Рассматривается модель антенны проволочная Uda-Yagi (Волновой канал) 2 элемента по схеме W+D. Расстояние между элементами 0.1 λ. Модель оптимизирована по КСВ.
Внешний вид модели:
Размеры модели для MMANA-GAL:
Директор 10.07 метра
Вибратор 10.64 метра
Траверса 2 метра
Основные параметры на центральной частоте:
Частота 14.15
КСВ 1.02
R 49.51 Ом
jX -0.9 Ом
Ку 1 (коэффициент укорочения принят за 1)
Высота средней точки антенны, 3 метра
Теоретические графики, по модели MMANA-GAL (MININEC):
Комплект антенны:
1. Штанга верхняя складная с резинкой и центральным крепежом;
2. Штанга нижняя складная рассыпная;
3. Директор из двух частей по 5.035 М с винтом, планкой растяжки, крепежами поводками;
4. Вибратор из двух частей по 5.32 М;
5. Плата симметрирования/согласования с BNC;
6. BNC длинный провод 5-10 М, 50 Ом;
7. Два зажима крокодила с кольцами для СУ;
8. Зажим черный с кольцами;
9. Гайки и шайбы в составе СУ;
10. Набор подборных емкостей;
11. Набор подборных индуктивностей;
12. Веревка 20М;
13. Веревки 2 шт по 10М.
Инструменты:
1. Пассатижи;
2. Отвертка плоская;
3. Скотч;
4. Веревочки, хомутики, проволочки стягивания.
Порядок установки антенны:
1. Закинуть 20М веревку через ветку высотой не менее 5М;
2. Собрать верхнюю штангу;
3. Привязать веревку к центру верхней штанги;
4. Собрать нижнюю штангу, фиксируя колена скотчем;
5. Прикрепить директор к заостренным концам штанг, защелками поводков за кольца;
6. Прикрепить вибраторы к толстым концам штанг, максимально близко к кольцам с помощью проволочек-стяжек;
7. Прикрепить центральные части вибраторов к плате симметрирования-согласования (СУ);
8. Соединить белой веревкой стяжения центр директора с отверстием платы СУ;
9. Подключить кабель удлинитель к BNC на СУ;
10. Поднять антенну проводом 20М на рабочую высоту;
11. Привязать веревки 10М к кольцам нижней штанги;
12. Привязать веревки 10М к деревьям или к камням ориентируя полотна антенны, так чтобы директор был не ниже вибраторов. Нижняя точка полотен должна быть на высоте около 2М.
Порядок испытаний антенны:
1. Подключить к кабелю анализатор антенный;
2. Определить частоту минимального КСВ (Район 13…14 МГц);
3. Снять показания R/jX/КСВ на Fр и Fр ± 100 кГц;
4. Ожидается пониженная частота Fр = 13750 кГц. Вычислить коэффициент укорочения используя модель с Fp=14150 кГц (ожидаемое значения Кук=0.98) вычислить ε изоляции проводников по MAA_NEC (модель !WYagi-simm-opt-DIR-3-KSV-.maa);
5. Укоротить все проводники с учетом Кук;
6. Повторить проверку антенны. Убедится в наличии Fр в районе 14100…14150 кГц.
7. При КСВ более 1.5 выполнить подстройку реактивностями СУ;
8. При R>50 емкость подключать параллельно лучам;
9. При R<50 емкость подключать параллельно выходу кольца симметрирования (R<50 означает больший F/B и более острую настройку);
10. L подключается последовательно;
11. Найти минимальное значение КСВ, записать R/jX/КСВ;
12. Изготовить симметричную накладку СУ, с установленными индуктивностями L/2 + L/2 и емкостью из опыта;
13. Повторить испытания, убедится в схожих значениях R/jX/КСВ;
14. Повторить испытания подняв/опустив антенну на 1 метр. Убедится, что КСВ не более 1.5. (Рост высоты на 1 м, сдвигает резонанс влево на 100 кГц.или требует укорочения элементов) Для Inv-V все наоборот;
15. Проверить параметры антенны от 14000 до 14300 кГц;
16. Рабочие испытания с поворотом полотен на 180 градусов и оценкой отчетов скиммеров (телеграф).
Первый вариант был изготовлен по Ку = 1, и ожидалась пониженная частота минимума КСВ, Fр = 13.75 МГц.
Первое измерение: высота верхней точки 5м, нижней 1м (16.05.2021)
Минимум КСВ в области 12.9…13 МГц
Второе измерение: высота верхней точки 6м, нижней 2м
Минимум КСВ на 13 МГц
Моделирование показывает, что с увеличением высоты подвеса минимум КСВ смещается влево.
Измерения показывают, что минимум КСВ в изготовленном образце на частоте 13 МГц, против ожидаемого с Ку=1, 14.15 МГц или с Ку=0.98, 13.75 МГц!
Требуется учесть коэффициент укорочения провода в изоляции. Оценка по книге К.Ротхаммеля. Антенны, Рис. 1-7 показывает для тонкого и длинного проводника без изоляции Ку стремится к 0.98. Изоляция, дополнительно уменьшает Ку.
Оценим Ку для полученной антенны.
1 Метод. Диполь для частоты 14.15 МГц имеет длину 10.593 М, диполь для частоты 13 МГц имеет длину 11.53. Отношение длин дает Ку = 0.918
2 Метод. Пропорционально увеличиваем длины вибратора и директора в модели, до получения частоты минимума КСВ в районе 13 МГц.
|
МГц |
Ку |
1/Ку |
|
12.8 |
0.9 |
1.11 |
|
12.9 |
0.91 |
1.098 |
|
13.1 |
0.92 |
1.086 |
|
13.2 |
0.93 |
1.075 |
Оцениваем изменение размеров и выбираем ближайшее и меньшее укорочение с Ку = 0.92.
Дорабатываем длины вибратора и директора по алгоритму:
Половина директора: 5.035 > 4.63 м, отрезаемая часть = 0.4 м
Половина вибратора: 5.32 > 4.89 м, отрезаемая часть = 0.42 м
(моя антенна состоит из 4 частей, каждая из которых укорачивается по данной методике)
Измерения антенны после доработки, 19.05.2021
Первое измерение: высота верхней точки 5м, нижней 1м
Направление максимума антенны - ССЗ
Минимум КСВ на 14.3 МГц
Домашний маяк принимается как S7. Маяк расположен в 4 км к ЮВВ от антенны, 50 мВт, LW 40М.
Второе измерение: высота верхней точки 5м, нижней 1м
Направление максимума антенны - В
Минимум КСВ на 14.7 МГц
Домашний маяк принимается как S8.
Третье измерение: высота верхней точки 5м, нижней 1м
Направление максимума антенны - З
Минимум КСВ на 14.8 МГц
Домашний маяк принимается как S6.
Проверка по телеграфным скиммерам.
Отправлялось 3 посылки CQ CQ с двухкратной передачей позывного сигнала, мощность 5 Вт.
Результат:
|
Время, z |
Скиммер |
Частота |
дБ |
Фронт антенны |
WPM |
|
7:53 |
RN4WA |
14063.5 |
12 |
ССЗ |
16 |
|
7:53 |
TF4X |
14063.5 |
9 |
ССЗ |
16 |
|
7:53 |
OH6BG |
14063.6 |
21 |
ССЗ |
15 |
|
8:14 |
RN4WA |
14063.3 |
8 |
В |
16 |
|
8:14 |
TF4X |
14063.2 |
17 |
В |
16 |
|
8:16 |
SJ2W |
14063.3 |
6 |
В |
15 |
|
8:36 |
IK4VET-1 |
14067.5 |
7 |
В |
16 |
|
8:37 |
SJ2W |
14067.5 |
6 |
В |
16 |
|
8:37 |
UA4M |
14067.5 |
7 |
В |
16 |
|
8:46 |
RN4WA |
14067.5 |
15 |
В |
17 |
|
8:57 |
OH6BG |
14067.5 |
8 |
В |
17 |
|
8:57 |
RN4WA |
14067.5 |
21 |
В |
17 |
|
9:08 |
RN4WA |
14067.1 |
16 |
З |
18 |
|
9:08 |
HA7GN |
14067.1 |
9 |
З |
18 |
|
9:14 |
RN4WA |
14067.1 |
16 |
З |
16 |
|
9:14 |
SM7IUN |
14067.1 |
4 |
З |
16 |
|
9:19 |
DL0LA |
14062.5 |
14 |
З |
17 |
|
9:26 |
RN4WA |
14067 |
14 |
З |
19 |
|
9:26 |
DL0LA |
14067 |
14 |
З |
19 |
|
9:27 |
HG8A |
14067 |
4 |
З |
18 |
|
9:27 |
OH6BG |
14067 |
15 |
З |
18 |
Сравнение по отчетам скиммеров получилось малоинформативным, мало спотов,
возможно причина в летнем "ближнем" прохождении. Итак, скиммер OH6BG, отмечен синим показал цифры близкие к теории, лучшие показания для ориентации ССЗ 21 дБ, слабо при восточной 8 дБ, и среднее 15 дБ при западной ориентации. Западные станции, отмечены зеленым, проявились при ориентации антенны на запад.
Проведено 1 QSO с R4SAR 8:20z, Восток, 579 мне, 559 ему
Проверка по датчику поля:
На расстоянии примерно 5 м от центра антенны произведем измерение поля к фронту и тылу антенны.
Используя квадратичную характеристику датчика поля [10*LOG10(U1/U2)], оценим F/B вблизи антенны для мощности 1 Вт, и 5 Вт.
|
Фронт на восток |
|
|
|
|
|
Сторона |
U1,U2, мВ |
|
|
дБ |
|
З |
5 |
|
|
|
|
В |
8 |
|
F/B |
2.0412 |
|
З |
4 |
|
|
|
|
В |
30 |
|
F/B |
8.750613 |
Полученные значения показывают направленность к фронту антенны от 2 до 8 дБ.
Фото:
Верхняя штанга (траверса)
Нижняя штанга (траверса)
Подвес антенны (ССЗ/ЮЮВ)
FT-817, АА-340UP, датчик поля
Выводы:
-Антенна обладает направленностью. Сигнал маяка, принятый в прямом направление оценен как S8, с тыла как S6, т.е. F/B около 12 дБ.
-Может быть достигнут минимум КСВ на центральной рабочей частоте вплоть до КСВ = 1.1
-Хорошим результатом можно считать достижение КСВ уровня 1.5 на центральной рабочей частоте.
-В данной модели, оптимальной по КСВ не требуется дополнительное применение СУ в точке питания. при этом Ga(10°) = -2.8 дБи (NEC-2), F/B(10°) = 20.4 дБ (NEC-2), Ga(20°) = 2.4 дБи (NEC-2), F/B(20°) = 18 дБ (NEC-2)
-При создании модели, оптимальной по Ga и отчасти F/B приведу значения для тех же зенитных углов:
Ga(10) = -1.7 дБи, F/B(10°) = 8.11 дБ, Ga(20°) =3.4 дБи, F/B(20°) = 8.6дБ (все по NEC-2), при этом, Импеданс становится 8+j26 (MMANA), что требует согласования от устройства симметрирования параллельно L=0.3 мкГн и последовательно к каждой части вибратора С = 500 пФ. Рабочая полоса при этом такой антенны получится очень малой (менее 100 кГц), что приведет к сложности начальной настройки и дальнейшей перестройки при работе на всем диапазоне.
- Отмечу, что диполь на высоте 3 м даст усиление Ga(10°) =-6.73 дБи, Ga(20°) =-1,4 дБи, это почти на 3.8 дБ меньше.
-Рабочая полоса антенны по уровню КСВ 1.5, для центральной частоты 14.7 МГц составила 0.5 МГц, что полностью обеспечит работу на всем диапазоне 20М.
-Нет соответствия теоретических графиков R+jX, измеренным прибором АА-340UP.
-Есть соответствие теоретического графика КСВ, измеренияю прибором АА-340UP.
-Методики определения Ку не работают, реальный Ку ближе к 1, чем полученный по оценкам моделирования (0.92).
-Необходимо корректировать длину полотен в сторону увеличения длины.
Продолжение статьи: http://lavrinenkov.blogspot.com/2021/05/20-2-wire-uda-yagi-20m-second-part.html
Третья часть статьи: http://lavrinenkov.blogspot.com/2021/06/20-3-wire-uda-yagi-20m-thrid-part.html
Видео зарисовка:
Материал подготовил:
Лавриненков Игорь / R2AJA
Комментариев нет:
Отправить комментарий