанцию "Yaesu FT-60R" устанавливалась испытуемая антенна. Частота радиостанции менялась с шагом 5 МГц и показания уровней сигналов, на удаленном приемнике (программа "RSP Spectrum Analyser"), записывались на каждом шаге. Так испытывались все четыре антенны. По результатам строился график для каждой антенны. Скриншоты уровней сигналов на удаленном приемнике не привожу, ввиду большого объема иллюстраций (52 картинки).
Здесь необходимо уточнить, что характеристики могут отличаться при использовании другой радиостанции, из-за иного согласования антенны с радистанцией.
Из рисунка Рис.7 видно, что все антенны работают примерно одинаково, и даже "родная" антенна от радиостанции "Yaesu FT-60R" показала не лучшие результаты, и по широкополосности и по усилению. Немного, на пару децибел, вырвалась вперед "пружинка", с ее миниатюрными размерами. Вывод можно сделать однозначный - использовать "пружинку" можно, хотя бы из-за ее размеров, стоимости, простоты изготовления, эффективности и т.д., но продолжим...
А теперь о главном из-за чего весь "сыр-бор"... как насчет гибкости антенны и стойкости к механическим воздействиям?
Самым "гибким" местом в изготовленной антенне является отрезок жесткого провода длиной 12 мм и, в меньшей степени, сама катушка настройки. Кстати, верхние 21 виток вообще можно заменить цилиндром из медной фольги или просто использовать медную трубку диаметром 8мм.
Попробуем изогнуть антенну под углом 45 градусов (все эксперименты проводились с антенной, изготовленной из провода ПЭТВ), как это показано на рисунке Рис.8 и измерить ее параметры в таком положении.
Рис.8 Изгиб антенны "пружинка" под 45 градусов.
Параметры изогнутой под 45 градусов антенны с одетой термоусадочной трубкой, приведены на рисунке Рис.9.
Рис.9 Параметры антенны, изогнутой под 45 градусов в термоусадке.
Сравним график КСВ, рисунок Рис.9 и график КСВ до изгибания антенны и без термоусадки, Рис.3.
При одевании термоусадочной трубки частота, естественно, ушла вниз на ~20 МГц (курсор №1), а при изгибании антенны под 45 градусов, частота уходит вниз на 3,7 МГц (курсор №2). Что касается термоусадки, то все так и должно быть - вспомним рекомендации по настройке ЕН антенн, при одевании на них кожуха. А при изгибе антенны на 45 градусов уход частоты также закономерен, но на удивление очень мал, что дает возможность сказать - антенна готова к механическим воздействиям без ухудшения ее параметров. Таким образом цель достигнута.
О настройке. Данная антенна настраивается так же как и все емкостные антенны с автотрансформаторным включением:
1. Средняя частота устанавливается сдвиганием - раздвиганием витков в верхней части катушки настройки.
2. Минимум КСВ достигается подбором точки на катушке настройки, к которой подключается провод от центрального штыря разъема SMA - это грубо.
3. Точно минимум КСВ достигается сдвиганием - радвиганием витков катушки настройки, ниже подключения отвода.
В заключение, хочу сказать нескольо слов об антеннах Валерия (UA3FH), который уже на протяжении долгого времени испытывает ЕН одноцилиндровые антенны на разные КВ диапазоны, сделанные из подручных материалов, см. Рис.10. Антенны работают вполне успешно как на окне квартиры, так и на даче Валерия.
Уместно заметить, что использование любых антенн внутри жилых помещений, с большой мощностью, может вредно сказаться на вашем здоровье.
Рис.10 ЕН одноцилиндровые КВ антенны Валерия (UA3FH), на разные диапазоны. Рис.11
Антенны КВ диапазонов: слева-направо, от 160м до 10м
Хочется пожелать радиолюбителям удачи в использовании ЕН антенн, а также выражаю благодарность Никите (R2DDV) за помощь в редактировании статьи.
73!
UA1ACO op. Vlad
Ленинградская обл. RDA: LO-21
03.2024г.
