Кольцо — самая эффективная и распространенная конструкция рамочной антенны, так как по сравнению с прочими геометрическими фигурами оно покрывает наибольшую площадь при равных периметрах. Восьмиугольник весьма близок к кольцу по эффективности, квадрату же или ромбу свойствен меньший КПД.

Обычно подстроечный конденсатор переменной емкости размещается в верхней части вертикально установленного кольца, которое заземляется в нижней противоположной точке для защиты от грозы.

Ради удобства настроек в некоторых версиях антенны конденсатор монтируют внизу кольца и часто — в корпусе вместе с согласующим устройством.

Дистанционное управление подстроечным переменным конденсатором осуществить нетрудно, и потому в стационарных кольцевых антеннах подстроечные конденсаторы размещают в верхней части кольца. С легкостью справляются и с гальванической связью.

Одно из решений представлено на рисунке выше в виде Т-согласования с последующим симметрирующим трансформатором.

Несимметричный вариант с гамма-согласованием имеет вид:

В обоих случаях длина отрезка L, в гамма согласовании, должна составлять около 0,1 от длины окружности кольца, а расстояние y — около λ/200.

Индуктивная связь и согласование также широко распространены благодаря простоте реализации.

Чаще всего применяется вариант такого типа:

Внутри большой петли размещают малую индуктивную петлю с соотношением диаметров 5:1. Благодаря симметричной связи через симметрирующий трансформатор на кольцевом сердечнике 1:1 можно подсоединять 50-омный коаксиальный кабель.

При несимметричной связи коаксиальный кабель подключается непосредственно как на рисунке выше (б).
Электрически целесообразный способ индуктивной связи представлен на рисунке (в). Здесь показан только связующий виток из коаксиального кабеля с разрывом
его экрана посреди витка. Экран части правой половины шлейфа припаивается к основанию большого кольца, и в этом месте антенну заземляют. Слегка деформируя шлейф из коаксиального кабеля, добиваются тонкой настройки антенны на минимальный КСВ. Считается, что диаметр d должен быть тем меньше, чем выше рабочая добротность антенны.

При упоминании магнитной антенны как-то сразу приходят с голову те, что на ферритовом стержне, и это отчасти правильно. Все это разновидности одного и того же типа устройств. Магнитной называется рамочная антенна, периметр которой много меньше длины волны. Всем известные зигзаг и биквадрат (почти одно и то же) также являются родственниками рассматриваемой технологии. И совсем к ним никакого отношения не имеют антенны на магнитном основании. Это просто способ крепления не более того. Магнитное основание для антенны надежно удерживает ее на крыше любого авто. Мы же говорим сегодня об особой конструкции. Вся прелесть магнитных антенн в том, что удается обеспечить сравнительно большое усиление на сравнительно длинных волнах. При этом размер магнитной антенны достаточно мал. Давайте обсудим наше заглавие и расскажем, как может быть сделана магнитная антенна своими руками.

Магнитные антенны

Из теории известно, что в колебательном контуре из катушки индуктивности и конденсатора излучения почти что не происходит. Оно все замкнуто, и волна может качаться на резонансной частоте сколь угодно долго, затухая, ввиду наличия активного сопротивления. Да, элементы контура, индуктивность и емкость, в общем-то имеют чисто реактивный (мнимый) импеданс. Причем размер зависит от частоты по довольно незамысловатому закону. Это нечто вроде произведения круговой частоты (2 П f) на значение индуктивности или емкости, соответственно. И вот при некотором значении противоположные по знаку мнимые компоненты становятся равны. В результате импеданс становится чисто активным, в идеале он равен нулю.

В действительности биения все же затухают, потому что каждый контур на практике характеризуется добротностью. Напомним, что импеданс состоит из чисто активной (действительной) части, как например, резисторы, и мнимой. К последним относятся емкости, сопротивление которых мнимое отрицательное и индуктивности с положительным мнимым сопротивлением. Теперь представим, что в контуре обкладки конденсатора начали разводить до тех пор, пока они не оказались на противоположных концах индуктивности. Это называется вибратором (диполем) Герца, и представляет собой разновидность укороченного полуволнового и прочих видов вибраторов.

Если же взять и превратить катушку в единое кольцо, то мы получаем простейшую магнитную антенну. Это очень упрощенное толкование, но примерно так оно и есть. Причем сигнал снимается с противоположной от конденсатора стороны через усилитель на полевых транзисторах. Это обеспечивает высокую чувствительность устройства. Ну, а антенна на ферритовом стержне является разновидностью магнитной, только у нее колец множество вместо одного. Свое название этот род устройств получил за высокую чувствительность именно к магнитной составляющий волны. В частности, при работе на передачу генерируется как раз она, порождая отклик электрического поля.

Максимум направленности соответствует оси стержня. Причем оба направления равноправны. Ввиду малого периметра рамочной антенны относительно длины волны сопротивление ее достаточно низкое. Это может быть не просто 1 Ом, но даже и доли Ома. Приближенно значение можно оценить по формуле:

R = 197 (U / λ) 4 Ом.

Под U понимается периметр в метрах, в тех же единицах, что и длина волны λ. Наконец, R - сопротивление излучению, не нужно путать его с активным, которое показывает тестер. Этот параметр используется при расчете усилителя для согласования нагрузки. Следовательно, для ферритовых антенн, нужно это значение помножить еще на квадрат числа витков.

Свойства магнитных антенн

А теперь посмотрим, как сделать магнитную антенну самостоятельно. Для начала следует определить длину окружности и емкость подстроечного конденсатора. Вообще-то особенности магнитной антенны таковы, что она требует согласования в обязательном порядке, но об этом как-нибудь в другой раз. Дело в том, что отличительным признаком является невероятное число вариантов проведения этой операции, так что вырисовывается отдельная тема для разговора.

Длина периметра магнитной антенны колеблется в пределах от 0,123 до 0,246 λ. Если требуется перекрыть весь этот диапазон, то нужно правильно подобрать конденсатор. В свободном пространстве и магнитной антенны диаграмма направленности в виде тора, что и можно наблюдать, расположив виток параллельно земле. Поляризация при этом будет линейная горизонтальная. То есть это отличный вариант для приема телевещания. Недостаток в том, что угол возвышения лепестка зависит от высоты подвеса. Считается, что для расстояния до Земли λ он составит 14 градусов. И это непостоянство является отрицательным качеством. А вот для радио магнитные антенны применяются достаточно часто.

Усиление составляет 1,76 дБи, что на 0,39 меньше, чем у полуволнового вибратора. Но размер последнего для этой частоты составит десятки метров - ну, куда денешь такую громадину? Выводы делайте сами. Наша магнитная антенна не так уж и велика (периметр может составлять 2 метра для длины волны 20 метров, это меньше метра в поперечнике). Для сравнения на частоте 34 МГц, с которой хорошо знакомы дальнобойщики, благодаря рациям, длина волны составляет 8,8 метра. При этом каждый знает, что хороший полуволновый вибратор вместит не каждый Камаз. И, кстати, ранее мы приводили уже описание конструкции рамочной антенны, образуемой резиновой прокладкой заднего стекла легкового автомобиля ВАЗ. При всех ее малых габаритах работало устройство достаточно хорошо.

Кстати, такая конструкция считается более прагматичной, нежели типичные штыревые антенны для авто, где настройка ведется изменением индуктивности. Потерь получается меньше. Кроме того диаграмма направленности охватывает достаточно высокие углы места, почти до вертикали. В случае со штыревой антенной этой возможности не имеется.

Но как же правильно выбрать длину окружности? С ее увеличением растет усиление. То есть она должна удовлетворять условию, приведенному выше, и быть по возможности больше. При этом не стоит забывать, что иногда нужно перекрыть несколько частот. Кроме того с ростом периметра увеличивается полоса пропускания устройства. Нужно сказать, при ширине типичного канала в 10 кГц это не так важно. Кроме того будут автоматически отсекаться соседние несущие станций вещания. В этом смысле больше вовсе не обязательно значит лучше. Не забывайте однако, что ради усиления и затевался весь сыр-бор. Таким образом, антенна выбирается по периметру максимальной с обеспечением нужной избирательности.

Теперь главный вопрос: как определить емкость? Так, чтобы вместе с индуктивностью петли они образовали резонанс по известной формуле. Что касается определения параметров контура, то для него дана такая формула:

L = 2U (ln(U/d) - 1,07) нГн;

где U и d - длина витка и его диаметр. В чем здесь подвох? U = П d, следовательно, вместо их отношения можно было бы брать натуральный логарифм числа Пи. Ошибка ли это автора, сказать не беремся. Быть может, учитывается тот факт, что настроечный конденсатор отнимает часть длины, а также и усилитель… Емкость же находим по известной индуктивности из выражения для резонанса контура:

f = 1/ 2П √LC; откуда

С = 1/ 4П 2 L f 2 .

Статья 2. Магнитные антенны (magnetic loop):

Антенна - устройство для излучения и/или приёма электромагнитных волн путём прямого преобразования электрического тока в излучение (при передаче) или излучения в электрический ток (при приёме).

Магнитная антенна (magnetic loop) - это антенна, у которой излучение и прием электромагнитных волн осуществляется за счет магнитной составляющей, электрическая составляющая ничтожно мала и ею обычно пренебрегают.

(На форуме ОДЛР.ru в ноябре 2010 года шло обсуждение одной антенны - метёлка, для лампового приемника, с использованием балконного варианта. Я вставил свой пятачок, и получилась статья.)

И так попробую написать в стиле байка-быль.

Но у нас разговор об антеннах. Жил я тогда в военном городке Калининец, в простонародье "почтовое отделение Алабино". Каждый день по утрам, я на автобусе добирался до Голицино, на электричке доезжал до платформы Фили, далее на метро доезжал до Площади Ногина (сейчас Китай-Город). потом пешком до Покровского бульвара, в стены родной альма-матер. Вечером тот же маршрут, но наоборот. И только по пятницам было исключение из правил, была остановка в районе Фили.

Недалеко от платформы жил мой друг RA3AHQ , в миру он Болгаринов Александр (сейчас проживает в Марьино). Я брал пару "огнетушителей" и заходил в гости. У Александра был импортный трансивер фирмы Кенвуд "TS-450", по тем временам это было очень круто. Такие исключения из правил бывали практически каждую неделю, и только по пятницам. Вот однажды сидим мы, потягивая красенькое и крутим ручку верньера, слушаем разговоры радиолюбителей. Мое внимание привлекло необычное сооружение на подоконнике, я спрашиваю, вас из дас, а Саша и говорит, мол антенна это, называется магнетик луп (Magnetic loop) и показывает статью в журнале Радио № 7 за 1989 год, стр. 90, в разделе за рубежом. Одним словом, это та статья, что и привел Сергей Кашехлебов в обсуждении на форуме. Я приехал домой, у соседки выклянчил халохуп, и уже через два часа, я провел первую радиосвязь на 40 м с Питером, моя антена была смонтирована на дощечке, КПЕ прикручен винтиками к халохупу (дюраль не паяется). Это был мой первый опыт, после были и другие опыты, но об этом далее.

В 2000 году меня взяли на работу в одну фирму, которая занималась профессионально системами радиосвязи. Был один проект в Заполярье, выехали на испытания. Взяли с собой несколько типов антенн, это и традиционные треугольники, выполненные из антенного канатика, и спирально-штыревые, в основании у которых были автоматические антенные тюнеры (Icom AT-130) и одна конструкция ML (Magnetic loop), выполненная из коаксиального кабеля, оплетка ввиде гофра толщиной 30 мм. Диаметр излучателя был 4 м, закреплена антенна была на обыкновенной деревянной жерди с крестовиной, и приставлена к железному вагончику. Через определенное время выходим на связь, тестируем прохождение, составляем суточный график прохождения. И вдруг все пропало, в эфире только "белый шум", и ничего больше. Мне с базы по телефону говорят, что магнитная буря, и перерыв на неопределенное время. Я от скуки начал щелкать, переключать антенны на любительских диапазонах. Какое же было мое удивление, когда я услышал на 40 м работающих радиолюбителей. Я за микрофон и айда. У всех корреспондентов просил послушать еще две антенны, переключал на "дельту" и спирально-штыревую, а затем ML, на те антенны я не слышал ничего и меня тоже не слышали.

Позднее я уговорил коммерческого директора закупить в Германии пару антенн, хотел разных типоразмеров, но купили однотипные. В то время там было налажено производство и этим занимался Кристиан DK5CZ (царство ему небесное, замолчал ключ). Но люди и сейчас продолжают его дело. Так вернемся сюда. Немецкая конструкция была не практичная, диаметр излучателя 1,7 м, цельная, неудобная при транспортировке. В общем была изготовлена своя антенна, излучатель состоял из трех сегментов, материал АД-30 (я кусочек немецкой отвез на химический анализ), КПЕ был выполнен в виде бабочки и имел емкость от 170 до 200 пик, это позволяло перекрывать на передачу 3 любительскиз диапазона (160 м, 80 м и 40 м), при диаметре излучателя 4 м. Но это не главное, главное как работала эта антенна.

Все кто бывал у нас на коллективке наверное обращал внимание, что в непосредственной близости от радиостанции (300-500 м) полукольцом проходит три ЛЭП, одна из них 500 КВ. Так вот трескотня у нас по S-метру всегда 8-9 баллов. И вот когда я на крыше положил горизотально (на колышках высотой 1 м) ML, используя ее как приемную антенну, то.... Шумов НОЛЬ, и только полезный сигнал. Стали слышны станции, которые шли с уровнем 2-3 балла, и которые я никогда бы не услышал. Это было на 20 м диапазоне.

Второе. Наши гости подходя к школе видели на соседнем доме любительские антенны, это радиолюбитель, Александр, он любит участвовать в соревнованиях на КВ в однодиапазонном зачете, на 17-ти этажке 2 элемента Cushcraft 40_2CD, т.е. сидит себе на 40 м и всё, а у нас полный затык. На 40 м S-метр упирается в противоположную стенку, и на других бендах повыше не лучше. Так продолжалось несколко лет. И что вы думаете. Когда поставили ML по приему, так он работает в начале SSB участка, 7,045 Мгц, а мы в конце, 7,087 Мгц, мы его не ощущаем, как будто его нет.

Были еще испытания на реке Северная Двина. На теплоходе была смонтирована антенна ML (с диаметром излучателя 1,7 м - та самая - немецкая). Это было в конце мая, мы шли в низ по течению в районе г. Котлас, где-то в 3.00 на 40 м слышу работает на Латинскую Америку ER4DX, Василий. У него антенна в несколько элементов и "добрый" помощник. Я напросился в группу, и по S-метру принимал сигналы латино-американских станций на 7 баллов, и рапорт от них получал 7 баллов.

Да, кстати вот ссылка на сайт: сайт DK5CZ там все есть. И еще есть программка MagLoop4, позволяющая расчитывать магнитные рамки, которые могут выполняться ввиде круга, треугольника, квадрата, да вот ссылка, тестируйте сами: Программа для моделирования Magloop4 Если возникнут вопросы по пользованию программой, могу провести так сказать мастер-класс, или открытый урок. P.S. В качестве приемний антенны использовалась конструкция выполненная из медной трубки 10 мм (водопроводная) и конденсатор был переменный от лампового радиоприемника (настроенный один раз на средину диапазона). А в конце статьи выложу скан инструкции по ML.

Ответ одного из пользователей ОДЛР. Воодушевленный беспрецедентным академическим материалом Павла, вспомнил о спортивном снаряде (гимнастическом металлическом обруче), изготовленным знамениой ракетно-космической фирмой им.Хруничева и без надобности покоящимся за диваном... Решил поэкспериментировать на скорую руку... В течение часа ремесленных работ изготовил из нее антенну, изображенную на прилагаемых фото... Шунтирующий конденсатор (0,01 мкф) подобрал по максимуму и чистоте слабого полезного сигнала... Результат замечательный! Прием отличный! А если вынести конструкцию за пределы балкона, то лучшего и не нужно! Концепция верная! Очень доволен. Спасибо Павел! Тема стремительно продвинулась уже к обмену конкретными практическими результатами... .

Мой ответ. Александр. Все это хорошо, что вы сделали, но мне кажется это будет иметь такой же эффект, если вы поставите емкость в обыкновенный треугольник или квадрат, выполненные из обычной проволоки. Похоже конденсатор играет роль шунта или фильтр-пробки (мне так кажется). В ссылке на сайт DK5CZ приводится схематическая конструкция антенны MLoop. Она состоит из излучателя и петли возбуждения, их размеры соответственно равны 5:1, вот смотрите на рисунок. Петля выполнена из коаксиального кабеля, и она электрически не связана с излучателем (в моих конструкциях), и свой первый халохуп я делал именно так же. Но при других экспериментах вместо петли делалось гамма-согласование. В других случаях роль конденсатора выполнял воздушный зазор в месте распила излучателя, тогда периметр излучателя был равен половине длины волны, кстати это подтверждает и программа.

P.S. Мой знакомый экспериментировал с этими антеннами на диапазоне 145 Мгц, сделал двойную антенну, т.е. два излучателя, расположенные на одной траверсе (Если смотреть сверху, то конструкция похожа на два колеса на одной оси). Хашником контролировали. Результат о-о-очень интересный, я имею ввиду и диаграмму направленности. И в сравнении с многоэлементной антенной, эта конструкция не проиграла. Возвращаясь к конструкции самой антенны, это мое личное мнение, что именно система запитки антенны, будь то петля или другой вид и дает тот эффект, что в сигнале электрическая составляючая ничтожно мала и ею пренебрегают, т.е. присутствует в основном магнитная составляющая. Отсюда и название антенны - Магнитная рамка. Обратите внимание, что петля возбуждения выполнена специфически с разрезами.

Ответы пользователей. Павел, бывал у тебя не единожды, но вот антенным хозяйством не интересовался, а зря... Просвети народ, фото в студию, пожалуйста.

Поскольку в те времена не было цифрового фотоаппарата, то я пользовался "мыльницей". Кстати я забыл. Был еще один опыт использования. Я защищал диплом в ВИА как раз с применением антенн такого типа, диплом имел гриф "секретно", но думаю, что за давностью лет можно и сказать об этом, тем более есть одно фото, это фрагмент пояснительной записки при защите. Это было в мае 1990 года.

Затем подготовка к полевым соревнованиям "Радиоэкспедиция Победа". Апрель 2000 года, крыша школы (которая впоследствии стала испытательным полигоном). А это выезд под Волоколамск, к памятнику воинам-саперам (8-9 мая 2000 года) работали позывным RP3AIW. Это как раз антенна из кабеля "на кресте".

В сентябре 2000 года я уже был в Заполярье. На первом фото монтаж спирально-штыревой антенны с тюнером (9 м высотой, самодельная) и опечатка на надписи фотографии, не 2001, а 2000. В дали видна осветительная мачта, между двумя такими была смонтирована дельта (треугольник) с периметром 90 м. На втором фото - магнитная рамка, располагается горизонтально на расстоянии 80 см от железной крыши вагончика нефтяников.

Февраль 2001 года, опять испытания. Крыша школы. Антенна диаметром излучателя 4 м. Первая антенна, заказанная на производстве. В эфире я проводил эксперименты, как по расстоянию, так и в сравнении с другими типами антенн, поэтому был "популярен" в эфире и многие радиолюбители с удовольствием приезжали посмотреть и принять участие в этом процессе. Кстати на основном сайте, в гостевой книге есть отзыв одного из радиолюбителей.

Июнь 2001 года, испытания приемной антенны, я о ней писал, выполнена из медной трубки и перевернута (кондер внизу, вакуумный).

Июль 2001 года, на одном из объектов (на надписи фото тоже опечатка, не 2000, а 2001 год).

Август 2001 года. Получена антенна АМА-5, от DK5CZ. Рядом выполненная в России диаметром 1,7 м (видны болты на излучателе, в местах соединения сегментов) и "горизонтально" расположена диаметром 4 м (улучшенная, точнее усовершенствованная модель).

Июнь 2002 года. Плещеево озеро, слет радиолюбителей центральной части России. Привезли антенну диаметром излучателя 4 м, утановили возле палатки и сравнивали со всеми имеющимися у членов слета (а были и диполя и J-антенны, и треугольники).

Июль 2002 года. Река Северная Двина. Первоначально привезли антенну диаметром излучателя 4 м, но позднее заменили на антенну диаметром излучателя 1,7 м. Причина, не проходили по высоте под мостами.

В сентябре испытания с антенной диаметром излучателя 1,7 м на буксире "Лимендский комсомолец" (Лименда - это речка, впадающая в Северную Двину) в районе города Котлас.

Конденсаторы переменной емкости. Первое фото - это с антенны АМА-5, остальные нашего производства.

Были изготовлены автоматические тюнеры - точнее написана программа для однокристального процессора, команды которого управляют электромотором - поворотом конденсатора.

Появилась книжка инженера С.И. Шапошникова «Радиоприем и радиоприемники» из серии Библиотека радиолюбителя, издание Нижегородской радиолаборатории им. В.И. Ленина, 1924 год.

В данной книге есть раздел об антеннах, я его перепечатываю и выложу скан рисунка.

"Прием без антенн"

раздел "Прием без антенн"

Прием на рамки . Если на деревянную рамку, изображенную на рис. 27а, намотать некоторое количество витков изолированной проволоки, к концам которой присоединить переменный конденсатор С, то получится замкнутый колебательный контур, могущий колебаться волной, длина которой зависит от емкости С и самоиндукции L рамки. Такой контур, располагаеый в вертикальной плоскости и называемый приемной рамкой, обладает следующими свойствами:

Магнитные линии электромагнитной волны, пересекая вертикальные части витков, индуктируют в рамке вынужденные колебания, на которые можно настроить собственную волну рамки конденсатором С. Если к конденсатору С присоединить детекторную цепь, то на такую рамку можно принимать работу передатчиков.
Рамка обладает направляющим действием, т.е. будучи установлена, как показано на рис. 27, и настроена на приходящую волну, она лучше всего принимает сигналы в направлениях, указанных стрелками 1 и 2, т.е. волну, приходящую в плоскость рамки, и совсем не принимает волн, приходящих в направлениях 3 и 4, т.е. волн, приходящих перпендикулярно плоскости рамки. Таким образом, установив рамку в некотором направлении, при котором получается наиболее громкий звук, мы можем определить в каком направлении от нее находится передающая станция.

Рамки обладают своими достоинствами и недостатками. К первым относится их легкое устройство, малый размер, позволяющий устанавливать их дома, направляющее их действие и т.п. Главный недостаток их тот, что они воспринимают слишком мало энергии, так что детектор ими может принимать лишь на небольшие расстояния. Однако при работе с хорошим усилителем мощные передатчики принимаются посредством рамок на тысячи верст.

Приведем некоторые размеры рамок, считающиеся наивыгоднейшими. Рамка квадратная, со стороной = 70 см. Для волны 300 м кладется 4 витка; 600 м - 7 витков; 800 м - 10 витков; 1200 м - 14 витков; 1600 м - 20 витков; 2500 м - 40 витков, и т.д. Виток от витка укладываются на расстоянии одного сантиметра. Емкость конденсатора С должна быть около 1000 пф.

Рамки могут быть разнообразной величины и формы. Наиболее практичной считается рамка в виде ромба, поставленная на угол, рис. 27в.

(Ссылки на инфо из интернета)

Magnetic Loop Antennas - by PY1AHD (a superb loop site!) Бразилия.
Stealth ST-940B Mobile HF NVIS Magnetic Loop Antenna - by Stealth Telecom. Объединенные Арабские Эмираты.
HF LOOP AND HALF-LOOP ANTENNAS - by STAREC. Франция.
PA3CQR Magnetic loop antenna page - by PA3CQR. Нидерланды.
80m Frame Antenna - by SM0VPO. Швеция.

Размышления вслух

Если к проводнику приложить переменное электрическое напряжение, то электрические заряды в нем будут совершать поступательное колебательное, периодическое (туда-обратно) движение. Вокруг этого проводника в пространстве существует переменное эл.маг. поле как от любой классической антенны радиопередатчика.

А что будет, если все заряды этого проводника неким способом заставить двигаться не туда-обратно, а делать периодическое колебательное "тик-так" на месте, как маятник механических часов или по-другому танцевать твист на месте?

Будет в этом случае "что-то" переменное электромагнитное в пространсте от этого проводника с "тик-такающими" зарядами-электронами? Да, будет, но по свойствам совсем не такое как от "туда-обратно".

Если у электрофизиков нет никакой разницы в сознании между этими динамиками, то ЕН-антенна и вообще Нz радиосвязь так и останется чем-то нелепым, глупым, абсурдным и не приемлемым.

Предлагаю новую идею построения антенн.

Технические характеристики антенн:

полоса пропускания сотни Гц - тысячи ГГц (зависит от соотношения индукивностей соосных катушек);
максимальный уровень принимаемой мощности, не менее 10 кВт;
дальность установления радиосвязи не менее 1 млн км.

ВНИМАНИЕ . Соединять медный цилиндр (сплошной экран) с «массой-корпусом-землей» НЕЛЬЗЯ! Если очень хочется это сделать, то контакт должен быть ВНУТРИ цилиндра-экрана, около оси, перпендикулярной «плоскости Кулона» и вывод через отверстие по оси для выводов противофазных катушек. Ни в коем случае НЕ ДОПУСКАТЬ гальванических контактов с «массой-корпусом-землей» ВНЕШНЕЙ поверхности цилиндра-экрана. Желательно цилиндру-экрану делать изоляционное лаковое покрытие, во избежание таких внешних контактов.

ВНИМАНИЕ . Общая индуктивность равна L = L 1 + L 2 - 2 M (взаимная индуктивность). Если L 1 и L 2 плотно сдвинуты, то 2 M = L 1 + L 2. Результирующая индуктивность устремится к 0. Резонанс устремится в сантиметровый диапазон - индуктивности контактных соединений. При этом «плоскость Кулона» будет ярко выражена.

Если L 1 и L 2 далеко раздвинуты, то 2 M = 0 и общая индуктивность L = L 1 + L 2. Это может быть и СДВ диапазон. В этом случае «плоскость Кулона» размажется по пространству. Проще исчезнет или превратится в 0. Вот в чем большая трудность расчета индуктивностей ЕН-антенн.

Именно «плоскость Кулона» своими противофазными магнитными линиями от катушек и заставляет ТАНЦЕВАТЬ ТВИСТ электроны-заряды медного цилиндра, в результате чего электроны-заряды и «выстреливают» в пространство загадочным вектором Н z , на который типовые измерительные приборы не очень хотят реагировать. Приборы «не понимают» что надо делать, когда их датчики буравятся как шилом непонятным и неизвестным вектором Н z .

Между коллектором и эмиттером транзистора включен ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ резонансный контур («нагрузка»). Какой импеданс R + jX «видит» транзистор (лампа) в лице последовательного резонансного контура. Без долгих размышлений любой скажет R + jX = 0 на резонансе. Почему желательно выбирать последовательный резонансный колебательный контур? Общее напряжение на последовательном LC не выше напряжения источника питания. А вот по отдельности на L и C напряжения очень высокие на резонансе и зависят от добротности этих элементов. Другое включение не желательно. Хорошо известно чем может закончится для РАБОТАЮЩЕГО передатчика отключение обычной антенны - авария. Оригинальный сюрприз. Для работы вектором Н z передатчик загоняем вроде как в аварийный режим (уход в чистую реактивную мощность-энергию). Радиолюбители, настраивавшие ЕН-антенны, уже приходили в растерянность, что активная мощность передатчика исчезает как в «черной дыре».

Фундаментальная проблема

Постараюсь еще раз уточнить разницу между движущимся и изменяющемся эл.маг. полем. Возьмем опыт "тик-так" постоянного магнита. Колцевой постоянный магнит за стеной и он крутится на оси. Мы находимся с этой стороны стены и не видим крутится магнит на оси или остановлен, а это и есть информация. Полагаем, что с этой стороны стены в точке контроля, где хотим определять вращается или нет за стеной постоянный магнит величина магнитного поля застенного магнита составляет 0,001 Тесла. Крутится он или нет эта величина ПОСТОЯННА. Изменение магнитного потока dФ/dt=0 в данной точке. Колебательный контур или антенна, помещенные в этом месте на своих выходных клеммах всегда будут показывать 0.

Ничего не происходит крутится или нет магнит за стеной. Эти опыты прекрасно с контуром и проводниками описаны Э.Парселом в Берклеевском курсе физики.

Так как же быть? Как зацепить информацию - крутится магнит или нет, если входной контур и антенна не реагируют, поскольку нет изменения (движется, но не изменяется) величины маг. поля, которое и наводит в них э.д.с.? Фундаментальная проблема.

А решение есть и очень простое. Обыкновенная медная пластинка мгновенно чувствует движется или нет это постоянное магнитное поле. Если в ней происходит разделение эл. зарядов, то маг. поле движется, а если нет, то остановлено. Если происходит разделение зарядов, то в пластине и вихревые "токи Фуко" возникают. Значит поле двигается и обратное - если "токи Фуко" исчезли - поле остановлено. До плебейства примитивно, но вот здесь то мозги разбиваются на части и все извилины заплетаются.

КАК И КУДА ПОДКЛЮЧИТЬСЯ К "ТОКАМ ФУКО" в медной пластине, чтобы два проводка от пластины воткнуть в антенный вход простого приемника или усилителя. Вот тут профессиональные радиоэлектронщики начинают растерянно моргать глазами и искренне не понимать В ЧЕМ ДЕЛО? Вот почему обычная радиосвязь и эта в самом прямом смысле не видят друг-друга. Озадачьте своих знакомых радиоэлектронщиков таким вопросом, а можно и "СЗ" 160 человек. Решение, при всей кажущейся примитивности, представляет "фунт лиха".

Рис.1 . Линия мгновенной связи. Из статьи "Никола Тесла и мгновенная электрическая связь" в газете "Перекресток Кентавра" (http://www.enio.aaanet.ru/)

Пример для радиолюбителя

У вас найдется катушка со многими витками без сердечника - подойдет катушка от эл.маг. пускателя ПМЕ211 на 220 вольт. Подсоедините к ней тестер на милливольты. Какой-нибудь постоянный магнит, хоть от разбитого динамика у вас найдется. Поводите этим магнитом около катушки. Способы движения магнита меняйте (кручение, переворот и пр.). Тестер будет что-то показывать.

Можете все это опустить в корыто с водой (катушку в непромокаемый мешочек спрятать) и под водой магнит подвигать. Тестер опять будет что-то показывать. Что там по оси, а чего нет на это надо сейчас наплевать. Это уже из теории формирования диаграммы направленности действия. Зачем заранее "метать бисер", если для многих и это, что показывает возможность информационного взаимодействия под водой непонимаемая и неизвестная диковинка.

Не все так просто

В приведенной выше схеме упор делается на то, что есть постоянное маг. поле и некоторыми манипуляциями с ним можно передать информацию. Это вариант страдает весьма существенным недостатком: прецессирование постоянного (спинового) маг. поля вызывает много поступательной динамики. Деформация маг. поля носит в основном локальный характер и чем дальше от источника деформации, тем маг. поле сильнее остается недеформированным .

Для реализации мгновенной свзяи следует вторгаться в источник магнитного поля, в электрический заряд (электрон). Заставить электрон делать спиновое маг поле в нужном направлении и с нужными параметрами.

Действующая модель

В действующей модели у меня используется самый ширпотребовский карманный AM/FM приемник "TOLY".

Входная катушечка (2 витка), подключенная к клемме "антенна" с подстроечным конденсатором 4-15 пф намотана на ферритовом кольце 20 мм по периметру. Передатчик ЧМ -автогенератор с буферным каскадом для стабильности и прочих развязок на транзисторах КТ315. Модулируется мультивибратором "пищалкой" 1кгц тоже на КТ315. Магнит от динамика 5 вт. Катушка 2 витка внутри отверстия магнита с конденсаторо 4-15 пф. Сечение провода в катушках 1мм. При работе магнитное поле магнита от динамика "балансирует" как циркач на проволоке влево-вправо с частотой 100 мгц. Условная проволока проходит по диаметру постоянного магнита. Для КТ315 постоянный магнитик надо брать очень маленький.

Принципиальная схема внутренностей. Противофазные катушки намотаны на каркасе (пластиковая труба) диаметром 50 мм и высотой 20мм. Вся элементная база внутри этой трубы. Противофазные катушки (верхняя и нижняя) содержат по 3-4 витка проводом сечения 0,8-1,2мм. Малейшее изменение расстояния между катушками очень сильно изменяет общую индуктивность. Чтобы плоскость Кулона ярко выразить (это хорошо) надо катушки сближать, но тогда результирующая индуктивность полезет к нулю, соответственно и резонанс в СВЧ. Раздвинем катушки - индуктивность резко увеличится, но тогда плоскость Кулона «размажется» (это плохо). Хлопот настройка доставит много. «АНТЕННОЙ» является экран. На нем в плоскости Кулона эл. заряды делают «тик-так» или твист на месте. От такого танцевания твиста электронами в экране в пространство излучается СПИНОВОЕ эл.маг. поле. Его плохо принимают обычные антенны. Приемная «антенна» должна быть тоже противофазной резонансной катушкой в экране.

У меня в схеме реально сложилось будто мопедом толкают грузовик. И то хорошо, что магнит не от Серпуховского ускорителя элементарных частиц в паре с КТ315. В данном случае я наплевал на все оптимальные соотношения. Мне надо было проверить возможность радиосвязи в воздухе и под водой. Эта конструкция заработала.

Без постоянного магнита даже с маленькой штырем-антенной радиосвязь из под воды не прошла, что и без того было ясно и известно. Вот сейчас сразу две разные радиоэлектронные конторы делают опытные образцы передатчиков на оптимальных пропорциях-соотношениях. Я им активно подсказываю. При одной конторе (НПО "Балтиец") состоит мой бывший коллега по ВНИИРА Володя Питулин с которым мы и наши другие разрабатывали навигационный бортовой радиопередатчик (6Ггц, 5см) для беспилотной посадки "Бурана". Профессионал он в области радиосвязи очень высокого класса, но некоторых моментов магнитной связи не понимает, хоть бьюсь сним уже 8 месяцев.Не укладывается в голове, что постоянное магнитное поле имеет бесконечные размеры и трястись начинает сразу всей своей бесконечной размерностью.Увиденное в действии через воду его сильно встряхнуло - запросто заглянул в завтрашний день.

Вариант исполнения с ламповым выходным каскадом (предложено Алексеем access (at) nextmail.ru )

Красным цветом выделен ни к чему не подсоединенный медный цилиндр, внутри которого находится мост Н.Киселя с катушками, расположенными на оправках. Синим цветом обозначена обкладка конденсатора распределенной емкости. (Распределенная емкость - между синей обкладкой,красным цилиндром и катушками, намотанными на цилиндрических каркасах в несколько витков вблизи от стенок цидиндра). При такой запитке постоянный ток не должен присутствовать на мосте, он отсечется анодными дросселями.

Вариант 2

Научная база

Научная публикация "Структура эл.маг. поля-волны динамического электрона (массы-заряда)". Там 11 страниц голой математики (крутеж уравнений Максвелла).

Скачать в формате PDF (230 кб)

Такой структурный векторный еж выплыл. Один магнитный вектор уже в математической записи проигнорировал скорость света, а отсюда и его "странные" свойства. На его свойствах и построена действующая для проверки модель радиосвязи. Вторая контора на базе ЛЭТИ. Ох, как здесь "когти рвут" в этом направлении. Кстати, у меня сокровенное желание отключить табельные антенны от какого-нибудь радионавигационного комплекса (дальномера) и подключить постоянные магнитные. Какую дальность он намеряет? Вот чепуха должна посыпать!

Заключение

Нz радиосвязь новое неизвестное направление. Исследовательских, экспериментальных работ на этом пути хватит на всех желающих и еще останется. К примеру, Н z радиосвязь может работать под землей, под водой. ЕН-антенны не надо ставить на железную опору. От этого полоса пропускания будет очень узкой. Желательно применять пластик или алюминий. В этом случае полоса пропускания превосходит типовой штырь. Все вышеизложенные «внимания» лишь маленькая часть, как говорят «на вскидку», для начального понимания, что с классической теорией антенн в данном случае НЕЧЕГО делать и не надо уподобляться Митрофанушке, чтобы ее «приладить» к Н z радиосвязи.

Литература

Официальный сайт конгресса www.physical-congress.spb.ru
http://new-idea.kulichki.net/articles.htm в разделе "Философия".

Советую попробовать, не пожалеете! Удачи и 73 !!!

Уменьшенные магнитные рамочные антенны сравнительно редко используются радиолюбителями Ham-radio. Однако при своих недостатках, таких как, малое КПД, и узкая полоса пропускания, они имеют ряд своих достоинств. Это возможность пространственной и частотной селекции радиосигнала, т.е. ориентирование антенны по максимуму полезного сигнала или по минимуму сигнала помехи. Выделение полезного сигнала методом отстройки по частоте, а также ее малые геометрические размеры относительно длины волны. По этому наибольшее распространение рамочные антенны получили в качестве приёмных антенн радиопеленгаторов и радиовещательных приёмников, работающих в диапазонах длинных, средних и коротких волн.

Такие антенны используются чаще всего в походных условиях, и могут перестраиваться по диапазону с трехкратным изменением по частоте. КПД антенны зависит от ее геометрических размеров относительно длины волны, см. рис. 1.

Такую антенну применяют и в качестве передающей. При малых размерах рамки амплитуда и фаза колебаний тока, протекающего в рамке, практически постоянны по всему периметру. Максимум интенсивности излучения соответствует плоскости рамки. В перпендикулярной плоскости рамки, диаграмма направленности имеет острый минимум, а общая диаграмма рамочной антенны имеет форму «восьмёрки».

Напряжённость электрического поля Е электромагнитной волны (В/м) на расстоянии d (??3) от передающей рамочной антенны, вычисляется по формуле:

где:
I — ток в рамке (А); n — число витков; d — расстояние (км);
S — площадь рамки (м.кв); ? — рабочая длина волны (м);
Cos ? — угол между плоскостью рамки и направлением на рассматриваемую точку.

ЭДС E , индуктируемая в приёмной рамочной антенне, вычисляется по формуле:

где:
n — число витков;
S — площадь рамки;
E — напряжённости электрического поля в наблюдаемой точке;
Cos ? — угол между плоскостью рамки и направлением прихода волны.

Восьмерочная диаграмма направленности рамки позволяет использовать ее минимумы диаграммы с целью отстройки её в пространстве от близко расположенных помех или нежелательного излучения в определенном направлении в ближних зонах до 100 км.

Устройство антенны классическое, и изображено на рис. 2, она состоит из открытого колебательного контура в виде развернутой индуктивности, настраиваемой конденсатором С в резонанс. По сведениям DK5CZ полоса пропускания с увеличением частоты настройки увеличивается также в три раза и по уровню 0,707 имеет полосу пропускания от 3 до 30 кГц. При изготовлении антенны, требуется соблюдение соотношений диаметров излучающего кольца и витка связи D/d как 5/1, он изготавливается из коаксиального кабеля, находится в непосредственной близости от излучающего кольца в противоположной стороне от конденсатора, и выглядит как на рис. 3.

Поскольку в излучающей рамке протекает большой ток, достигающий десятки ампер, рамка в диапазонах частот 1,8-30 МГц изготавливается из медной трубки диаметром порядка 40-20 мм, а конденсатор настройки в резонанс не должен иметь трущихся контактов. Его пробивное напряжение должно составлять 10 кВ при подводимой мощности до 100 Вт. Диаметр излучающего элемента зависит от диапазона используемых частот и рассчитывается от длины волны высокочастотной части диапазона λв, где периметр рамки Р = 0,25λв.

Расширяем полосу пропускания рамки и увеличиваем КПД

Единственная возникающая проблема всех укороченных рамочных антенн, это узкополосность. В диапазоне 180-160 м при добротности антенны 200…250, полоса пропускания по уровню 0,707 составит около 6 кГц, что является большим недостатком при перестройке частоты радиостанции. Перестройку антенны в пределах диапазона можно осуществить и дискретно, при помощи реле и набора конденсаторов постоянной емкости.

Расширить полосу пропускания рамочной антенны и повысить эффективность ее работы, можно применив несколько аналогичных антенн, которые расположены таким образом друг относительно друга, чтобы между ними существовала магнитная связь. А это значит, что рамки должны быть параллельны друг другу. При этом достаточно запитать только одну антенну, а остальные будут расширять полосу пропускания всей системы, и увеличивать уровень сигнала примерно на 3 дБ. На рис. 4а показана АЧХ одиночной рамочной антенны, на рис. 4б — АЧХ двух (или нескольких) таких антенн.

Рамки должны иметь одинаковые геометрические и электрические параметры и устанавливаются параллельно друг другу на расстоянии не более диаметра рамки. Расстояние определяется необходимой полосой пропускания без ущерба в добавочном усилении. Петля связи устанавливается на любую из рамок, так, что вторая работает самостоятельно. Рамочная антенна работает еще лучше, если их установлено три, т.е. одна в средине, а две дополнительные размещаются на расстоянии половины диаметра рамки с обоих сторон в одной плоскости.

Если радиолюбитель испытывает затруднения во вращении такой конструкции, то можно использовать принцип гониометра и разместить рамки перпендикулярно. Тогда необходимо вращать только петлю связи. Получится почти пеленгатор.

73! UA9LBG & Радио-Вектор-Тюмень