МИР ЕН-Антенн


Сайт, посвященный ЕН-Антеннам. Статьи. Описания. Конструкции. Эксперименты. Результаты испытаний.

Казалось бы уже перепробовали различные емкостные (ЕН) антенны на разные диапазоны. Много приходит писем, по телефону и мессенджерам общаюсь с радиолюбителями... кто-то очень доволен работой изготовленных антенн, у кого-то дела идут с трудом (в основном из-за недопонимания работы емкостных антенн и сложности настройки). Кого-то интересуют маленькие размеры антенны для использования в мобильных приложениях. В этой статье описана еще одна конструкция, на этот раз одноцилиндровой емкостной антенны, на диапазон 160 метров. И в конце статьи об искусственном интеллекте (ИИ).

Маленькая емкостная (ЕН) антенна
на диапазон 160 метров (1,8 мГц) для FT-8
Кононов Владимир ( UA1ACO )
г. Санкт-Петербург

На этом сайте были описаны конструкции различных емкостных (ЕН) антенн на разные диапазоны, разной конструкции, с различными способами согласования и т.д.
Основное преимущество емкостных антенн - это маленькие размеры антенны. Именно поэтому интересно изготовить и испытать антенны на низкочастотные диапазоны, где небольшие размеры антенны становятся очень востребованы.
Еще в 2010 году была изготовлена и испытана в различных условиях (в том числе и в соревнованиях) двухцилдиндровая емкостная антенна на диапазон 160 метров размером 2 метра (см. статью ЗДЕСЬ ). Антенна показала Очень хорошие результаты, многие радиолюбители повторили конструкцию и испытали ее в эфире.
В конце 2024 года была изготовлена аналогичная двухцилиндровая антенна на диапазон 160 метров, несколько иной конструкции. Об этом есть статья на этом сайте, описанная ЗДЕСЬ .
Совсем недавно я поговорил с моим другом Валерием (UA3FH) - любителем одноцилиндровых емкостных антенн. Он работает в эфире только на одноцилиндровых емкостных (ЕН) антеннах и получает очень хорошие результаты. Ниже фотография используемых им одноцилиндровых емкостных антенн на различные диапазоны, см. Рис.1.

Рис.1 Общий вид антенн UA3FH на разные диапазоны.

Размер одноцилиндровой антенны на диапазон 160 метров (на рисунке крайняя слева) - около 30 сантиметров. Валера прислал скриншот с экрана ноутбука с QSO на 160-метровом диапазоне с Австралией (VK5SFA), и хотя рапорт был слабенький (-24dB), но на такую антенну и с низкой мощностью, с которой работает UA3FH - это QSO впечатляет:

Рис.2 QSO UA3FH - VK5SFA.

Результаты других связей UA3FH (и на других диапазонах) здесь не привожу, кому интересно, могут связаться с Валерием (адрес почты есть на QRZ.RU).
После разговора с Валерием (UA3FH) залез в свои "загашники", нашел отрезок ПП трубы с медным цилиндром (остатки от прежних конструкций, можно использовать и алюминий) и, в течении 1-2 часов, быстренько сделал и настроил одноцилиндровую емкостную (ЕН) антенну на диапазон 160 метров. Длина антенны получилась около 35 сантиметров. Конструкция антенны показана на рисунке Рис.3.

Рис.3 Чертеж антенны.

Схема антенны на рисунке Рис.4.

Рис.4 Схема антенны.

Единственное отличие от антенн Валеры (UA3FH) заключается в том, что я использовал не автотрансформаторную схему включения антенны, а индуктивную связь с помощью витка связи. Понятно, что использование индуктивной связи, в отличие от автотрансформаторной, сужает полосу пропускания антенны почти на порядок. Именно поэтому антенну предполагалось использовать только для FT-8.
Еще один плюс использования индуктивной связи - малое влияние питающего кабеля на частоту настройки антенны. Не надо десять раз опускать антенну для подстройки частоты.
Я не знаю, но вроде бы ничего проще нет!
Немного замечаний по конструкции: все размеры не критичны, диаметр пластиковой трубы 110мм (можно взять и побольше или поменьше, но при этом изменятся параметры катушки). Расстояние от цилиндра до катушки подбирается во время настройки. Расстояние от катушки настроки до катушки связи подбирается по минимуму КСВ (у меня это расстояние равно нескольким миллиметрам). Количество витков катушки связи - 1 виток.

НАСТРОЙКА:
После изготовления антенны ее подвешивают на веревке из диэлектрика так, чтобы рядом (в радиусе 50-80 сантиметров) не было посторонних предметов (не обязательно металлических). Подключают антенну через небольшой отрезок кабеля, расположенный вертикально от антенны, к векторному анализатору антенн (не привожу их тип, например miniVNA, nanoVNA и т.д.) и измеряют параметры.
1. Придвигая или отодвигая катушку связи добиваются минимума КСВ (в пределах 1-3), при этом неважно какая будет частота резонанса.
2. Располагают цилиндр из фольги на расстоянии 60-80мм от катушки настройки.
3. Путем раздвигания или сдвигания витков катушки настроцйки добиваются резонанса на необходимой частоте (например 1840 кГц).
4. Если частота окажется ниже необходимой частоты - сдвигают (или доматывают) витки катушки настройки, сверху.*
5. Если частота окажется выше необходимой - отматывают витки на катушке настройки, сверху.*
*обратите внимание, что действия по изменению количества витков не такие как в двухцилиндровых антеннах.
6. В дальнейшем частоту настроки подбирают меняя расояние между цилиндром и катушкой настройки (см. далее).
7. После настройки на необходимую частоту, настраивают минимум КСВ, меняя расстояние от катушки связи до катушки настройки.
8. Еще раз подстраивают необходимую частоту резонанса (пункт 3).
Что еще можно сказать, и это важно:
При приближении цилиндра к катушке настройки, частота резонанса УВЕЛИЧИВАЕТСЯ, а при удалении от катушки - УМЕНЬШАЕТСЯ !!! Процесс довольно кропотливый.
Таким образом настраивают антенну на необходимую частоту. Пример АЧХ настроенной антенны приведен на рисунке Рис.5.

Рис.5 АЧХ настроенной антенны на диапазон FT-8.

Полоса пропускания антенны по КСВ=2 равна около 9 кГц, а при подключении антенны через длинный кабель полоса пропускания увеличится примерно на 15%-20% (активные потери в кабеле). Напомню: так как антенна емкостная, то окончательную настройку антенны необходимо проводить по месту установки (это конечно недостаток емкостных антенн, но внешние емкости исключить невозможно).

Итак, антенна готова, посмотрим на ее работоспособность в реальном эфире, например с помощью системы WSPR, в сравнении с широкополосным диполем ВВА-120 длиной 30 метров, Рис.6, Рис.7.

Рис.6 Измерения в систнеме WSPR.

Были проведены два измерения в разное время. Как видим уровни сигнала, в первом измерении, от емкостной антенны больше на 4dB, по сравнению с диполем. При втором измерении уровни сигнала от емкостной антенны на минимуме чувствительности WSPR приемников, а от Диполя уровни сигнала вообще не зафиксированы.

Рис.7 Карта.

Проведем еще олдно измерение с помощью удаленного SDR приемника, расположенного в Финляндии (расстояние 390 км).

Рис.8 Сравнение уровней от емкостноцй ЕН антенны и Диполя.

Как видим, еще раз одтвердилось примерное равенство уровней (эффективности) от емкостной антенны и Диполя.
Позвонил мне Павел (RK4FD) и попросил провести QSO на диапазоне 160 метров. QSO провели, хотя наверное и время для QSO было не самое благоприятное, но... я конечно воспользовался моментом и попросил сравнить уровни сигнала (FT-8) от емкостной антенны и Диполя ВВА-120, результат ниже на рисунке (из аппаратного журнала) Рис.9.

Рис.9 Сравнение уровней от емкостной ЕН антенны и Диполя (RK4FD).

И опять получается, что уровни от емкостной антенны на 3-4 dB лучше, чем от диполя, причем, на такую же величину, как и при измерениях WSPR.
У меня есть правило: одно проведенное измерение - это не измерение. Необходимо провести измерения, по возможности, в различных условиях, разными инструментами и в разное врнемя. Только тогда можно делать какие-то выводы.
Вот и в этот раз, измерив и сравнив уровни с помощью WSPR, удаленных SDR приемников, проводя реальные связи в эфире и т.д. Решил позвонить своему очень хорошему другу Геннадию (RW1C), с просьбой сравнить уровни сигналов от моих антенн. Расстояние между нами около 36 километров. Всё... связались, измерили уровни и с одной, и с другой антенной, и вот что получилось:

Рис.10 Сравнение уровней от емкостной ЕН антенны и Диполя (RW1C).

Результат неожиданный, 30-метровый Диполь проиграл примерно на ~7dB !!! Это больше, чем при измерении через WSPR, SDR принемники и при сязи с RK4FD. Провели с Геной еще пару QSO... все равно разница в 5-7dB в пользу ЕН пантенны.
Понятно, что рапорт от меня для Гены больше, так и мощность у него не 30 ватт.
Да, конечно можно сказать, что Диполь плохо работает, может быть так и есть. Но диполь ВВА-120 не самодельный - фирменный. Все может быть. Именно поэтому всегда говорю, что одно измерение - это не измерение, необходимо повторять измерения в разных условиях, с разным оборудованием и в разное время.... что я и делаю, и это видно из всех статей, на этом сайте, с проведенными экспериментами и антеннами!
И в конце пара фотографий: "игры со светом", мощность 5 ватт и лампа дневного света, а также антенна висит на чердаке.

Рис.11.

Статья была написана, антенна испытана, и я отдал почитать статью перед публикацией, некоторым своим корреспондентам. Поступили предложения проверить как нагреваются катушка настройки и катушка связи от времени работы антенны, что и было сделано. Результаты приведены на рисунке Рис.12 ниже.

Рис.12. Температура нагрева катушки настройки и катушки связи.

Измерения проводились тепловизором "UTi120S" при подводимой мощности 50 ватт в течении 8 минут. Естественно катушки нагревались, но так как антенну предполагалось использовать в режиме FT-8, такой нагрев можно считать незначительным. Естественно также и то, что КПД антенны можно еще увеличить, используя более толстый провод или использовать литцендрат, например ЛЭПКО.

И опять таки, мои корреспонденты предложили провести измерения по конфигурации ЭМ поля от антенны. В начале был использован прибор "АТТ_2593" и с помощью этого прибора проведены измерения, Рис.13. Но все эти измерения выглядели не наглядно.

Рис.13. Измерения ЭМ поля прибором "АТТ_2593"

Поэтому был взят прибор "Mastfuyi FY876", который имеет как звуковую, так и световую индикацию уровня ЭМ поля (помимо цифровой). Такие измерения были записаны в видеофайл "eh.mpg" скачать его можно ЗДЕСЬ (MPG 2,7 MB).
Так как снимать уровень поля на подвешенной антенне не удобно, антенна была установлена на столе на пластмассовом бидоне. Вставить видео на страницу сейчас не так просто. Тем не менее по результатам измерения прибором и с помощью неоновых лампочек (ТН-20, МН-11, МН-3 и ТН-0,2-1) был составлен рисунок поля, где розовым цветом - измеренное неоновой лампой, а синим цветов - с помощью прибора "FY876". все рисунки окружающего ЭМ поля, см. Рис.14.
Проверка поля с помощью неоновых лампочек записана в видеофайл, скачать его можно ЗДЕСЬ (MPG 5,5 MB).

Рис.14. Уровень окружающего поля.

Измерения с помощью прибора "FY876" показали максимум поля около верха цилиндра и нижнего края цилиндра. около самого цилиндра обнаружен минимум поля (см. видео). Неоновая лампа (реагирует на Е поле) конечно показывает более грубо, тем не менее.
Уровень поля, при измерении прибором, настолько велик, что пришлось уменьшить мощность трансивера до 1 ватта (меньше некуда).

На этом все. Не буду приводить список проведенных QSO на 160-метровом диапазоне с мощностью в 30 ватт, в основном это конечно Европа и Россия, да и не было цели устанавливать какие-то рекорды, да еще когда магнитные бури почти каждый день.

Уже заканчивал статью, как вдруг пришло сообщение от Никиты (R2DDV). Сейчас популярен "искусственный интеллект" (ИИ) и вот что ответил "интеллект" в Google на вопрос, что такое ЕН антенны? текст ответа ниже на рисунке Рис.13.

Рис.15. Ответ ИИ на вопрос о ЕН антенне.

В части размеров антенны и последовательного колебательного контура, с ИИ можно согласиться. Но в остальном... :-). Конечно ИИ учат люди и понятно кто научил :-) и откуда "ветер дует", всё из той же Германии с "НЕ - антенной", да и наших подпевал хватает. Но... надеюсь, что те радиолюбители, которые повторили емкостные (ЕН) антенны и сравнили их характеристики, могут сделать правильные выводы, да и эта статья показывает, что есть на самом деле. ИИ - это как попугай, что ему скажут, то он и повторяет.
А вот что отвечает GigaChat на вопрос: "что такое емкостная антенна?". Все что угодно (беспроводная передача энергии, сенсорные технологии, медицинские приборы, радиочастотные идентификаторы и т.д.). Резюме GigaChata: "Таким образом, емкостная антенна играет важную роль в современных технологиях, обеспечивая удобство и эффетивность в передаче энергии и данных"! Хорошо, что не называет емкостную антенну "НЕ-антенной", но еще не финиш... научат :-))).
Так что, как говорил классик: "учиться... учиться... и учиться, настоящим образом". Но... не у ИИ, а самому, "ручками", измерениями, работой в эфире! А ИИ еще надо учить и учить, только учителя кто? Сам-то ИИ антенны не делает и не испытывает, и в эфире не работает :-). Ужасно, если моих внуков будет учить такой ИИ.

Удачи всем и чистого эфира!

73!
UA1ACO op. Vlad
г. С-Петербург
12.2025г.