a má tento průběh SWR

Anténa pro 12 m vyzařuje takto

a má tento průběh SWR

Vidíte, že ani jedna z antén není nijak špičkově nastavena a určitě by se daly nastavit lépe. Experiment začneme tím, že ráhna antén dáme na společný stožár (patrové uspořádání) a každou z antén budeme samostatně napájet svým napáječem. Začneme s výškou 15 metrů a v této výšce bude větší anténa. Menší anténu vysuneme na trubkovém stožáru o další 2 metry výše.

Pak budeme postupně snižovat výšku vyšší antény tak, aby byla jen o jeden metr výše a při dalším nastavování již jen o 50 cm výše. Vždy v nové konfiguraci nastavíme geometrii obou antén tak, abychom měli SWR maximálně 1.5 a vygenerujeme proudové schéma, podle kterého nastavíme proudy v prvcích a vyzařovací diagram, který takovému nastavení odpovídá. Podle proudového schématu nastavíme reálné antény, u kterých zkontrolujeme hodnoty impedancí. Vyzařovací diagramy pro jednotlivé konfigurace jsou na obrázcích.

obrázek nahoře, MOXON 12 m je 2 metry nad

obrázek nahoře, MOXON 12 m je 1 metr nad a bylo provedeno nastavení SWR, "zadařilo" se nastavit SWR=1.1

obrázek nahoře, MOXON 12 m je půl metru nad a bylo provedeno nastavení SWR, opět se "zadařilo" se nastavit SWR=1.1, a anténa vyzařuje jako nedobře nastavený dipól, ale je lépe přizpůsobená, SWR není 1.3 :-)

Všimněte si, že SWR, které se podařilo nastavit je lepší, než předpokládaných SWR=1.5. Ale o to horší jsou vyzařovací diagramy horní antény pro 12 metrů. Vidíte, že tato anténa vyzařuje stejně, jako rotační dipól a ještě nám ovlivňuje anténu spodní. Nic s tím nenaděláme, museli bychom udělat úplně jiný návrh, ale to už by nebyl MOXON. Pro úplnost uvedu ještě diagramy spodní antény pro 17 metrů.

obrázek nahoře, MOXON 17 m je půl metru pod druhou anténou a bylo provedeno nastavení SWR, opět se "zadařilo"  nastavit SWR=1.1 a vyzařování antény je téměř stejné, jako bylo vyzařování této antény, když byla na stožáru samostatně

Měl bych udělat nějaké dílčí závěry:

1. Antény MOXON nelze jednoduše "dát do sebe". Musel bych použít jiné metody návrhu než použít jako počáteční podmínku řešení dvě samostatné antény MOXON, navržené pro impedance 50 Ohmů.

2. Kompromis, který spočívá v tom, že je dáme nad sebe a ve vzdálenosti 2 metrů, nás stojí 3 dB na F/B parametru. Pokud jsou nad sebou od 0.5 metru do jednoho metru, můžeme si ušetřit práci. Z antény jsme si udělali přizpůsobený dipól. Pokud jsou méně než 0.5 m, zhoršíme také vyzařování spodní antény (tento diagram jsem už nepublikoval)

3. Závěr udělám k experimentální metodě.

Bylo použito toto vybavení:
a) NEC program, který umí pracovat s více zdroji (source) napájenými pulsy s různými kmitočty během jedné simulace. Tohle už demoverze MININEC MMANA neumí, tam lze pracovat a optimalizovat s více zdroji na jednom kmitočtu. Ale takto koncipovaná soustava by šla navrhnout a optimalizovat i v demoverzi, jenom by to trvalo déle ...
b) měření anténních proudů v osmi vodičích
c) samostatné experimentální antény, které měly prvky z Al trubek průměru 20 mm a tl. stěny 0.7 mm, tyto se zasouvaly do AL trubky o průměru 22 mm, s vnitřním průměrem 20.2 mm, tedy s malou vůlí; ráhna byla z jeklu 40 mm, reflektory byly přivařené na "U" profilu, se kterým šlo posouvat, tj. měnit vzdálenost mezi prvky, drát zářičů byl z Cu lana o průměru 1.6 mm. Dala se nastavovat přiměřeně délka prvků a vzdálenost prvků. S anténami se dalo posouvat na stožáru k sobě a od sebe, ale spodní anténa byla nastavena pevně na h=15, jako u modelu
d) dielektrický přípravek na seřizování zářičů samostatně.

Bylo dosaženo těchto výsledků:
- po samostatném seřízení rezonance zářiče (to dá u moxonky práci kvůli těm drátům), po seřízení jX druhým prvkem a po seřízení anténních proudů (posouváním reflektoru po ráhně) bylo možné zkontrolovat impedanci a SWR. U měřené antény bylo jX i SWR nižší. Toto bylo provedeno u všech prvků obou antén samostatně, poloha byla označena a anténa byla demontována.
- Antény byly montovány do výšek měření. Bylo vždy provedeno seřízení antény podle modelu. Tj. geometrie a proudy. Pak bylo zkontrolováno SWR. Vždy odpovídalo modelu, resp. bylo o něco nižší.

Bylo ověřeno, že pokud se model NEC udělá tak, aby pracoval s reálnými parametry země, skutečnými rozměry trubek a obsahoval další předměty, jako je stožár, kotevní lana, kovové konstrukce a samozřejmě všechny antény v okolí, pak lze počáteční nastavení geometrie prvků "doladit", sesouhlasit s diagramem proudů modelu. Pokud se to provede, zpravidla naměříme na svorkách napájených prvků odpovídající impedance. U některých analyzátorů mám problém s malými impedancemi, které musím měřit jinak... Předozadní poměr mohu ověřit pouze poslechem z daného směru. Protože jsem vypozoroval skutečnost, že nejlepší F/B mám po nastavení proudů v prvcích po matematické optimalizaci na F/B, věřím tomu, že že F/B je na tento parametr citlivý. Bohužel, F/B zpravidla neodpovídá nejlepšímu SWR. Já se snažím, aby SWR odpovídalo modelu. To, že u moxonek to bylo zrovna SWR=1.1, to je jen náhoda, kterou jsem nepředpokládal, vznikla až po montáži druhé antény, u samostatných antén tomu tak nebylo.

A nějaký praktický závěr

Modelování antén v programech NEC a MININEC, tedy nikoliv jen a jen analýzu vyrobené antény na hodně jednoduchém modelu, ale skutečné modelování s přesnými geometrickými parametry, mnoha zdroji (source) a mnoha zátěžemi (loads) považuji za metodu návrhu, která odpovídá skutečnosti. Do modelů dávám vše, tj. prvky ve skutečné geometrii (včetně jejich průhybů), parazitní indukčnosti, např. přívody k balunům, modely balunů, kapacity držáků, stožáry, kovové prvky, kotvicí lana a všechny další kovové nebo dielektrické sajrajty. Spouštím numerické optimalizace s jemným krokem, ale počítám i vlivy odchylek od optimálních hodnot. Pokud podle tohoto modelu doženu reálnou anténu tak, že modelu odpovídá proudové schéma (to dá práci změřit, mám jen devět sond), pak většinou analyzátorem naměřím impedance, které takové anténě odpovídají. Neplatí to však pro rozsah nízkých impedancí (tam krátké drátové antény neměřím) a neplatí to pro malé proudy (v kmitnách napětí také sondami neměřím). Ale dá se měřit na žebříku PCV-570-84, jehož parametry znám. Obvykle, pokud nastavím optimalizaci na F/B, podle toho vypočítám proudové schéma, tak impedance měřené analyzátorem sedí a předozadní poměr je nejvýraznější. Konkrétně výraznější, než když nastavím podle proudového schématu pro nejlepší zisk nebo nejlepší SWR. Antény optimalizuji různě. Uvedené moxonky na kompromis mezi G, F/B a SWR. Proto nakonec měly SWR jen asi 1.1 ...

Tohle měření bylo realizované na ověření metody. Ani ne těch MOXONek, jejich chování jsem znal z modelů. Publikoval jsem je však proto, že pokud má být moxonka optimalizovaná na G, F/B a SWR, pak nám jako důležitý parametr vyjde optimální kapacita držáku u zářiče (driven element). A to je zajímavé.

Metodu jsem ověřil také u LPDA antén. Ty jsou však dost tupé na určitou geometrii. Proto také ta halda hliníku a délka LPDA nedává žádné solidní parametry F/B a G. Nicméně, anténa bývá většinou dobře přizpůsobená. Ale ty "metry hliníkových trubek", to je ta daň za přizpůsobení LPDA. Když s nimi umíme dělat, můžeme si je trochu "rozvlnit" mimo ham pásma. Ale to už je vyšší dívčí v optimalizaci LPDA. Myslím, že ne moc publikovaná. Ale ono obecně není publikováno příliš praktických metod, jak optimalizovat.

Měl bych podotknout, že jsem se ještě pořádně nedostal k optimalizaci mnoha samostatných antén Yagi na ráhnu nebo stožáru. Mnoho výrobců takové antény produkuje. Já se však trochu bojím zklamání z nového poznání. Vím, že to, co je pro jednu anténu prvek, je pro druhou anténu sajrajt.

73's Věra & Míra, ok1ufc

Návrat nahoru

© 2011 - Věra Šídlová a Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 03.04.2016