Всі виготовлені антени з трансівером "Kenwood TH-F7E"
Якось в інтернеті прочитав статтю «Антена з цвяхів» :). Ясна річ, антену можна зробити і з цвяхів (важливо як вона буде працювати). Але справа в тому, що вона порівнювалася з ЄП антеною. І відразу кинулася в очі необ'єктивність порівняння ... Але час минав, як-то все забулося ... але то тут, то там з'являлися посилання на таке порівняння. І ось напевно прийшов час проаналізувати справедливість такого порівняння, та заодно і повторити експеримент, і може бути його кілька і розширити.
Дійсно подивіться на малюнок «цвяховий» антени - чистий паралельний коливальний контур, та до того ж ще і зосереджений, тому що є дискретний конденсатор і індуктивність. Що будуть випромінювати дискретний конденсатор і індуктивність? Ну хіба що цвяхи 🙂
"Антена" із цвяхів
Вільне відступ. Тим і відрізняється ЄП антена, що представляє собою послідовний коливальний контур, на елементах якого (С і L) при резонансі (на робочій частоті) виникають значні напруження, а циліндри ЄП антени (це ємність «С») мають оптимальні розміри, щоб передати енергію цього контуру в навколишній простір. (Для порівняння, в звичайних дипольних антенах, ємність між плечима антени, в точці харчування - є паразитна ємність, її ще називають шунтирующая, погіршує роботу диполя і від неї намагаються позбутися, роблячи товсті диполі звужуються до точки харчування. См. Г.З. Айзенберг «Короткохвильові антени» Москва. «Радио и связь» 1985р. стор. 99) Зробіть циліндри набагато більше (виникне індуктивність циліндрів) або набагато менше (не отримаєте необхідну ємність в заданих розмірах) та ЄП антена не буде працювати. Розміри циліндрів в ЄП антени лежать в заданому діапазоні геометрії ЄП антени. Їх можна міняти (змінюючи параметри самої антени: смугу пропускання і т.д.), але тільки в певних межах.
Що таке антена? Можна розповісти в двох словах. Щоб зрозуміти, як працює антена, треба спочатку уявити, що таке антена. Антена - це трансформатор (перетворювач) енергії від передавача в навколишній простір. Як будь-який пристрій, що передає енергію, воно повинно бути погоджено з входу і виходу (по входу з передавачем або лінією передачі, а по виходу з навколишнім простором). Якщо немає узгодження по входу (КСВ> 1), енергія повертається в передавач. Якщо немає узгодження щодо виходу, енергія не піде в навколишній простір (можна сказати «КСВ по виходу»), а буде витрачатися в основному на нагрів самої антени, узгоджувального пристрою і навколишніх предметів.
Погоджувати антену по входу ми вміємо, навіть є спеціальні прилади (вимірювачі КСВ). А як узгодити антену з навколишнім простором по виходу? (Простий приклад: ми погодили передавач з еквівалентом антени і КСВ = 1, енергія повністю йде від передавача в еквівалент, але це зовсім не означає, що з еквівалента вона перейде стовідсотково в навколишній простір - навпаки, все піде в тепло). Ось тому в деяких випадках антени і мають низький ККД (по суті, майже «еквіваленти»), не дивлячись на те, що КСВ = 1. Тим і відрізняється ЄП антена від короткого товстого диполя, що вона більш оптимально узгоджується з навколишнім простором, має більш високий опір випромінювання (а значить, ефективність і ККД зростають). Звичайно, не маючи стрункої теорії по ЄП антен, конструкція ЄП антен, на сьогоднішній день, не оптимальна, але це справа майбутнього.
Це було вільне відступ на тему ... Повернемося ж тепер до наших «цвяхах» 🙂
Що б не бути голослівним, спробуємо повторити таку антену з цвяхів. Найзручніше це зробити для діапазону 145 МГц, для якого вже є випробувані ЄП антени і проведено велику кількість експериментів, і можна порівняти «Гвоздьова» антену дійсно з нормальною ЄП антеною. Робимо котушку і припаюємо до її кінців цвяхи, а щоб все дотримати в пропорції до ЄП антени (в експерименті використовувалися ЄП антени, описані в статті ЄП АНТЕНИ НА ДІАПАЗОН 145 МГц), вибираємо цвяхи довжиною 18мм (довжина циліндрів в ЄП антени 18мм). Як потім з'ясувалося, такі цвяхи взагалі не впливають на роботу виготовленої «антени» (що вони є, що їх немає - результат один) і їх вирішено було замінити на більш товсті болти (довжиною 20мм)
Заготівля "антени з болтів"
Далі накладаємо один шар фторопластовою тонкої стрічки (типу ФУМ) на котушку і робимо виток зв'язку, запаяний в роз'єм. До кінців котушки припаюємо також дискретні конденсатори (один підлаштування для настройки в резонанс). «Антена» в зборі показана на малюнку
Антена з болтів в зборі
Характеристика зібраної «антени» показана на малюнку КСВ = 1,04 здавалося б що може бути краще, але згадайте «Вільне відступ» вище ... (може бути варто відразу сказати, що характеристика «антени» з відпаяні болтами, не багатьом відрізняється з наведеної нижче , тобто це резонансна крива паралельного контуру, утвореного дискретними ємністю і індуктивністю).
Характеристика "антени" з болтів.
Підемо далі і переконаємося, отпаяв болти, що характеристика цієї «антени» майже не змінилася. Що ж, максимально наблизимо конструктивні елементи такої антени до розмірів справжньої ЄП антени (див. Посилання на статтю вище). Для цього виготовимо точно такі ж циліндри, які використовуються в ЄП антени, тобто діаметром 16мм і довжиною 18мм. Відпаюємо болти і припаюємо циліндри і дискретний конденсатор
"Цвяхова" антена з циліндрами, на тлі її характеристики
І тут що примітно - навіть смуга пропускання не змінилася. Якби у цій ЄП антени був змінений діаметр циліндрів в такому діапазоні розмірів (а значить і співвідношення довжина / діаметр циліндра), смуга пропускання змінилася б дуже значно. Чи не схожа ця «антена» не тільки зовні на ЄП, а й по реакції на зміну розмірів, а також і за параметрами (нижче на малюнку, характеристики класичної ЄП).
Характеристика класичної ЄП антени (розміри як і у "цвяховий")
Але найголовніше нас чекає попереду ...
І ось, нарешті, ми підійшли до найголовнішого: а які ж рівні полів створюють всі ці антени в порівнянні зі справжньою ЄП, описаної в статті цього сайту. Підключаємо по черзі всі виготовлені нами антени до трансивер «Kenwood TH-F7E» і вимірюємо рівні поля по індикатора поля (він неодноразово описувався на сторінках цього сайту) на відстані декількох метрів.
Всі виготовлені антени з трансівером "Kenwood TH-F7E"
результати вимірювань
Тип антени / Рівні сигналу в порівнянні з ЄП
«Антена» з болтами -20 dB
«Антена» з циліндрами -18 dB
класична ЄП 0 dB