Начну не с техники, а с восхищения красотой природы. Действительно, Карельский перешеек, это природная "жемчужина" и сравнить его с чем-то трудно. Посмотрите на снимок ниже: не правда ли восхитительно!? А проводить испытания антенн в такой красоте - одно удовольствие.
Но... природа, природой, а ехал я, чтобы провести сравнительные испытания двух ЕН антенн, описанных в предыдущих статьях и "магнитной рамки" Loop.
Эксперимент было решено провести следующим образом. На одном рабочем месте (см. Рис.1 и Рис.2)располагался трансивер IC-718, с блоком питания и блоком согласования MFJ-941E. Там же находился прибор для настройки антенн MFJ-259B, для проверки КСВ и точной настройки антенн перед испытаниями. Здесь же были и все антенны: две ЕН антенны, а также диполь на диапазон 20 метров и "магнитная рамка" Loop диаметром 1 метр, настраиваемая переменным конденсатором "бабочка"с воздушным диэлектриком (без скользящих контактов).
Рис.1
UA1ACO с аппаратурой на первом рабочем месте.
|
|
Рис.2
Антенны устанавливались на деревянной мачте высотой 5,5 метра.
|
На другом рабочем месте (см. Рис.3) был установлен трансивер AX-22 (с выключенной АРУ) и как резервный "Kenwood TH-F7E". К трансиверу АХ-22 был подключен ноутбук с программой "Spectran", для измерения уровней сигналов, их протоколирования и снятия "скриншотов". В качестве измерительной антенны использовалась маленькая антенна диполь (сравнимая по размерам с ЕН антенной). Она была выбрана не зря, так как многие радиолюбители считают, что ЕН антенна работает так же, как и обычный укороченный диполь. Вот поэтому и был изготовлен натуральный укороченный диполь. Сразу хочу поблагодарить Александра (UT4EK) за помощь в расчетах этой малюсенькой антенны, сравнимой по размерам с ЕН антенной. Файл в формате MMANA по расчету этой антенны и ее параметры находятся ЗДЕСЬ . Для тех, кто не использует эту программу, готовые расчеты можно посмотреть ЗДЕСЬ . Сразу отмечу, что усиление этого маленького диполя теоретически (по программе MMANA) равно -27db (забегая вперед, скажу, что это практически подтвердилось). Плечи диполя по 18 см., расстояние между вибраторами 4 см., удлинняющие катушки по 61 микрогенри. Как и писал UT4EK, настройка катушек диполя очень критична.
Рис.3
UA1ACO с аппаратурой на втором рабочем месте (прием и регистрация сигнала).
На втором плане видны готовые к экспериментам ЕН антенна и "магнитная рамка" Loop.
Для лучшей наглядности, на рисунке Рис.4 приведена схема расположения рабочих мест.
Рис.4
Схема проведения эксперимента и расположение рабочих мест.
Теперь детали к рисунку Рис.4:
На "Рабочем месте №1 (передатчик) для проведения каждого замера устанавливалась и поднималась на высоту 5,5 метра каждый раз новая антенна. Не используемые антенны складывались на землю на расстоянии 10-15 метров от рабочего места. Мощность подводимая к антенне всегда была постоянна и равнялась 5 ватт. После установки антенны, перед началом измерений, проверялись параметры антенны с помощью прибора для настройки антенн MFJ-259B. КСВ во всех случаях был не хуже 1,5.
На рабочем месте №2 (приемник) находился КВ трансивер АХ-22 (с синтезатором частоты, шаг перестройки 25 Гц). АРУ в трансивере была отключена. В качестве измерительной антенны использовался маленький диполь, длина каждого вибратора по 18 см, на диапазон 20 метров и поднятый на 2 метра над землей (параметры диполя см. выше). В качестве вспомогательного приемника использовался трансивер "Kenwood TH-F7E". Сразу надо сказать, что поскольку эксперимент проводился в сельской местности, то напряжение питания оказалось пониженным (около 200 вольт) и пришлось трансивер АХ-22 питать через бытовой стабилизатор напряжения. Как оказалось впоследствии (и на приведенных скриншотах это видно) от стабилизатора наблюдалась помеха в виде наводок по НЧ, на кабель, между трансивером и компьютером (на диаграммах видны "пики с шагом" 100 Гц), но пришлось с этим мириться, так как экранированного провода рядом не было, а время экспериментов из-за погоды пришлось ограничить.
В последних трех измерениях, на рабочем месте №2, маленький диполь был заменен на вторую ЕН антенну, что будет дальше видно из таблицы.
Основные данные проведенных экспериментов сведены в таблицу.
№
п/п |
Используемая Антенна
на рабочем месте №1
P подв.=5 ватт; КСВ<1,5 |
Используемая Антенна
на рабочем месте №2 |
Показания программы
SPECTRAN в db
уровень принимаемого синала |
Номер рисунка
скриншота |
Относительный
уровень в db |
| 1 |
Полноразмерный диполь |
Измерительная антенна |
-61,5 db |
Рис. 5 |
0 db |
| 2 |
ЕН антенна (тонкая) |
Измерительная антенна |
-63 db |
Рис. 6 |
-1,5 db |
| 3 |
ЕН антенна (толстая) |
Измерительная антенна |
-63,8 db |
Рис. 7 |
-2,3 db |
| 4 |
Магнитаная рамка (Loop) |
Измерительная антенна |
-67,5 db |
Рис. 8 |
-6 db |
| 5 |
ЕН антенна (толстая) |
ЕН антенна (тонкая)
вертикально |
-38,2 db |
Рис. 9 |
+23,3 db |
| 6 |
ЕН антенна (толстая) |
ЕН антенна (тонкая)
горизонтально |
-31,2 db |
Рис. 10 |
+30,3 db |
| 7 |
Полноразмерный диполь |
ЕН антенна (тонкая) |
-31,4 db |
Рис. 11 |
+30,1 db |
Какие выводы можно сделать, глядя на таблицу?
- Во первых, основной вывод, что ЕН антенна РАБОТАЕТ!
- Во вторых, ЕН антенна работает примерно как и полноразмерный диполь (на 1,5-2 db хуже), что, кстати, подтверждает результаты DL4FAW (Matthias).
- В третьих (как ни странно) "Магнитная рамка Loop" работает хуже ЕН антенны (-4/-4,5 db) и естественно хуже диполя. Честно говоря, я никак этого не ожидал. Геометрия у рамки больше, да и добротность очень большая (полоса пропускания всего 30-50 КГц).
- В четвертых, усиление маленького измерительного диполя, действительно равно около -30 db (по расчетам в программе MMANA -27db). Сравните 1 и 7 строчки таблицы, когда измерительный диполь заменили на ЕН антенну. Очень многие говорили, что ЕН антенна - это укороченный диполь. Но результат 30 db разницы! Теперь наверное понятно, почему я в качестве измерительной антенны решил использовать такой маленький диполь (сравнимый по размерам с ЕН). Вот он результат. Я понимаю, что (как говорил А.Райкин) "факты упрямая вещь", но наверняка найдуться люди упрямее фактов, я не сомневаюсь.
- Далее, необъяснимо, но факт! Сравните 5 и 6 строчки таблицы. В 6 строчке, приемная ЕН антенна расположена ГОРИЗОНТАЛЬНО, и сразу полявилась прибавка в 7 db! Почему? Пока не могу никак объяснить. Надо дальше пробовать.
К большому сожалению, так сложились обстоятельства, было запланировано проводить эксперименты 3 дня, а на самом деле все пришлось завершить в один день. Поэтому многие планируемые эксперименты пришлось не проводить. В частности хотелось поменять все наоборот, т.е. на передающей стороне поставить маленькую измерительную антенну, а на приемной менять разные и т.д. Жаль, но я надеюсь, что это не последняя поездка, может быть и не в этом году.
А теперь приведу "скриншот" программы SPECTRAN, которая использовалась для проведения измерений. Программа очень хорошая, на мой взгляд, и позволяет с достаточной инструментальной точностью проводить измерения, имеет много полезных функций.
Рис.5
Скриншот программы SPECTRAN при проведении измерений (первая строка таблицы).
Полноразмерный диполь (TX) - измерительная антенна (RX), маленький диполь.
Рис.6
Скриншот программы SPECTRAN при проведении измерений (вторая строка таблицы).
ЕН антенна (тонкая)(TX) - измерительная антенна (RX).
Рис.7
Скриншот программы SPECTRAN при проведении измерений (третья строка таблицы).
ЕН антенна (толстая)(TX) - измерительная антенна (RX).
Рис.8
Скриншот программы SPECTRAN при проведении измерений (четвертая строка таблицы).
"Магнитная рамка Loop" (TX) - измерительная антенна (RX), маленький диполь.
Рис.9
Скриншот программы SPECTRAN при проведении измерений (пятая строка таблицы).
ЕН антенна (толстая)(TX) - ЕН антенна (тонкая)(RX).
Рис.10
Скриншот программы SPECTRAN при проведении измерений (шестая строка таблицы).
ЕН антенна (толстая)(TX) - ЕН антенна (тонкая) ГОРИЗОНТАЛЬНО (RX).
Рис.11
Скриншот программы SPECTRAN при проведении измерений (седьмая строка таблицы).
Полноразмерный диполь (TX) - ЕН антенна (тонкая)(RX).
Вот такие результаты. Конечно, все результаты экспериментов надо принимать с достаточной долей достоверности, так как они проводились не в специализированных условиях радиополигона, а в обычных полевых условиях. Было выбрано место, по возможности, свободное от посторонних предметов. Расстояние между рабочими местами определилось только возможностью подключения аппаратуры к сети. Но расстояние в 60 метров (т.е. 3 длины волны), все же достаточно большое. Предварительно было запланировано продолжить эксперимент и оборудовать рабочее место №3 на расстоянии в 5 километров, но как я говорил, пришлось эксперименты максимально упростить и уложиться в один день. На Рис.4 изображен человечек! Это я... который непрерыно "курсировал" между этими рабочими местами и то поднимал и переставлял новые антенны, то снимал показания уровней сигналов.
Все измерения проводились многократно и в таблице приведены усредненные результаты.
В заключение, хочу выразить огромную благодарность Костину В.Б., за оказание помощи в доставке аппаратуры и проведении экспериментов. Без него все это бы не состоялось. Спасибо!
73!
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
07.2005г.
Статья редактировалась в феврале 2010 года.
