Теперь об антенне. Все сделано из подручных материалов. В основе полипропиленовая труба диаметром 50 мм. На эту трубу одета банка из-под зеленого горошка (впоследствии к одной банке была добавлена, припаяна, вторая банка). На этой же ПП трубе намотана катушка настройки. Общую конструкцию можно увидеть на рисунке Рис.1.
Рис.1 Конструкция антенны, уже с двумя цилиндрами (банками).
Теперь подробнее о конструкции:
Полипропиленовая труба общей длиной 400 мм (можно и меньше). В дне банки делаем отверстие чуть меньше диаметра трубы (я высверливал по периетру и потом выкусывал середину бокорезами). Затем в образовавшемся отверстии по периметру делал небольшие разрезы, см. Рис.2.
Рис.2 Отверстие с разрезами по периметру.
Рарезы с острыми краями необходимы для того, чтобы банка прочно сидела на ПП трубе и, к тому же, могла передвигаться по трубе.
К трубе, на саморезы крепится угольник, с установленным ВЧ разъемом BNC и кронштейн, в нижней части трубы, для крепления антенны к деревянной стойке (длина стойки 2 метра), на которую устанавливается антенна, Рис.3, Рис.4.
Рис.3 и Рис.4.
На расстоянии около 40-50 мм от нижнего края банки, мотается катушка настройки, содержащая 16 витков провода ПЭТВ 2,0 мм. Катушку можно наматывать как виток к витку, так и с небольшим шагом. Если нет провода диаметром 2 мм, можно использовать два сложенных (а лучше свитых) провода диаметром 1 мм.
Общий вид собранной антенны показан на рисунке Рис.5.
Рис.5 Конструкция антенны, общий вид.
Отвод от центрального штырька BNC разъема припаян к третьему витку катушки настройки, считая от нижнего конца катушки от коруса разъема, рисунок Рис.6.
Рис.6 отвод от 3-го витка.
Для того, чтобы витки катушки не разъезжались по длине, можно использовать строительные хомуты, как показано на рисунке Рис.6.
О конструкции сказано всё. Теперь о настройке...
Настройка антенны стандартная и многократно описана в статьях этого сайта. Но здесь уместно заметить, что в катушке настройки лучше использовать не 16 витков, а несколько больше, например 18-20 витков. В дальнейшем витки можно, при настройке, раздвинуть или откусить лишние.
Теперь поговорим о полученных характеристиках антенны. Почему был выбран диапазон 21 МГц? Да просто так :-) Я исходил из того, что в настоящее время прохождение на этом диапазоне хорошее и можно будет провести нескольо десятков связей без особого труда, что потом и подтвердилось.
Изначально измерялась характеристика КСВ антенны без кабеля, VNA подключен непосредственно к антенне, Рис.7
Рис.7 Характеристика КСВ.
Как видим, КСВ = 1,04 на центральной частоте 21,056 МГц. Полоса пропускания, по КСВ=2 равна 2504 КГц! Но... если антенну установить с подключенным кабелем питания, то как и везде, в таких случаях, центральная частота уйдет (скорее всего вверх), а полоса пропускания еще расшириться. Это естественно. А если, дополнительно использовать защитный кожух на антенну, то параметры также немного изменятся, об этом подробно описано в статьях о настройке емкостных антенн. В одноцилиндровых емкостных антеннах есть особенность: если приближать цилиндр к катушке настройки - частота увеличивается, а если отодвигать от катушки настройки - частота уменьшается.
Например, после настроки антенны в помещении, без кабеля, Рис.7 и переноса ее на огород, и подключении антенны через кабель, длиной 30 метров, проложенный по земле, КСВ антенны увеличился до 1,7 и частота также ушла. На улице холодно -3С, ветер, дождь... подстраивать КСВ и частоту на месте решил не проводить, как будет, так и поработаю в контесте, кожух на антенну тоже не одевал (хотя идет небольшой дождь). Всё... завтра контест.
Контест начинается в 12 GMT. Утром встал, позавтракал, позанимался домашними делами и через полтора часа после начала контеста включил трансивер (мощность 60 ватт). Спокойно, не торопясь, стал проводить CW QSO. Сразу надо сказать, что слабые станции (не более 3-4 баллов) отвечали нехотно. Да это и понятно, антенна установлена в 2-х метрах от земли, да и мощность 60 ватт. Как показали измерения на следующий день, емкостная антена проигрывала широкополосному диполю ВВА-120, установленному на высоте 10 метров, на 10-15 dB (все же надо было подстроить и одеть кожух от дождя). Кроме Японии и США, есть и интересные QSO, например с полярной станцией СП-41 (RD1A/mm), Арабскими Эмиратами (A60A).
Фотография антенны на огороде, на рисунке Рис.8
Рис.8 Фотография антенны на огороде.
Не смотря на дождь, кожух решил не одевать
Тем не менее, за 3 часа спокойной работы с чаем и кексами удалось провести 50 QSO с записью связей, по старинке, на бумажку. Конечно не много, но этого и не требовалось, в зачете написал "CHECKLOG", никакие места занимать я не собирался, а просто опробовал антенну и поддержал контест RDXC. Отчет-Лог в формате Cabrillo по ссылке ua1aco_.cbr. Конечно, на результат, с такой антенной не работают в контесте, а вот когда нет никакой антенны и места нет для установки, а поучаствовать хочется - то в самый раз.
Тем не менее вне зачета вот такой результат:
Рис.9 Результат в контесте (вне зачта).
На следующий день, не смотря на противную погоду, решил сравнить емкостную антенну с широкополосным диполем ВВА-120 (о ней есть статья на этом сайте), установленным на высоте 10 метров с помощью KiwiSDR приемников, результат ниже на рисунках Рис.10 - Рис.11:
Рис.10 Уровни сигнала в Голландии.
Рис.11 Уровни сигнала в Испании.
Конечно, емкостная антенна, установленная на высоте 2 метра, проигрывает ВВА-120 на высоте 10 метров. Надеюсь, когда будет хорошая погода и мое здоровье нормализуется, подстрою емкостную антенну и, видимо, дополню эту статью.
Кроме того, также воспользовался сетью WSPR, результаты на рисунке Рис.12. Используемая мощность 5 ватт (ошибочно в программе WSPR ввел 5 мВт).
Рис.12 Результаты WSPR (мощность 5 ватт).
Проведено два измерения: в 13-32 - это емкостная антенна, в 13-28 - это широкополосный диполь ВВА-120 (обведено красной рамкой). Странно, но с емкостной антенной зарегистрировано больше контактов (28 и 22). И что интересно, например в Китае уровни сигнала примерно одинаковые с этих двух антенн (обведено желтой рамкой), всего 3dB. В Германии, уровни сигнала с ВВА-120 на 10 dB больше, чем с емкостной (обведено зеленой рамкой), а в Румынии ВВА-120 выиграла всего на 3dB (обведено синей рамкой).,
Конечно WSPR нельзя использовать для достоверной оценки уровней сигнала для сравнения различных антенн, я об этом много говорил и писал. Только приблизительно... ориентировочно. Если посмотреть на графики, полученные от KiwiSDR приемников - все станет ясно. Тем не менее необходимо использовать различные способы и инструменты для сравнения.
Прошло 4 дня, я выписался из больницы и, как обещал, пошел на огород, снял антенну, снял антенну и домотал 4 витка (потом понял, что надо было всего 3 витка), немного подстроил по месту (точно настраивать не стал) и измерил новые характеристики, они ниже:
График зависимости КСВ от частоты на рисунке Рис.13.
Рис.13 Антенна с домотанными 4-мя витками (точно подстраивать не стал).
Даже не стал подстраивать ровно на 21 МГц и под КСВ=1,02, как есть... и так полоса широкая 3,1 МГц и КСВ=1,5 на 21 МГц.
Включил трансивер, в CW провел невколько QSO с 599 в обе стороны (TA1UT ; LZ3AN и т.д.), потом перешел в FT-8, а там уже и мощность не нужна: M7DOT; N8HRZ; DL9KM; LZ1DPP; R1OD; MI0JZZ; VR2XMT и т.д. (а некоторые скажут и антенна не нужна :-). Но антенна-то нужна.
Повторил то, что делал до подстройки и результат не заставил себя ждать, вот что показали измерения с KiwiSDR приемниками после подстройки, сравните с Рис.14 и Рис.15.
Рис.10 Уровни сигнала в Германии.
Рис.11 Уровни сигнала в Греции.
Как видите, уровни сигналов от емкостной (ЕН) антенны, после подстройки ничем не хуже (а то и более сильные), по сравнению с широкополосным диполем на высоте 10 метров!
И последний шаг - это сравнение в WSPR:
Рис.16 Результаты WSPR после подстройки антенны, мощность
1 ватт.
Здесь в 15-52 это емкосная антенна, обведено красной рамкой на розовом фоне. В 15-56 это широкополосный диполь ВВА-120. С ВВА-120 антенной - 32 наблюдения сигнала, а с емкостной антнной - 10 наблюдений. Прямо противоположно, что было на рисунке Рис.12. Кроме того, можно сравнить только уровни принятые приемником DL0PF (обведено синей рамкой), другие наблюдения не повторяются :-(. Но зато сигнал от емкостной антенны приняли два американских приемника: KD2OM и N2HQI. От антенны ВВА-120 сигналы WEBSDR приемники в США не приняли. Это еще раз говорит о том, что применять серьезно WSPR для оценки работы антенн не целесообразно.
Проведем последние измерения с помщью удаленного SDR приемника, находящегося примерно в ~ 1 километре от антенны. Это поверхностная волна. Антенна удалена от приемника примерно на (1000 : 15 = 66) 66 длин волн (дальняя зона). Мощность передатчика 10 ватт. Результаты на рисунках Рис.17 и Рис.18.
Рис.17 Емкостная антенна
Рис.18. Диполь ВВА-120
Рис.19 Сигналы FT-8 в эфире (для примера).
Как видите, поверхностной волной, одноцилиндровая емкостная (ЕН) антенна даже выигрывает у широкополосного диполя ВВА-120 более 16 dB!
Для примера, на рисунке Рис.19 принятные SDR приемником сигналы FT-8 в реальном эфире (масштаб сетки изменен).
Таким образом по результатам измерений с помощью KiwiSDR приемников и WSPR можно заключить, что емкостная антенна размером 30 сантиметров и на высоте 2 метра работает вполне нормально, по объективным оценкам в реальном эфире.
Статья была уже закончена и выложена на сайт, но... появилась мысль проверить антенну в реальном эфире еще и при помощи "Reverse Beacon Network"! Включил трансивер, немного "потрещал" CW (кстати, тут же ответил RD9CX), а потом пошел на сайт "Reverse Beacon Network" и посмотрел результаты, см. Рис.20.
Рис.20 Начало таблицы на сайте "Reverse Beacon Network".
Полностью таблица с уровнями принятых сигналов в разных странах, в файле PDF (144 кБ) ЗДЕСЬ .
Я думаю, что для антенны таких размеров и в двух метрах над землей - результат отличный, если еще и обратить внимание на уровни принятых сигналов.
Пожелаю удачи радиолюбителям, интересующимся емкостными (ЕН) антеннами, и хороших DX!.
73!
UA1ACO op. Vlad
Ленинградская обл. RDA: LO-21
03.2024г.
