Изотропная антенна своими руками
Об изотропном излучателе.
Обсудить эту статью в форуме
Развернувшаяся в ФИДО полемика об изотропном излучателе как всегда, показала неоднозначность толкования простых истин и заставила снова сесть за клавиатуру. Предпосылкой полемики стало заявление о десятках реально существующих конструкций изотропных излучателей. Как известно, усиление антенн часто сравнивается с усилением изотропного или идеального излучателя (и то и другое имеет один и тот же смысл.) и существует соблазн построить изотропную антенну в качестве измерительной. Однако это невозможно.
Так почему невозможно построить «изотропный излучатель»?
Для начала еще раз определимся с понятием «изотропный излучатель». Наиболее часто встречается простое определение – «излучатель со сферической диаграммой направленности».
Верно ли это определение?
Нет, и вот почему: Антенна, имеющая абсолютно сферическую диаграмму направленности имеет коэффициент направленного действия (КНД) равный 1.
Неоспоримый факт, подтверждается законами геометрической оптики, на основе которых строятся расчеты антенн. Коэффициент направленного действия зависит только от диаграммы направленности и не учитывает электрические потери в земле, близко расположенных предметах, потери в элементах антенны и т.д. Эти потери для разных антенн будут совершенно различны. И даже одна и та же антенна на разных высотах над землей будет иметь разные потери.
Но поскольку речь при измерении (сравнении) параметров антенн идет не о КНД, а о коэффициенте усиления (КУ), при этом утверждается, что изотропный излучатель имеет КУ равный 1 (0 дБ). Не влезая в «дебри» антенной теории, прошу поверить на слово, это так на самом деле.
Вспомним зависимость КНД и КУ.
Где: G – коэффициент усиления антенны,
η – КПД антенны,
D – коэффициент направленного действия.
Итак, коэффициент усиления равен произведению коэффициента направленного действия на коэффициент полезного действия (КПД). Чтобы коэффициент усиления антенны со сферической диаграммой направленности был равен 1, КПД тоже должен быть равен 1.
Возможно ли сооружение антенны с КПД равным 1?
Таким образом, доказана невозможность построения «изотропной антенны». А все что считается изотропным излучателем, может носить определение только как «Антенна с почти сферической диаграммой направленности» . В зависимости от конструкции, коэффициент ее усиления будет примерно равен коэффициенту полезного действия. «Примерно» только потому, что КНД тоже никогда не будет равен 1.
Теперь найдем другое определение понятия «изотропная антенна»: «Изотропной антенной считается гипотетический излучатель, имеющий сферическую диаграмму направленности и не имеющий потерь» Именно такое понятие изотропной антенне дано Айзенбергом. «Не имеющий потерь» как раз и говорит о КПД = 1. «Гипотетический» можно заменить словом «виртуальный» т.е. «реально не существующий». Очень жаль, что определение не характеризует диапазонные свойства антенны, но сам собой напрашивается вывод, что такая антенна должна быть вседиапазонной или, по крайней мере — широкополосной. Конечно же, такое сочетание требований к антенне еще раз подтверждает невозможность ее реального воплощения в обозримом будущем.
Теперь появилась проблема: Раз не существует изотропная антенна, относительно чего теперь измерять коэффициент усиления?
Все в нашем мире относительно, поэтому измеряйте относительно того, что вам доступно, поскольку даже такая величина как «коэффициент усиления относительно полуволнового диполя» может применяться только тогда, когда «диполь находится в свободном пространстве».
В любом другом случае усиление диполя будет заведомо меньше и усиление сравниваемой с ним антенны будет выше, чем реальное. Чем хуже сделан диполь и чем ниже его реальный КПД, тем более высокие результаты вы получите от сравниваемой с ним антенны.
А вообще, не выпячивая грудь и не попадая впросак, лучше всего говорить не о реальном, а о расчетном коэффициенте усиления антенны. Или об усилении относительно той реальной антенны, какую можете построить в качестве эталона.
А как же тогда измеряется усиление относительно «изотропа»?
Измерить реальный коэффициент усиления можно, но для этого нужно иметь специальные измерительные антенны, калиброванные измерители напряженности поля, а это радиолюбителям почти недоступно. Да и процесс измерения не такой простой.
Для расчета коэффициента усиления антенны необходимо знать: Подводимую к антенне мощность, расстояние до измерительной антенны и напряженность поля или плотность потока мощности в точке измерения. Разумеется, далеко не каждому радиолюбителю доступны приборы для измерения напряженности поля или плотности потока мощности. При расчетах сначала рассчитывается (именно рассчитывается) напряженность поля от гипотетического изотропного излучателя в точке измерений, а затем эта величина сравнивается с напряженностью поля в той же точке при работе реальной антенны с той же подводимой мощностью. Изотропный излучатель при этом строить не нужно, достаточно только сделать расчет напряженности поля, подставив в формулы КНД=1 КПД=1 и КУ=1 и реально измеренное значение подводимой мощности. Естественно, такие расчеты и измерения не каждому по плечу.
Поэтому в любительских условиях проще «снять» диаграмму направленности и добиться тех параметров, которые вас интересуют, например, полоса пропускания, подавление заднего или бокового лепестков, максимума усиления антенны.
Помните, что при максимальном усилении нельзя добиться максимальной широкополосности и подавления, и наоборот — при максимальном подавлении усиление будет далеко не максимальным. Так что выбирайте только один максимальный параметр или идите на компромисс. А уж чего добились, тем и гордитесь. Но не говорите никогда и никому, что усиление вашей антенны «измерено относительно изотропного излучателя» и тем более не говорите, что вы этот излучатель сами и построили.
Дальних вам связей!
73! Н.Филенко (UA9XBI)
Обсудить эту статью в форуме
Источник
Изотропная антенна своими руками
Прекрасный пример конструкции от PAOUNT .
У меня нет опыта работы с антенной ISOTRON (пока), но Nico PAOUNT и Hans PA1AMS протестировали самодельные модели. Возможно, вы уже сможете использовать следующую информацию.
ИЗОТРОН от PAOUNT
Нико испытал и убедился, что эта антенная система работает лучше в помещении, чем антенна с магнитной петлей.
Для диапазона 80 м катушка намотана черным монтажным проводом 1,5 мм? длиной около 10 м. Антенна резонирует на частоте 3630 МГц с шириной полосы ±22 кГц. Тюнер используется за пределами этой области.
Шпилька с резьбой 6 мм заканчивается на полюсе катушки из твердой древесины, чтобы не влиять на индуктивность.
Емкость верхней «крыши» была увеличена с помощью боковых пластин.
ISOTRON от PA1AMS на диапазон 40м
Изотронная антенна PA1AMS.
Ганс — PA1AMS также применил обмотку 32 витка (рис. 1), но на 5 см ПВХ трубе. Длина трубы 71 см ? 32 мм (сливная труба).
Пластины — двухсторонние печатные платы 14?33 см. Как вы можете видеть, катушка была сделана взаимозаменяемой, закрепив ее болтами М4.
Соединение с катушкой идет с алюминиевой полосой 15 мм.
Без тюнера КСВ=1,1 был на 40 м.
PA1AMS не был впечатлен практической работой, даже во время экспериментов на территории лагеря. Это был хороший проект, но он предпочитает магнитную петлю для приема. Некоторые из них уже сделаны.
Есть разница с реализацией PAOUNT. Соединение коаксиального кабеля находится внизу в наконечнике. Он задавался вопросом, почему в конструкции Нико на фото есть асимметричное расположение заглушки.
Различные способы питания от PA1AMS.
Мнение K9HKS об ISOTRON-80
В апреле 1996 года K9HKS опубликовал мнение об ISOTRON-80 в журнале 73 Amateur Radio Today на стр. 44. Наиболее важные моменты из его статьи были переведены здесь.
Производитель ISOTRON 80 попросил меня оценить его продукт по сравнению с антеннами, которые я использую дома. Честно говоря, я уже видел несколько рекламных объявлений, и мне показалось, что это странные антенны, слишком маленькие, чтобы быть эффективными, и подходящие только для квартиры, автомобиля или автофургона.
Первый тест был проведен в помещении на первом этаже, и антенна была подключена к моему TS-440S через 3-метровый коаксиальный кабель. Какой сюрприз: с антенной, которая больше походила на 2-метровый радиатор, станции проходили на расстоянии 80 метров. Затем антенна была установлена ??на 6-метровом столбе на заднем дворе. Согласно руководству, в конце нашей 80-метровой полосы будет резонанс без регулировки, и это было правдой, потому что КСВ составлял 1-1,1 при 3940 МГц и учитывая условия, сигналы в тот день были неплохими. Мне удалось работать с разными станциями с 58, 59 и 57 сообщениями. Мне было любопытно, как это будет позже вечером, если у меня будет связь с моими обычными встречными станциями, которые привыкли к определенной силе моих передач. Что получилось: казалось, никто не заметил, что я не отправляю с моим диполем! Когда я рассказал им, с чем я работаю, они подумали, что это невероятно, потому что их первая мысль об изотроне была идентична моей, когда я впервые увидел такую ??антенну. Во время приема при переключении с изотрона на диполь было обнаружено, что первая антенна создавала меньше локальных помех. При переключении в течение более длительного промежутка времени во время передачи, диполь был на 1-2 пункта сильнее, чем изотрон в течение некоторого времени. Но также случилось, что в течение некоторого времени оба сигнала были одинаковыми, в то время как диполь был подвешен на 5 м выше. Пришло время проводить испытания на более высокой высоте, и через день изотрон с новым куском коаксиального кабеля уже находился в мачте высотой 17 м. Теперь настоящее испытание может начаться! Когда я рассказал им, с чем я работаю, они подумали, что это невероятно, потому что их первая мысль об изотроне была идентична моей, когда я впервые увидел такую ??антенну. Во время приема при переключении с изотрона на диполь было обнаружено, что первая антенна создавала меньше локальных помех. При переключении в течение более длительного промежутка времени во время передачи, диполь был на 1-2 пункта сильнее, чем изотрон в течение некоторого времени. Но также случилось, что в течение некоторого времени оба сигнала были одинаковыми, в то время как диполь был подвешен на 5 м выше. Пришло время проводить испытания на более высокой высоте, и через день изотрон с новым куском коаксиального кабеля уже находился в мачте высотой 17 м. Теперь настоящее испытание может начаться! Когда я рассказал им, с чем я работаю, они подумали, что это невероятно, потому что их первая мысль об изотроне была идентична моей, когда я впервые увидел такую ??антенну. Во время приема при переключении с изотрона на диполь было обнаружено, что первая антенна создавала меньше локальных помех. При переключении в течение более длительного промежутка времени во время передачи, диполь был на 1-2 пункта сильнее, чем изотрон в течение некоторого времени. Но также случилось, что в течение некоторого времени оба сигнала были одинаковыми, в то время как диполь был подвешен на 5 м выше. Пришло время проводить испытания на более высокой высоте, и через день изотрон с новым куском коаксиального кабеля уже находился в мачте высотой 17 м. Теперь настоящее испытание может начаться!
В шеке я заметил, что резонанс был перенесен на 3867 МГц с КСВ от 1 до 1,4 с антенным тюнером, который был на 80 м в лучшем диапазоне. Измерение ATU было SWR = 2 в диапазоне 3843 и 3893 МГц (ширина полосы 50 кГц с SWR = 2).
Я все еще удивлен производительностью этой антенны, которая действительно превосходит мои самые смелые ожидания. Каждый раз, когда я разбивался на все виды радиосвязей и сравнивал полученные отчеты с диполем, который теперь на 7 м ниже, изотрон был лучше. Также оказалось, что антенна излучала. В течение следующих недель я обнаружил, что антенна работает больше, чем я когда-либо ожидал. Лучше всего было сообщение 59 + 30, в то время как друг, который живет в 20 км от меня, получил только 59 + 15. Станции, расположенные на расстоянии около 150-200 км, сильнее на 1-2 точки на диполе, но далее на изотроне снова лучше (на 80 м).
Тесты говорят сами за себя, и в этом месте я удаляю диполь, и изотрон становится антенной!
Isotron Антенна (http://www.k1cra.com/) Решает Практически любое ограниченное пространство
Проблема — Например, в 40 метр Isotron меры только 22 дюймов х 16 дюймов х 15 дюймов!
Простая, быстрая и простая установка.
Настройка и выполнение без радиальных или антенных тюнеров. Работа с PEP до 1000 Вт (в зависимости от режима и версии. Номинальная мощность в ваттах).
Прочная конструкция, может использоваться в экстремальных погодных условиях.
Отлично подходит для работы в портативных условиях. RV’s, Field Day, мотели и т. д.
Многополосная работа с использованием ОДНОЙ линии питания с монтажом спина к спине с соответствующим соединительным кабелем. НЕТ потери производительности.
Может быть установлен в ЛЮБОЙ позиции без потери производительности.
Морская эксплуатация — беспроблемная установка с крепежом из нержавеющей стали. Не зависит от заземления для производительности
Разъем SO-239 на всех моделях
Гарантия один год на материал и качество изготовления
Сделано в США более 30 лет!
Комбинированная антенная система Isotron 80/40 требует только 1 КАБЕЛЬ ППИТАНИЯ И ОДНУ МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ МАЧТУ!
Пожалуйста, смотрите отдельные списки антенн для более подробной информации. Но если вы ищете компактное многодиапазонное решение для вашей ситуации с антенной, рассмотрите этот удивительный вариант!
Особенности:
- Размер (В x Ш x Г> — 32 x 16 x 30
- Импеданс — 50-75 Ом
- Частотный диапазон — 3,5-4,0 МГц и 7,0-7,3 МГц.
- Подводимая мощность — 1000 Вт PEP **
- Ветровая нагрузка (кв. Футы) — 2,37 Оценка ветра — 85 Схема — Омни *
- Пропускная способность в пределах 2:1 КСВ.
- Может варьироваться в зависимости от окружающей среды. ** 300 Вт, CW (AM, FM, RTTY и т. Д.) *** Требуются перемычки (в комплекте)
Источник
Тема: Антенны Изотрон
Опции темы
Поиск по теме
Антенны Изотрон
Кто-нибудь может объяснить физику работы такой антенны (см. фото)?
Первое фото антенны на 160м. Длинна трубки около 4 м.
Вот что про нее пишут:
The Isotron 160c has worked well for me the past couple of years. Took awhile to put together, but once up it has allow me to work the Top Band from a home with a postage stamp sized lot. Four to five hundred miles is pretty common. I’ve also worked a few stations over 1K miles. You do have to have a good antenna turner and will need to re-turn even if you move only a few Khz. Doesn’t work like a full wave dipole, but when you don’t have 252 feet to work with, the Isotron will get you on the air. When I tell contacts that I’m using a Isotron, I often get «Those don’t work,» which is a bit silly when I’m talking to them on it.
Давно уже Генрих Герц объяснил. Открытый контур= катушка и емкость. Только чтобы он хорошо излучал его и делать надо соответственно, даже если в тех габаритах что на фото, больше это касается индуктивности.
Обыкновенная EH-антенна .Тема старая и обсуждается давно.
На сайте французского радиолюбителя Ludovic F5SWN ( http://www.f5swn.fr/articles.php?lng=fr& pg=12 ) есть описание антенны Isotron для диапазона 40 метров – он успешно использует ее на протяжении 4-х лет.
Тут это подробная, пошаговая инструкция c иллюстрациями для самостоятельного повторения такой антенны в домашних условиях (мой перевод инструкции на русский язык прилагается).
Думаю, будет интересным также перевод вступительной страницы раздела, на которой автор описывает свои «взаимоотношения» с комнатными антеннами ( http://www.f5swn.fr/articles.php?lng=fr& pg=10 ):
Иногда хочется отговорить людей становиться радиолюбителем.
Для тех немногих, кто все еще хочет быть активными на КВ диапазонах, не всегда очевидно, а то и просто невозможно установить на крыше достойную антенну. Даже если и удается поставить более-менее открытый многодиапазонный вертикал, то городская среда неумолимо привносит свою лепту нежелательных электромагнитных излучений, чрезвычайно затрудняя прием и позволяя слушать лишь только сильные станции.
Пример из жизни: квартира на 4-ом этаже 5-этажного здания, которое “зажато” между другими 10-этажными зданиями. Крыша практически недоступна и прокладка питания коаксиальным кабелем недопустимо. Однако эта, чрезвычайно распространенная проблема, все равно может быть разрешима, даже если речь всегда будет идти о компромиссе.
Существуют антенны, которые будут работать даже там, где диполь ведет себя отвратительно и которые позволят проводить QSO на КВ диапазонах.
Лично для меня (ведь это мой пример был описан чуть выше) на протяжении 4 лет таким решением были внутренние (комнатные) антенны: магнитная рамка, затем Isotron, которые позволили мне работать на диапазоне 40m с превосходным соотношением сигнал/шум и проводить многочисленные QSO с Европой.
В меню вы найдете несколько описаний такого рода антенн компактного размера (магнитная рамка, Isotron, EH).
При настройке подобных антенн идеальным будет использование антенного анализатора или измерительного моста. Они позволяют определить значения согласования и импеданса (полного сопротивления), что облегчает дальнейшую настройку антенн. Вот несколько ссылок по этой теме: .
Источник