суббота, 19 января 2019 г.

Сравнение плоской EH-антенны с полуволновым лучом на 20М

(LongWire and flat EH antennas compare. 20M Band.)
         Проведу эксперимент с плоской ЕН антенной. Она состоит из двух пластин 10 на 15 см, которые являются раскрытым конденсатором, катушка индуктивности – оценю как 23 мкГн, подключение к катушки к коаксиальному кабелю по автотрансформаторной схеме: центральная жила к 1/3 катушки, оплетка к ближнему краю. Кабель подключается  через запорный дроссель на трех ферритовых кольцах. Такой дроссель минимизирует влияние подводящего коаксиального кабеля на антенну и ее настройка упрощается. К слову сказать, без этого дросселя добиться КСВ менее 1.5 не удалось.  Настраиваем антенну по максимуму шумов приемника или по минимуму КСВ (у меня получилось примерно на максимум шумов минимум КСВ). Шумы большие- от S2 до S5 позволяют оценивать их по показаниям FT817. Полоса приема получилась довольно большой 200…300 кГц.
       
На фото примерка деталей, дроссель не подключен.
Настройку выполняем сдвиганием или раздвиганием пластин. У меня получился минимум КСВ примерно на расстоянии 8 мм между ними. Вряд ли это оптимальный вариант по В.Кононову UA1ACO, мастеру таких антенн, но для первого знакомства и оценке подойдет. Антенна расположена на балконе, высота от пола 1.5 метра, от грунта примерно 4 м, вплотную к окну в деревянной раме. 
На фото подключение EH антенны.
На фото EH вертикально, лицом на Запад.
Основной тест – прием WSPR сигналов. Работаем в диапазоне 20 метров.  Сравниваем с антенной-лучом, длиной около 9.5 м, подключенной через СУ. Обе антенны подключаем через антенный переключатель. Для чистоты эксперимента также подключаем и отключаем луч к СУ.  Также проверяем влияние земли (ее можно подключать и отключать от коаксиального кабеля.)
WSPR 20М
Тип подключения
Споты от 2019.01.19
EH вертикально, лицом на Запад. Без земли.
0802 -20 -1.1  14.097174 -1 PA3BTI JO22 43
0808 -23 -1.0  14.097175 -1 PA3BTI JO22 43

LW через СУ, без земли.
0812 -27 -0.2  14.097085  0 DL6NL JO50 17
0812 -27 -1.1  14.097173  0 G0CCL JO02 37
0814 -14 -1.1  14.097175 -1 PA3BTI JO22 43
0816 -24 -0.2  14.097085  0 DL6NL JO50 17
0816 -22 -1.1  14.097126  0 G0CCL JO02 37
EH вертикально, лицом на Запад. +земля.
0816-0826
0826 -24 -1.1  14.097175  0 PA3BTI JO22 43
EH вертикально, лицом на Запад. Без земли.
0832 -22 -1.2  14.097175 -1 PA3BTI JO22 43
0838 -25 -1.1  14.097175  0 PA3BTI JO22 43
EH в зенит. Без земли.
0906 -27 -1.7  14.097074  0 DF2IC JN49 40
0908 -17 -1.1  14.097180 -2 PA3BTI JO22 43
LW через СУ, без земли.
0916 -23 -2.0  14.097174 -1 G0CCL JO02 37
0916 -23 -1.1  14.097199  0 OZ5ACI JO66 37
0918 -26 -1.2  14.097074  0 DF2IC JN49 40
0918 -24 -1.0  14.097174  0 G0CCL JO02 37
0920 -29 -0.2  14.097092  0 DL6NL JO50 17
0920 -24 -1.0  14.097106  0 DK3XX JO43 37
0920 -19 -1.1  14.097127  0 G0CCL JO02 37
0920 -21 -1.1  14.097181 -1 PA3BTI JO22 43
EH в зенит. Без земли.
0922 -24 -1.1  14.097066  0 OE1RMS JN88 33
0924 -28 -1.1  14.097092  0 DL6NL JO50 17
0926 -17 -1.8  14.097181 -1 PA3BTI JO22 43
0930 -23 -1.0  14.097126  0 G0CCL JO02 37
0932  -8 -1.0  14.097181 -1 PA3BTI JO22 43
EH в зенит. +земля.
0934 -26 -2.1  14.097173 -1 G0CCL JO02 37
0934 -18 -1.2  14.097199  0 <OZ5ACI> JO66CA 37
0936 -21 -0.5  14.097052 -1 DL7CHR JO62 33

Приоритет у LW от 0 до 6 дБ,  заземление оплетки кабеля снижает SNR EH антенны на 1...3 дБ.

На фото EH в зенит 

 Проверим антенны на передачу. WSPR. Диапазон 20М.

0.5 Вт, EH в зенит.
2019-01-19 09:46      R2AJA         14.097023                     -29              OZ5ACI        JO66ca      1595           282
1 Вт, EH в зенит.
2019-01-19 09:54      R2AJA         14.097021                     -20              OZ5ACI        JO66ca      1595           282
1 Вт, LW без земли
2019-01-19 09:58      R2AJA         14.097023                     -22              DF5FH         JO42um    1861           271
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097020                     -8                 DK8FT/GPS  JN58oe                         2001           256
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097022                     -21              DL0HT         JO43jb       1896           273
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097096                     -15              DA5UDI      JO30qj       2109           266
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097020                     -19              DK8FT          JN58oe     2001           256
 2019-01-19 09:58    R2AJA        14.097021                     -9                  OZ5ACI      JO66ca      1595           282
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097022                     -9                 DK8FT/A     JN58oe     2001           256
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097019                     -9                  DK8FT/B  JN58oe     2001           256
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097024                     -12              DL5HCK      JO43xt       1795           275
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097043                     -26              G4MSA        IO90au      2668           275
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097033                     -13               HA7CD       KN07ee    1542           239
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097032                     -20              SM6FMB    JO57vo      1599           288
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097020                     -9                  DL0LU        JN49cm    2105           263
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097025                     -21              LA6BH         JO28ux      1944           294
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097031                     -12              M0TWM     IO91th       2546           275
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097022                     -11              DH1YBD     JO41mv    1931           269
 2019-01-19 09:58    R2AJA         14.097039                     -32              EA2EX          IN83li         3203           262

Перевес по количеству спотов от LW значительный. Качественная оценка только по OZ5ACI с выигрышем  11 дБ в пользу LW.

Наглядная оценка прима WSPR на EH-антенну и Long Wire.

Проверка по маяку в ближней зоне.
Вариант
SNR, дБ
EH в зенит. Без земли
3
EH в зенит. С землей
1
LW без земли.
-2
Провод 1 метр, без согласования, вертикально
6
EH в зенит. Без земли
5
EH в зенит. С землей
-3
LW без земли.
-5
(таблица показывает полученный уровень SNR в ближней зоне)

А зачем, вообще все эти антенны? Подключу-ка я лучше провод 0.5 метра прямо к центральной жиле коаксиального кабеля и повешу вертикально. Посмотрим сигналы WSPR.
На фото кусок провода вместо антенны
WSPR 20М
Тип подключения
Споты от 2019.01.19
Провод 1 метр, без согласования, вертикально + в полуметре настроенный СУ с лучом.
1016 -17 -1.4  14.097075  0 DF2IC JN49 40
1016 -27 -1.3  14.097125 -1 G0CCL JO02 37
1018 -23 -0.7  14.097151 -1 HB9TJM JN36 37
1020 -21 -1.1  14.097052  0 DL7CHR JO62 33
1020 -21 -1.9  14.097178 -1 PA3BTI JO22 43
Провод 1 метр, без согласования, луч отключен от СУ
1020 -25 -0.9  14.097199  0 OZ5ACI JO66 37
1030 -24 -1.1  14.097104  0 DK9HS JO43 33
1030 -18 -0.2  14.097199  0 <OZ5ACI> JO66CA 37
1032 -25 -1.7  14.097175 -1 PA3BTI JO22 43
LW без земли.
1034 -27 -0.5  14.097052  0 DL7CHR JO62 33
1034 -16 -0.1  14.097084  1 OE1RWU JN88 37
1034 -21 -1.1  14.097097  0 PA1RC JO22 40
1034 -13 -1.0  14.097122  0 G0CCL JO02 37
1036 -20 -1.8  14.097105  0 PD0HF JO22 37
1036 -25 -1.7  14.097131 -1 DD0PD JO30 23
1036 -23 -0.5  14.097161  0 DK3DUA JO61 23
1036 -21 -1.7  14.097168  0 G0CCL JO02 37
1036   4 -0.8  14.097198  0 OZ5ACI JO66 37
1038 -29 -1.3  14.097085  0 G8BKE IO90 30
1038 -22 -1.1  14.097107 -2 <...> JO43UN 37
1038   0 -1.1  14.097175 -1 PA3BTI JO22 43
EH в зенит. Без земли
1040 -21 -1.0  14.097052 -1 DL7CHR JO62 33
1040 -18 -1.7  14.097103  0 DK9HS JO43 33
1040 -24 -1.6  14.097121 -1 G0CCL JO02 37
1042 -20 -0.8  14.097084  0 OE1RWU JN88 37
1042 -20 -1.8  14.097121  0 G0CCL JO02 37
1044 -18 -0.6  14.097051  0 DL7CHR JO62 33
1044 -23 -1.2  14.097074  0 DF2IC JN49 40
1044 -26 -1.1  14.097106 -1 DK3XX JO43 37
Провод 1 метр, без согласования, луч отключен от СУ
1050 -18 -1.7  14.097173 -1 PA3BTI JO22 43
LW без земли.
1052 -21  0.7  14.097019  0 DH1YBD JO41 27
1052 -27 -0.5  14.097051 -1 DL7CHR JO62 33
1052 -18 -0.3  14.097082  0 OE1RWU JN88 37
1052 -17 -1.1  14.097131  0 DD0PD JO30 23
1052 -30 -1.3  14.097145  0 F1AGR JN04 20
1052 -12 -1.2  14.097170  0 G0CCL JO02 37
1054 -22 -1.7  14.097074  0 DF2IC JN49 40
1054 -30 -0.8  14.097084  0 HB9PVI JN37 23
1054 -20 -0.5  14.097103  0 DF9XZ JO32 33
1054 -22  0.1  14.097126  0 OE9HPV JN47 23
1054 -28 -1.6  14.097146  0 F1AGR JN04 20
1054 -11 -1.5  14.097170  0 G0CCL JO02 37
1056 -23 -0.8  14.097051 -1 DL7CHR JO62 33
1056  -8 -1.1  14.097106 -2 DK3XX JO43 37
1056 -12 -1.1  14.097123  0 G0CCL JO02 37
1056  -3 -1.1  14.097173 -1 PA3BTI JO22 43
1056 -21 -1.1  14.097187  0 DF2LV JO44 27
EH вертикально, лицом на Запад. Без земли.
1114 -19 -1.0  14.097171  0 PA3BTI JO22 43
1116 -22 -0.7  14.097199  0 <OZ5ACI> JO66CA 37
1118 -21 -0.7  14.097084  0 OE1RWU JN88 37
LW без земли.
1120 -23 -1.1  14.097036  0 <...> JN88DF 33
1120 -22 -1.3  14.097075  0 DF2IC JN49 40
1120 -25 -1.2  14.097110  0 PA0PPW JO21 30
1120 -19 -1.1  14.097123  0 G0CCL JO02 37
1120 -27 -1.1  14.097132  0 DD0PD JO30 23
1120   0 -1.1  14.097173 -1 PA3BTI JO22 43
1120 -10 -1.1  14.097199  0 LA3JJ JO59 37
1122 -27 -1.8  14.097047 -1 DF3EY JO31 30
1122 -21 -0.8  14.097104  0 DF9XZ JO32 33
1122 -10 -1.8  14.097123  0 G0CCL JO02 37
1122 -20 -1.1  14.097152 -1 HB9TJM JN36 37
1124 -24 -1.2  14.097075  0 DF2IC JN49 40
1124 -18 -0.1  14.097099  0 DL6NL JO50 17
1124 -24 -1.0  14.097132  0 DD0PD JO30 23
1124 -17 -1.0  14.097170  0 G0CCL JO02 37
1126 -19  0.8  14.097020  1 DH1YBD JO41 27
1126  -5 -1.1  14.097172  0 PA3BTI JO22 43
1126 -18 -0.2  14.097200  0 OZ5ACI JO66 37


EH в зенит. Без земли
1144 -28 -1.1  14.097126  0 G0CCL JO02 37
1150 -27 -1.2  14.097075  0 DF2IC JN49 40
1150 -18 -1.1  14.097170 -2 PA3BTI JO22 43
1152 -21 -1.0  14.097060  0 DG6RCH JN68 0
1152 -24 -1.1  14.097126  0 G0CCL JO02 37
1154 -30 -1.8  14.097075  0 DF2IC JN49 40
1154 -23 -1.6  14.097126  0 G0CCL JO02 37
1156 -28  0.9  14.097106  0 PD5MVH JO22 27
1156 -15 -1.0  14.097170 -1 PA3BTI JO22 43
1158 -23 -1.2  14.097075  0 DF2IC JN49 40
1202 -27 -1.3  14.097075  0 DF2IC JN49 40
1202 -16 -1.0  14.097169 -1 PA3BTI JO22 43
1204 -26 -1.1  14.097170  0 G0CCL JO02 37
1206 -28 -1.0  14.097170  0 G0CCL JO02 37
EH вертикально, лицом на Запад. Без земли.
1208 -26 -1.2  14.097074  0 DF2IC JN49 40
1208 -25 -0.9  14.097169 -1 PA3BTI JO22 43
1210 -24 -1.0  14.097058  0 <DG6RCH> JN68HP 0
1212 -23 -1.7  14.097074  0 DF2IC JN49 40
1214 -18 -1.1  14.097168 -1 PA3BTI JO22 43
1216 -21 -1.1  14.097074  0 DF2IC JN49 40
1220 -21 -1.8  14.097074  0 DF2IC JN49 40
1220 -14 -1.6  14.097167 -1 PA3BTI JO22 43
1224 -21 -1.8  14.097074  0 DF2IC JN49 40

LW без земли.
1226 -26 -1.9  14.097104  0 PD0HF JO22 37
1226 -19 -1.6  14.097121  0 G0CCL JO02 37
1226  -5 -1.6  14.097167 -1 PA3BTI JO22 43
1228 -17 -1.2  14.097074  0 DF2IC JN49 40
1228 -26  0.0  14.097103  0 DF9XZ JO32 33
1228 -21 -1.1  14.097167  0 G0CCL JO02 37
1230 -22 -1.2  14.097107 -1 PA0PPW JO21 30
1230 -20 -1.2  14.097167  0 G0CCL JO02 37
1232 -18 -1.8  14.097074  0 DF2IC JN49 40
1232 -20 -1.6  14.097096  0 PA1RC JO22 40
1232 -23 -1.6  14.097126  0 G0CCL JO02 37
1232  -9 -1.7  14.097167 -1 PA3BTI JO22 43
Выявлено большое влияние настроенного луча, расположенного рядом с проволочкой-антенной. Зафиксировано наведение сигнала от луча с СУ до 4 дБ! 
Приоритет LW над «проволочкой 0.5м» от 24 до 27 дБ.

Усреднение по станциям:
Станция
LW
EH на Запад
EH в зенит
Провод 0.5 м
OZ5ACI
4 дБ
-
-
-20 дБ (Δ=24 дБ)
DL7CHR
-26 дБ
-
-20 дБ (Δ=-6 дБ)

PA3BTI
-7 дБ
-20 дБ (Δ=13 дБ)
-17 дБ (Δ=10дБ)

DF2IC
-18 дБ
-22 дБ (Δ=4 дБ)
-27 дБ (Δ=9 дБ)

G0CCL
-20 дБ
-
-26 дБ (Δ=6 дБ)

Δ - разница в отношениях сигнал/шум между исследуемой антенной и полуволновым лучом. Положительное значение = сравнение в пользу луча. 

  Выигрывает LW от 4 до 13 дБ, кроме случая с DL7CHRJ, возможно, сигнал попадает в минимум LW.


Наглядное сравнение CW сигналов при приеме на LW и EH-антенну.

Проверим антенны на передачу WSPR (вторая проверка). 20М


1 Вт, EH в зенит.
1104 -1106(Нет спотов)
LW без земли.
С 1106
2019-01-19 11:06      R2AJA         -22              G4CUI          IO93fi         2525 280
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -21                 G0LUJ/P  IO83qv      2569 282
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -23                  DK8JP/1                         JO31gk      2108 270
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -14                DK8FT/A     JN58oe     2001 256
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -14                  DK8FT/B                         JN58oe     2001 256
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -11                DL6YCU      JO31ws     2009 270
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -21                DK8FT       JN58oe     2001 256
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -26                  DF2LV       JO44rs       1795 278
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -12                DK8FT/GPS  JN58oe                         2001 256
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -23                G0LUJ       IO83ls        2600 282
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -24                DF5FH      JO42um    1861 271
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -11                DL5HCK                          JO43xt       1795 275
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -17                DF9XZ          JO32mf     2041 272
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -19                G8XWR       IO91md    2591 275
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -9                     OE1RMS                          JN88df       1695 249
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -24                  DK4RW    JO40oe     2006 264
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -23                DK8JP       JO31gk      2108 270
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -15              OE1RWU    JN88de     1698 249
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -15              DH1YBD     JO41mv    1931 269
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -23                M0VSE      IO92jp       2535 279
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -11                DL0LU      JN49cm    2105 263
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -27                  LA6BH      JO28ux      1944 294
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -11                M0TWM                         IO91th       2546 275
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -12              DL0LU         JN49cm    2105 263
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -19                  DK0DLR/1  JO43am                       1925 275
 2019-01-19 11:06    R2AJA          -6                PI4THT        JO32kf       2051 272
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -16                DC5AL-R                         JO31lk       2082 270
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -27              SV1CIF         KM17tw  2256 214
 2019-01-19 11:06    R2AJA        -23                DL/PA0EHG  JO32sq                         1990 273
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -9                 DL2HAH     JO54           1711 276
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -19              G8LCO         IO91vu      2510 276
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -16              PA3BTI        JO22og      2153 273
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -21              DL0HT         JO43jb       1896 273
 2019-01-19 11:06    R2AJA         -16                F5SN          JN27rb      2425 260
EH вертикально, лицом на Запад. Без земли.
1108 -1110  (2.5-5 Вт, без спотов.)
2…5Вт, EH в зенит. Дополнительное включение
2019-01-19 11:34      R2AJA         -27             PI4THT        JO32kf       2051           272

Перевес по количеству спотов от LW значительный. Качественная оценка не выполняется. Нет данных для сравнения.  Однако, можно предположить по самым сильным спотам, OE1RMS, PI4THT, DL2HAH, при пределе чувствительности WSPR около -30 дБ, сигнал получаемый от моей EH был ниже этого предела, т.е. проигрыш по сравнению с LW около 22 дБ.
Последнее дополнительное включение это подтвердило.
Вывод по передаче сигнала: LW выигрывает у ЕН-антенны не менее 11 дБ.

Вывод к статье: EH антенна может вызвать некоторые трудности в своей настройке, т.к. она выполняется элементами антенны. Такое ощущение, что такую антенну можно заменить контуром на сосредоточенных элементах, подключив параллельно короткие проводники в виде диполя. 
Усиление ЕН – антенны относительно антенны – полуволновый луч с  учетом приема и передачи можно оценить как слабее не менее чем на 10 дБ.

P.S. Важное добавление.
Согласно принципу EH - антенны, основное значение придается излучению от ёмкости, которая в данном случае открыта во внешнюю среду. Но что же получается, если вычислить емкость моих двух пластин? 
Длинная сторона а = 0.15 м, толщина медного слоя b не более 50 мкм. Расстояние между пластинами не более 1 см.  По формуле плоского конденсатора (оценим очень приближенно, без интегрирования) С = E*E0*s/d, где E=1 диэлектрическая проницаемость воздуха, E=8.87*10^(-12) диэлектрическая постоянная, s - площадь обкладки (7.5*10^-6), d - расстояние между обкладками. Получаю 0.006 пФ. 
А для резонанса на частоте 14 МГц с катушкой на 23 мкГн требуется 5 пФ! 
Следовательно в данной конструкции емкостью служат подводящие провода, а сами пластинки можно считать только плечами сильно укороченного диполя! 

Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру
Лавриненков Игорь / R2AJA