Практика антенны Фукса

[R1AIT]

Открыть эту тему меня заставило большое количество вопросов об этой антенне, которое мне задавали в других ветках форума при упоминании о ней. Поскольку в тех ветках обсуждались другие вопросы, обсуждать эту антенну стоит в отдельной ветке, что и делаю.
Изготовив некоторое количество экземпляров этой антенны я много экспериментировал с ней и с тех пор и по сей день успешно использую эти конструкции практически постоянно.
Вкратце о моем опыте с этой антенной можно почитать в моей статье, опубликованной в 32м выпуске CQ-QRP http://qrp.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=87
Хочется сразу акцентировать внимание интересующихся на несколько моментов, которые на первый взгляд могут показаться не существенными. С тех пор, как господин Фукс проводил свои эксперименты с этой конструкцией и даже запатентовал ее, прошло не мало времени. Случилось так, что эта конструкция не нашла широкого применения, а потому в течении достаточно большого количества времени в основном лишь упоминалась в различных публикациях, причем большей частью лишь в сравнении с другими антеннами и без подробного описания именно этой конструкции и ее работы. По этой причине конструкция обросла различными неточностями и элементами, которых не было в исходном варианте. Самым грустным при этом, оказалось то, что эти, на первый взгляд не существенные отличия, на самом деле превращают антенну Фукса в совершенно другие конструкции. Они по другому работают и обладают совершенно другими свойствами. Самый яркий пример - та самая статья из журнала Радио, "Неумирающая антенна Фукса". Об антенне Фукса там лишь упоминается в начале статьи и даже приведен ее рисунок. Однако далее, вся статья посвящена другим антеннам.
Не смотря на то, что использую эти антенны уже несколько лет и много с ними экспериментирую, еще на очень большое количество вопросов получить ответы мне пока не удалось. Эксперименты и измерения требуют времени, которого всегда не хватает. Возможно сообща у нас получится эту ситуацию поправить. Всегда готов поделиться своим опытом, и буду очень благодарен за описание своих впечатлений и результатов тем, кто таки построит такую антенну.

[UV7QAE]

Ну внеполосные излучения при выходной мощности ватт 5-10 да еще и в поле например. В общем можно пренебречь. Собственно уже есть отлаженный вариант лампового каскада на 6П14П (5 ватт) вместе с небольшим инвертором питания, делался ради удовольствия и вот подумалось, а что если можно использовать вместе с антенной запитанной с конца. Закинул веревку на дерево, натянул антенну, а с другого конца подключил к передатчику. А как подсказал RN3GP, то мне для однодиапазонного варианта вполне сгодится. Хочется просто доделать трансивер.

P/S/ для тех, кто переживает зачем лампу ставить в QRP, скажу что есть и уже отлаженный транзисторный вариант, но вот в случае этой антенны (так как меньше согласующих элементов) мне кажется, что ламповый выходной таки лучше подойдет.

[RL1L]

Лабораторная работа.
Про антенну Фукса, точнее пока про согласующее устройство, которое было применено Фуксом. Согласующее устройство антенны Фукса, представляет из себя параллельный колебательный контур с катушкой связи, при чем нагрузка (антенна) подключена к одному концу колебательного контура, а другой конец контура ни куда не подключен. Как утверждают знающие радиолюбители, именно так и должно быть. Так давайте разберемся, как устроено согласующее устройство и подключен или не подключен «свободный» конец колебательного контура. Для проведения измерений было изготовлено согласующее устройство, изображенное на фото 1, со следующими конструктивными параметрами: диаметр провода катушек 2 мм, внутренний диаметр контурной катушки 32 мм, внутренний диаметр катушки связи 34 мм, количество витков контурной катушки 19.5 витка, катушки связи 4 витка, параллельный конденсатор 120 пф, частота контура 8.7 МГц. Для начала определимся, что к согласующему устройству (СУ) подключается полуволновой излучатель запитываемый с конца, с входным сопротивлением 3.2 кОм и без реактивности (имитируем резистором на 3.2 кОм). Собираем первую схему СУ (рис.1), по симметричной схеме. Измеряем КСВ и на фото 2 видим на частоте 8.7 МГц КСВ=1.06, пока все не плохо, ни какого соединения с «землей» нет. Переделываем схему СУ в схему СУ антенны Фукса, смотрим на рис. 2, где один конец нагрузки 3.2 кОм подключен к колебательному контуру, второй конец нагрузки подключен к «земле», а другой конец колебательного контура свободен. Измеряем КСВ, фото 3 и видим, что КСВ увеличился до 1.66, пока на это не обращаем внимание и переделываем схему СУ в схему, где нижний конец катушки связи и колебательного контура соединены с «землей» рис 3. Измеряем КСВ и на фото 4 видим КСВ=1.03. Так начинаем задумываться, почему в схеме СУ Фукса повышенный КСВ, т.е отношение витков катушки связи к контурной катушке не изменялось, а КСВ разный и вспоминаем, что между катушкой связи и контурной катушкой может быть емкостная связь. Так, так, измеряем емкость между катушками, получаем, где-то 8 пф (рис.5), считаем реактивное сопротивление емкости на частоте 8.7 МГц и получаем 2.2 кОм. Рис. 6 изображает эквивалентную схему СУ Фукса. Если ее немного трансформировать получим рис.7 и далее в рис.8 и видим знакомую нам симметричную схему СУ (я же не зря ее самую первую нарисовал). На рис.8 замечаем, что имеются два сопротивления, разной величины (ну ничего страшного, не симметричный диполь), теперь складываем эти два сопротивления и получаем рис.9 (ни кто нам не запрещает иметь нагрузку со средней точкой или без). Теперь просто пересчитаем, с учетом коэффициента трансформации, полученное сопротивление и имеем КСВ=1.68. Это почти, то что мы измерили КСВ=1.66 на рис.2 и на фото 3. Значит, теоретические расчеты совпали с практическими измерениями. А как же нам добиться хорошего КСВ в схеме СУ Фукса? Да очень просто, раз на этой частоте мы изменить реактивное сопротивление не можем (необходимо менять конструкцию СУ), то можно изменить сопротивление нагрузки и точно рис.10, а далее трансформируется в рис.11, это знакомая нам схема Фукса, заменяем нагрузку 3.2кОм на 1кОм, который вместе с реактивным сопротивлением 2.2кОм даст нам нагрузку 3.2 кОм рис.11. И на фото 6 видим измеренный КСВ на этой частоте при нагрузке 1кОм, который =1.13. Отсюда напрашивается вывод, что СУ по схеме Фукса носит не рациональный характер, ток сам выбирает путь по которому ему течь, где емкость больше по тому пути и пойдет рис.4 и фото 5 (подключение дополнительной емкости 2200 пф, реактивное сопротивление =8 Ом на частоте 8.7 МГц ) наглядно показывают, что при увеличении емкости между катушками приводит к уменьшению КСВ. В принципе можно было бы начхать на эту реактивность, если бы не одно, но! Мощность выделяется только на активной нагрузке, а следовательно СУ по схеме Фукса, при хорошем КСВ будет иметь низкий КПД. Наверное поэтому СУ по схеме Фукса давно не используют или используют очень редко, как нерациональное. Зачем давать току возможность выбирать себе путь, намного лучше ему (току) этот путь указать, в виде соединения с «землей» (рис. 3) или конденсатора большой емкости (рис. 4).

[Vlad UR 4 III]

Для начала определимся, что к согласующему устройству (СУ) подключается полуволновой излучатель запитываемый с конца, с входным сопротивлением 3.2 кОм и без реактивности (имитируем резистором на 3.2 кОм). Собираем первую схему СУ (рис.1),

Подключение эквивалента антенны в виде сопротивления 3,2 КОм параллельно контурной катушке не обоснованно и противоречит физике процессов.
За проделанную работу спасибо! Но искать оптимальное СУ в диапазоне ксв от 1 до 2 не рационально. Тем более, что "фукс" обычно применяется на ВЧ бендах в походных условиях, а на НЧ на небольшой высоте над землёй, т.е. её влияние будет вмешиваться в работу оптимального СУ.

[UA6LGO]

В очередной раз пишу, что в антенне Фукса катушка связи и основная катушка связаны друг с другом через
электромагнитную связь, поэтому то, что присоединено к катушке связи, присоединено и к холодному концу
основной катушки (параллельному контуру). Поэтому фидер, подсоединенный к катушке связи, работает и
противовесом тоже. Не стоит подходить в этих делах с позиций электрика - раз проводок не нарисован, то его там нет.
Он есть, только его не видно

В этом сообщении http://www.cqham.ru/forum/showthread...l=1#post827013
есть модель антенны Фукса, с настоящими катушками. А чуть ниже написано, как такое можно нарисовать в MMANA'е, если потребуется.

[Victor US0IZ]

Анатолий спавсибо за лабработу !
Если больше к практике, то какая из схем имеет право на жизнь.

Я так понял, что это №3 и №4.

Виктор

[R2OM]

Лабораторная работа

Хм...

Это все на столе?

Не увидел в посте про антенну.
Шаг выше-ниже - реактивку будет иметь.
Эквивалент 3.2 кОм?
Анализатор в руках держали? Отсекали нессиметричность балуном каким-либо или сразу на разъем в анализатор? При измерениях руки за спину и шаг назад?

Много букв.
Тяжело читать без разбития на абзацы.
Текст бы отформатировать.

Но спасибо за лаб. работу.

[Peter Pychtin]

Подключение эквивалента антенны в виде сопротивления 3,2 КОм параллельно контурной катушке не обоснованно и противоречит физике процессов.
За проделанную работу спасибо! Но искать оптимальное СУ в диапазоне ксв от 1 до 2 не рационально. Тем более, что "фукс" обычно применяется на ВЧ бендах в походных условиях, а на НЧ на небольшой высоте над землёй, т.е. её влияние будет вмешиваться в работу оптимального СУ.

Подключение сопротивления 3.2 кОм (обратите внимание на то, как правильно пишется сокращение "килоом") для анализа согласующего устройства используемого в антенне Фукса и его вариантов вполне корректно. Если бы эта "лабораторная работа" производилась с использованием векторного анализатора, то её ценность была бы на порядок выше.

[R1AIT]

А все то же самое, но с реальным проводом промерить не затруднит? И без заземлений пожалуйста. А то я устал считать ваши вольности. Попробуете с проводом, увидите их сами. Пока попробуйте ответить на такой вопрос: Низкий КПД подразумевает потери. Если мощность отдается передатчиком вся, ведь КСВ хороший, то куда она девается?

Добавлено через 6 минут(ы):

Поэтому фидер, подсоединенный к катушке связи, работает и
противовесом тоже.

И при длине 15 см тоже? И при питании от батареи? Ну было это все уже. От положения катушки связи зависит.

Хм. Семь лет уже прошло работы на "плохую" антенну. Пятью ваттами разговаривал голосом с другими континентами. Двадцатью с Антарктидой. Мне возражают, что при хорошем прохождении и на гвоздь работать можно. Есть кто на гвоздь с Антарктидой? Киньте ссылку. :-) Про 20 Ватт даже молчу, хотябы киловаттом.

Добавлено через 8 минут(ы):

Если больше к практике, то какая из схем имеет право на жизнь.

Я так понял, что это №3 и №4.

Виктор

№1 с большой натяжкой еще как-то соответствует. Я бы не стал акцентировать на заземлении аппарата и катушки связи, ибо оно может отсутствовать, а катушку связи разместил бы посередине контурной а не у края. Остальное ерунда полная и с реальной антенной ничего общего не имеет.

Да, коллега то рядом. Можно организовать натурные измерения с приборами. Контакт наверняка доступен, если что, в личку.

[HAZ]

...катушку связи разместил бы посередине контурной а не у края.

Есть и другие несоответствия - внутренние диаметры катушек обозначены как 32 и 34 мм, при диаметре провода 2 мм это означает, что витки катушек "налезают" друг на друга, вместо того, чтобы имелся зазор 2...3 мм. К тому же, на фото число витков катушки связи около 10, а в тексте - 4. Т.е. сделано всё, чтобы искусственно увеличить ёмкость между катушками, вместо того, чтобы сделать её как можно меньше.
Получается, что в самом деле

...с реальной антенной ничего общего не имеет.

Надо бы покорректней опыт поставить...

[Vlad UR 4 III]

В очередной раз пишу, что в антенне Фукса катушка связи и основная катушка связаны друг с другом через
электромагнитную связь, поэтому то, что присоединено к катушке связи, присоединено и к холодному концу
основной катушки (параллельному контуру). Поэтому фидер, подсоединенный к катушке связи, работает и
противовесом тоже. Не стоит подходить в этих делах с позиций электрика - раз проводок не нарисован, то его там нет.
Он есть, только его не видно

Автор темы менял подключение статора и ротора переменной емкости и получал разительные отличия. И там, и там "присутствовал" невидимый противовес. Но в одном положении антенна не работала. Электрик рулит!