V-1.1 Коаксиальный кабель (точное название которого ' кабель коаксиальный 1" гибкий LCFS 114-50 JA, RFS (15239211)') 6-ти метровый отрезок которого попал в мои руки в 2009 году, имеет очень небольшой вес, вместо внешней оплётки сплошную гофрированную трубу из безкислородной меди, диаметром около 25 мм, в роли центрального проводника медная трубка диаметром около 9 мм (см. фото), подвиг меня взяться за постройку рамочной антенны. О том, что из этого вышло я и хочу рассказать.


Первая антенна была построена по схеме предложенной DF9IV , при диаметре около 2-х метров и такой же длине петли питания выполненной из коаксиального кабеля, очень хорошо работала на прием, но откровенно плохо работала на передачу, КСВ достигал величины 5-6 единиц. Рабочая полоса составляла (по приему - на уровне 6 дБ) порядка 10 кГц. При этом, она отлично (на прием) подавляла электрические помехи. При определенной ориентации в пространстве подавление мешающей станции легко достигало 20 и более дБ.
После некоторых размышлений я пришел к выводу, что причиной высокого КСВ является использование в виде возбуждающего элемента внутреннего проводника с его относительно небольшим диаметром. Было принято решение внутренний проводник не использовать вовсе, оставив его в виде не замкнутого витка. Настроечный конденсатор был припаян к внешнему экрану. Приемные характеристики изменились незначительно, менее выраженным стал минимум в диаграмме, стало заметно влияние окружающих предметов. Но на передачу мало что изменилось. Далее после прочтения очередной раз статьи Григорова, было решено снять внешнюю оплетку с кабеля рамки, а медь покрыть в два слоя лаком 'ХВ' (более подходящего не нашлось, впрочем, он неплохо защищает медь от окисления). И тут, наконец, появились первые положительные результаты. КСВ на передачу получился порядка 1,5 , было проведено около двух десятков местных связей. Антенна находилась на высоте 1,5 метров, при этом могла вращаться в вертикальной плоскости.
Для сравнения использовался диполь общей длинной 42,5м, выполненный из полевого провода с симметричной линией питания выполненной из телефонной 'лапши' длиной около 20м. (этакая антенна 'нищего радиолюбителя'), расположенный на крыше 5-ти этажного дома на высоте около3-х метров, работающий на 40 и 80 метрах, запитанный через симметричное согласующее устройство - КСВ на обоих диапазонах = 1,0. К сожалению антенны, находятся в разных QTH и у меня не было возможности произвести прямое сравнение. Но опыт эксплуатации диполя в течение года позволял судить об эффективности рамки по сравнению с диполем в первом приближении.
Теперь о собственно результатах: 1. КСВ около 1,5 2. Все корреспонденты отмечали снижение (от 1до 2-х балов) уровня моего сигнала, по сравнению с тем с которым они меня обычно слышат на диполь. 3. Начавшиеся к этому времени дожди (как говориться 'через день-каждый день'), сделали невозможными дальнейшие испытания антенны.

V2.1
Причиной невозможности дальнейших испытаний стали постоянные пробои настроечного конденсатора из-за возросшей влажности воздуха. Я испробовал, пожалуй, все доступные мне варианты, применял подключение только статорных пластин, применял конденсаторы из коаксиального кабеля, высоковольтные конденсаторы - все это заканчивалось одним - пробоем. Не попробовал я только вакуумные конденсаторы, остановила их стоимость.
И вот здесь пришла идея использовать ёмкость по отношению к внешнему экрану незадействованного внутреннего проводника. Попытка рассчитать необходимую длину кабеля по известной погонной ёмкости кабеля, не привела к достоверным результатам, поэтому было решено использовать метод постепенного приближения.
Жаль, очень жаль было резать такой замечательный кабель но 'охота - пуще неволи'. Вот, что из этого получилось, схема соединений на рисунке


Для питания использовалась петля, выполненная из коаксиального кабеля длинной 2м по схеме DF9IV, сам питающий кабель был длиной 15м, волновое сопротивление 50 Ом. Интересные результаты получились с последовательно включенными собственной емкостью кабеля и ёмкостью настроечного конденсатора. Можно было предполагать, что общая ёмкость получится в соответствии с формулой последовательно включенных конденсаторов, но настроечный конденсатор является как бы продолжением собственной ёмкости кабеля. В роли подстроечного конденсатора использовал конденсатор от УКВ аппаратуры типа 'бабочка'. Пробои полностью прекратились, антенна сохранила все основные характеристики классической магнитной рамочной антенны, но антенна стала однодиапазонной.
Основные результаты следующие: 1. КСВ порядка 1,5 (зависит от длинны и формы питающей петли) 2. Магнитная антенна заметно проигрывает диполю (описан выше) при сопоставимой высоте подвеса. Все выше перечисленные опыты проводились в диапазоне 80 метров.

V3.1
Заняться дальнейшими опытами с магнитными антеннами меня подтолкнули статья К. Ротхамеля во втором томе его книги посвященная магнитным рамкам и статья Владимира Тимофеевича Полякова о рамочно-лучевой или настоящей ЕН антенне, а для понимания процессов происходящих в антеннах и вокруг них оказалась очень полезной статья о ближнем поле антенн.
После прочтения статьи о рамочно-лучевой антенне у меня родилось несколько многообещающих проектов, но в настоящее время испытан только один, о нём и пойдёт речь.
Схема антенны изображена на рисунке:


Так это выглядит на фото:


Все ниже перечисленные опыты проводились в диапазоне 40м. Здесь предпринята попытка магнитную рамку, излучающую в основном магнитную составляющую, оснастить элементами, излучающими в основном электрическую составляющую.
Первые опыты с этой антенной производились на высоте 1,5 метров от земли, испробованы различные способы подключения ёмкостной части антенны к собственно рамке, изображенный на рисунке мне показался оптимальным.
Контур образованный внутренним проводником и конденсатором, кроме того, что повышает уровень сигнала на приеме приблизительно вдвое , по видимому сдвигает фазу собственно рамки и обеспечивает необходимое фазовое согласование (попытка отключить его приводит к увеличению КСВ до 10 и более)
Ещё при самых первых опытах был замечен интересный эффект - если при неподвижной дипольной части повернуть рамку на 90 градусов уровень сигнала по приему падает приблизительно на 10-15 дБ, а на 180 градусов, прием падает едва ли не до нуля. Хотя логично было бы предположить, что при повороте на 90 градусов диаграммы направленности 'дипольной' части и рамки совпадут, но видимо не всё так просто. Был изготовлен промежуточный вариант антенны способный поворачиваться вокруг своей оси с целью выяснить диаграмму направленности, она оказалась такой же, как и у магнитной рамки.
Питание антенны осуществлялось той же петлей связи, что и в первых опытах. В настоящее время антенна поднята на высоту 3-х метров, лучи идут параллельно земле.
Теперь о результатах: 1. КСВ равен 1.0 на частоте 7050 кГц, на 7000кГц-1.5, на 7100кГц- 1,1 . 2. Антенна не требует перестройки по диапазону. С помощью конденсаторов входящих в состав П-контура имеется возможность некоторой подстройки антенны в случае необходимости. 3. Антенна весьма компактна. На расстоянии до 1000 км рамка и диполь имеют приблизительно одинаковую эффективность, а на расстоянии более 1000 км рамка работает заметно лучше волнового диполя при одинаковой высоте подвеса, при этом рамка вчетверо меньше диполя . Диаграмма направленности близка к круговой, минимумы мало заметны. Проведено около ста связей с 1;2;3;4;5;6;7;9 районами бывшего СССР. Отмечен интересный эффект - оценка силы сигнала в большинстве случаев оставалась приблизительно одинаковой и при расстоянии до корреспондента 300 км и 3000км, на диполе такого не наблюдалось. Интересна реакция операторов, когда я сообщал, на чем работаю - изумление, что на этом можно работать.

V.4.1
Это реализация ещё одного проекта. Основная идея здесь заключается в следующем: Контура образованные внутренним проводником и внешней оплеткой связанны между собой и настроены на одну частоту значит напряжение на них будет в квадратуре, теперь к внутреннему контуру не участвующему в излучении магнитной составляющей ( т.к. он полностью экранирован внешней оплеткой) нужно подключить 'дипольную' часть. Ток протекающий в наружной оплетке ( возбуждающий магнитную составляющую) и напряжение в 'дипольной' части окажутся в фазе и следует ожидать образования вектора Умова-Пойтинга так хорошо описанного в статье Владимира Тимофеевича Полякова о рамочно-лучевой или настоящей ЕН антенне. Схема соединений на рисунке

Для питания использовалась петля, выполненная из коаксиального кабеля длинной 2м по схеме DF9IV такая же как и в предыдущих опытах. Антенна эта обладает хорошо выраженным резонансом, КСВ получился порядка 1,0-1,2. Интересно, что такой КСВ получается и при так сказать 'соосном' размещении рамки по отношению к 'дипольной' части так и при поперечном размещении.
В прочем, первые же проведенные связи показали, что эта версия антенны заметно проигрывает диполю и антенне v 3.1.
Видимо, к настройке антенны нужно подходить так же как к настройке ЕН антенны, отдельно решать вопрос напряженности поля и отдельно вопрос КСВ, либо мои рассуждения положенные в основу этой конструкции не верны.
В настоящее время опыты с этой версией антенны прекращены.

V3.2
Вернувшись к опытам с третьей версией антенны, я предпринял попытку изменить схему питания антенны, использовать внутренний проводник, рамки в качестве петли возбуждения. Схема на рисунке.

Опыт оказался неудачным, даже на приём настроенная в резонанс антенна значительно проигрывала V3.1 поэтому дальнейшие эксперименты были прекращены и питание в дальнейшем производилось петлей из коаксиального кабеля (описана выше)

V3.3
Конструируя версию антенны v 3.1, я выбрал длину 'дипольной' части приблизительно равной периметру рамки округлив это значение до ближайшего большего. Поскольку в мои дальнейшие планы входит поднять её на высоту 5-6 метров и без оттяжек не обойтись, то логично использовать в роли оттяжек лучи 'дипольной' части. Поэтому на следующем этапе я предпринял попытку увеличить длину лучей до 8-ми метров и прижать их слегка к земле ( в данный момент верхняя точка антенны находится на высоте 4-х метров, лучи начинаются на высоте 2,5 метра и заканчиваются на высоте 1,5 метра)
Увеличение длинны лучей, значительно расширило полосу антенны, резонанс стал менее выраженным, напряжение ВЧ на лучах снизилось, КСВ получился порядка 1,1-1,2 .
По моим впечатлениям антенна в таком варианте работает заметно лучше, все операторы оценивали сигнал как громкий или очень громкий. В условиях сильных QRM (шел тест) удалось достаточно легко провести несколько связей с 1-м, 2-м и 0-м бывшими районами СССР. При такой высоте подвеса эта антенна значительно превосходит мой диполь (описан выше).
Все вышеперечисленные опыты, проводились на самодельном SDR трансивере, с выходной мощность 100Вт.

Грачёв Александр \UA6AGW\ 73!

г.Краснодар 2009г.