Хвильовий канал з розрізним вібратором

Антена Яги, яка не потребує настройки

UA9OS!
Писанов Віктор Миколайович

Оказивется. можна створити хвильової канал, н е вимагає настройки. Більшість описів антен «хвильової канал» (Яги) передбачають пристрій, що Гамма або Омега, оскільки передбачається, що антена має хвильовий опір МЕНШЕ хвильового опору лінії живлення, в якості якої зазвичай використовується коаксіальний кабель 50 або 75 Ом.

Показання на Fig.1 посилення дається для антени у відкритому просторі. В реальних умовах за рахунок впливу землі у антени формується
пелюсткова діаграма спрямованості (Fig. 4)
Fig.4, "> котой крім іншого залежить від висоти підвісу антени над землею. Ми будемо мати на увазі висоту підвісу дорівнює одній довжині хвилі.

Відзначимо, що значення коефіцієнта посилення в реальних умовах значно більше, ніж у вільному просторі (в нашому випадку 14,1dBi
для ант R3 = 12,5), в той час як різниця в посиленні у трьох наших антен в основному зберігається (Fig.5, Fig.6)

Fig.6 ">. Якщо приріст від 6.9 до 8.5 dBi здається великим, то в реальних умовах різниця між 12.5 dBi (ант R3 = 50) і 14.1 dBi (R1 = 12,5) вже не здається такою вже значною. Істотним є то, що кут підйому головної пелюстки для всіх трьох антен залишається тим же, 14 градусів. При цьому антена №3 з R = 50 Ом краще узгоджена на краях діапазону, і тому краще «приймає» потужність від передавача.

Тепер скористаємося програмою YO (Yagi optimiser), щоб подивитися властивості антен при далеких зв'язках. Будемо вважати, що далекі зв'язку проводяться при вугіллі випромінювання 5 градусів до горизонту, як і прийнято за замовчуванням в програмі, хоча це значення можна змінювати. Згадаймо також, що всі наші три антени мають максимальне випромінювання під кутом 14 град. Посилення антен 1, 2 і 3 на вугіллі випромінювання 5 град відповідно рівні 4.38 dBd. 4.96 dBd і 5.79 dBd. Якщо різниця в посиленні між антенами 1 і 3 у вільному просторі сотавляет 1.66 dBi. а при висоті підвісу рівній l вона становить 1.61 dBi. то на вугіллі 5 град вона зменшується до 1.41 dBd. Можна припустити, що просто розрахунки не надто вже точні, але тенденція все ж в простежується: при роботі з далекими кореспондентами приріст посилення за рахунок зміни довжини елементів менше, ніж зазвичай вказується в характеристиках антени, тобто посилення у вільному просторі.

Підсумовуючи вищевикладене можна сказати, що посилення антени не є єдиним або головним критерієм її якості, при цьому маються на увазі варіанти антен з однаковим числом елементів і однаковою довжиною траверси.

Іноді вжнимі властивостями вважаються широкополосность і мінімізація перешкод телебаченню.

Для антени з розрізним вібратором можна запропонувати пристрій, що для деяких фіксованих значень хвильового
опору, а саме, для 37.5 Ом і 25Ом. Пристрій являє собою два последлвательно з'єднаних відрізка кабелю (Fig.7)
довжиною "> l / 12 (електрична довжина, а не фізичні розміри). Близький до антени орезок кабелю має хвильовий опір лінії живлення (у нас 50 Ом), а наступний відрізок - сорпотівленіе антени, тобто 37.5 або 25 Ом. такі опору можна отримати поєднуючи два шматки кабелю паралельно: 75/2 = 37.5 або 50/2 = 25. Пристрій компактне, не вимагає настройки і легко захищається від атмосферних впливів.

Існує два варіанти Яги: з елементами ізольованими від траверси і з неізольованими елементами. В останньому випадку програма Quick Yagi може внести поправку на довжину елементів. Правда, розрізний вібратор обов'язково ізолюється, інакше він стає «нерозрізним».
Підсумовуючи сказане вище можна рекомендувати таку процедуру проектування і побудови антени. 1. Задаємося кінцевою метою: яку антену нам треба.
- а. широкосмугова антена, що охоплює як SSB, так і телеграфний ділянки діапазону. При цьому у нас немає бажання (або можливості) опускати антену для підстроювання. Тоді найкраще підійде антена з хвильовим опором 50 Ом і невеликим посиленням.
- б. є можливість опускати антену для підгонки в разі відхилення від заданих параметрів. Тоді задаємося опором 35 Ом із середнім коефіцієнтом посилення.
- в. нам потрібна узкополосная антена для телеграфного ділянки з максимальним посиленням. Задаємося опором 25 Ом з досягненням високого коефіцієнта посилення.
2. Скільки елементів повинна мати антена? Якщо довжина траверси (буму) менше 0,4 довжини хвилі, то немає сенсу робити більше 3 елементів. Якщо задаємося опором 50 Ом, то відстань "Рефлектор-вібратор" краще взяти не менше 0,15 дл. хвилі, а при R = 25-35Ом краще взяти поменше.
3. Запускаємо програму в режимі автоматичного або ручного проектування з заданою кількістю директорів (можна з кількістю "0" для двох елементів).
4. Запускаємо режим оптимізації щодо посилення. Отримаємо резултат з опором 27-35 Ом.
5. Включаємо оптимізацію ширини смуги з параметром "широка". Опір злегка підвищиться.
6. Приступаємо до ручного редагування розмірів антени для досягнення ТОЧНОГО значення бажаного опору. Варіюємо розмірами рефлектора і дирекор (директорів), а також і відстанями, періодично перевіряючи отриману діаграму спрямованості і криву КСВ. Можна спроектувати кілька антен з однаковим опором і після порівняння інших показників вибрати кращу.
7. Після виготовлення і установки вимірюємо опір. Якщо воно відповідає проектному. то більше нічого перевіряти не треба, всі інші параметри також вийдуть. Якщо опір відрізняється від розрахункового, треба змоделювати на комп'ютері, на скільки потрібно змінити довжину директора (і якого директора, якщо він не один). Зазвичай це незначна величина. Ніяких налаштувань придушення і посилення робити не треба, це може тільки погіршити параметри антени.

Антена з розрізним вібратором може використовуватися на частотах, відмінних від її резонансної частоти. Найпростішим способом є просто підстроювання П-контура передавача. При цьому звичайно не слід очікувати максимальної віддачі, та й перешкоди телебаченню цілком можливі. Однак для деяких сполучень F (ant) + F (tx) можна отримати непогані результати. Напрмер. антена для 18.1 МГц працювала без перешкод ТВ на частоті 24,9 МГц і гірше на 21 МГц. Але цей спосіб неприйнятний для сучасних трансиверів, незважаючи на наявність тьюнера - НЕ
варто ризикувати! Можна домогтися на виході передавача КСВ не більше 1,5 шляхом підключення до кабелю короткозамкнутого шлейфу (Fig. 8)
довжина "> l / 2 за вирахуванням половини довжини розрізного вібратора

Тут l - довжина хвилі, на яку хочемо перебудувати антену;

L1 - половина довжини вібратора перебудовується антени.

Відстань до точки підключення можна розрахувати по номограммам, представленим у Ротхаммеля для короткозамкнених шлейфів.

Можна застосувати внесений тьюнер з великим діапазоном перебудови імпедансу.

Якщо ми перебудуємо антену для 28 МГц (її випромінюючий елемент) на частоту 24,9 МГц, то її рефлектор тепер буде працювати як директор, і максимум випромінювання буде в зворотному напрямку того, яке було на 28 МГц.

на Fig.9
Fig.9 "> Fig.10" > той же для антени R = 12,5 Ом.

N o changes - без змін

Натискаємо W і отримуємо остаточний проект антени зі значенням реактивної складової 0.

Тепер можна записати ці дані через клавішу F 1 (file):

G et saved files - викликати файл з збережених

S ave this file - зберегти цей файл

P rint this file - распечататьетотфайл

D elete a file - удалітьфайл

Enter a FILE name (8 letters max) 20M3ELE (мизадаёмімя20 м3 еле)

У нижньому вікні з'являється ім'я файлу і можливість скасувати шляхом натискання Esc

Тепер ми можемо відредагувати дані вручну, наприклад, щоб підігнати опір під 50 або 25 Ом. Чи можемо змінювати довжини директора і рефлектора, а також змінюючи відстані. При цьому можна кожного разу дивитися не тільки числові значення посилення і придушення, а й криві КСВ, посилення і придушення в залежності від частоти. Можна зберігати різні варіанти і потім вибрати з них бажаний, або ж просто поспостерігати вплив різних параметрів на властивості антени.

Набираємо в віконечку рефлектора 10.8 "Enter", в віконці директора 9.4 "Enter" Отримуємо:

Input Impedance 51 + j 0.5 Ohm

Щоб прибрати реактивну складову 0,5 Ом робимо оптимізацію, для чого натискаємо F 4 і з'являється підменю:

B andwidth - ширина смуги

D riven element - активний елемент

G ain / FB / Pattern - посилення / придушення / діаграма

Натискаємо "D" і програма змінює довжину активного так, що j = 0, а опір 50,9 Ом чисто активне (на даній частоті)

Натискаємо F 3 і дивимося діаграму в гір площині (на даній частоті)

Натискаємо Esc і повертаємося в меню.

Натискаємо F 6 і отримуємо таблицю параметрів в залежності від частоти

Внизу бачимо рядок команд:

P.print (друк) G: graph (графіки) B: BWplot (ДН від частоти) Esc: exit

Натискаємо G і отримуємо суміщений графік КСВ, посилення і придушення в залежності від частоти.

Розберемо ще опцію F 2.

C hange to Ft / In - змінити метри на фути / дюйми

F ed element options - параметри активного елемента

S caler - масштабування (за діапазонами)

E lement compensation - компенсація елементів (якщо не ізольовані від траверси)

S imple dipole - простий диполь

F olded dipole - петлевий вібратор

E xit no change - вихід без змін

Можна вийти з програми і запустити файл QYUTILS. EXE. Там розрахунок гамма-согласователя, хоча я не пробував його, так як вважаю за краще розрізний вібратор, який виключає реактивні елементи типу конденсаторів і знижує перешкоди ТВ.

Ну, вобщем пробуйте різні режими. Програма написана дуже грамотно і стійка до нестандартних ситуацій. Після невеликої практики зрозумієте, що вона в 10 разів легше, ніж ММАНА і дає в 10 разів точніше результат.