Автор Тема: Применение вертикала на ВЧ диапазонах  (Прочитано 71362 раз)

Петр

  • Гость
1. Целесообразно ли делать GP для работы на ВЧ (14-30МГц) или не стоит тратить время и средства а подумать о яги или хотя бы о jungle job?
2. 2. Если ответ на 1ый вопрос положительный, то что Вы думаете о несимметричных ГП - например вертикал 7.5метра и противовесы по 1.5 (примерно) - просто я установил ее на балконе (2 этаж двухэтажного дома) - 8 противовесов (для меня открыто получилось одно направление) стоит ли ее переносить на крышу, соотв. увеличить число противовесов.

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2357
  • Репутация: +245/-5
    • Просмотр профиля
Re: Применение вертикала на ВЧ диапазонах
« Ответ #1 : 05 Декабря 2003, 16:02:51 »
Как в любой антенне - всё зависит от высоты подвеса и размещения. Я знаю людей, которые имеют более 300 стран на GP, стоящий на крыше пятиэтажки. Хотя с Ягой это наверное было бы полегче.
В смысле излучения антенне глубоко безразлично - симметричная она или нет.
Эффективность излучения зависит от размеров (апертуры, она же площадь раскрыва). В применении к GP это означает - чем длиннее GP, тем лучше (однако лишь до 0,63l, дальнейший рост задерет лепесток ДН вверх и GP станет неэффективен).
Асимметрия скажется лишь на питании. Придется приложить больше усилий по подавлению паразитного тока внешней стороны оплётки кабеля. Дроссель из коаксиала в точке питания (размеры посчитать исходя, что реактивное сопротивление катушки должно быть минимум на порядок выше входного антенны) обязателен, иначе антенна скорее всего просто не заработает.

На крышу переносить - безусловно стоит. Во-первых для любой антенны чем выше, тем лучше. Во-вторых сейчас изрядная доля энергии ТХ расходуется на обогрев дома.
О противовесах вo 2-q части "Антенн КВ  и УКВ"интерактивном справочнике написано аж 4 параграфа. В двух словах - противовесов надо "чем больше", если они лежат на земле (или крыше). Если же противовесы подняты над землёй (крышей) выше 0,16l, то более двух ставить их совершенно незачем. Для высот от 0,16l до ситуация промежуточная.

RW4HFN

  • Гость
Применение вертикала на ВЧ диапазонах
« Ответ #2 : 26 Ноября 2009, 13:53:59 »
Уважаемый тезка! Прошу уделить минутку и оценить антенну, толчком к моделированию которой послужила антенна из архива ММана. Кажется, удалось решить проблему с недостатком широкополосности. Заранее спасибо!Как вложить не знаю, поэтому: QRZ.RU\форумы\антенны КВ\простой вертикал на 7-14-21\ пост №18.

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2357
  • Репутация: +245/-5
    • Просмотр профиля
Re: Применение вертикала на ВЧ диапазонах
« Ответ #3 : 27 Ноября 2009, 17:40:39 »
Я так понимаю речь, об этой антенне? Если да то я в ней поправил пару ошибок в описании (исключил провода 24 и 25 -они были нулевой длины и с нулевыми координатами).
   1. Антенна вполне нормальная. Расширение полосы в Open Sleeve сделано грамотно. Для простого мультибэнда –весьма приличная конструкция.
   2. То, что в упомянутом треде писали про высокие углы излучения на ВЧ, с одной стороны правда (хотя и не вся, см. ниже), а с другой – не имеет отношения к свойствам данной антенны.
  Для любой вертикальной антенны с эффективным размером менее 0,625l (например, l/2 вертикальный диполь или l/4 GP) ДН в вертикальной плоскости определяется не конструкцией антенны, а высотой точки ее максимального тока над землей.
  Поднимете на высоту 6,2 м (как в Вашем файле) точку питания любого l/4 GP или середину любого вертикального диполя, и получите точно такие же ДН в вертикальной плоскости.  Так что и однолепестковые вертикальные ДН Вашей антенны на НЧ и многолепестковые на ВЧ определяются не данной конструкцией, а высотой в длинах волны точки максимального тока. уменьшите высоты в Вашем файле до 5,2 м, и посмотрите, как улучшится ДН на 21 МГц. А потом поднимите метров на 25 и посмотрите что случится с ДН на всех диапазонах, включая 7 МГц 
  Кстати замечу, что, критика якобы плохая ДН высоко поднятой вертикальной (любой, от конструкции это не зависит) – это логическая ловушка, в которую легко угодить. В самом деле – ведь некрасиво выглядит, много лепестков излучение вверх. Низко стоящий вертикал вроде бы имеет куда как более красивую вертикальную ДН. Но увы, эта логика оценки "на глаз по картике" неверна. Нужен анализ по вертикальным углам с абсолютными цифрами усиления.
  Подробному разбору этой ошибки с цифрами и графиками посвящена вторая часть п. 3.4.4 во 2-й части "Антенн КВ и УКВ" (стр. 113–114). Вот вывод оттуда:
  "Фокус тут вот в чём. Да, четвертьволновый GР на высоте подвеса полвоны имеет максимум излучения под углом 46 градусов. Но этот вертикал излучает БОЛЬШЕ энергии под углом 10 градусов, чем четвертьволновый GР с высотой подвеса в 0,01 длины волны с такой, казалось бы, красивой ДН. То есть увеличение высоты подвеса перераспределяет энергию. В низко стоящем GP с красивой ДН и низким максимумом излучения, изрядная часть излученной энергии расходуется на обогрев земли (потери поверхностной волны). А если тот же вибратор поднять повыше, то хотя его ДН станет некрасивой с максимумом под 40…60 градусов, но под низкими углами уйдет больше энергии, чем для низко стоящего вертикала. То есть, в уровне сигнала под низким углом мы только выиграли, а та энергия, что раньше терялась бесполезно, теперь идет на излучение под высокими углами. Согласитесь, это более разумное её применение. То есть не максимум ДН (в направлении низких углов) у высоко стоящего штыря по величине БОЛЬШЕ, чем максимум излучения штыря стоящего низко. "  Вот картинка. Одна и та же антенна (наш файл), но в первом случае высота ее середины 5 м над крышей (черная ДН), во втором - 8 (красная).
Любители воспринимать ДН "на глазок" скажут, что красная ДН хуже, т.к. угол излучения выше.
А вот если спросить у DX корреспондентов (те, которые под зенитными углами 15 градусов и ниже), так они скажут прямо противоположное. Причем чем ниже угол (т.е. дальше трасса), тем больше выигрывает антенна с якобы "плохой" ДН.
  .. Опасно в антеннах делать выводы "на глазок"...

Оффлайн Валерий

  • **
  • Сообщений: 7
  • Репутация: +0/-0
    • Просмотр профиля
   Здравствуйте, Игорь!
У меня к Вам просьба. У меня есть возможность (и желение :D) установить штырь на даче на земле (не на крыше). Не посоветуете ли мне конструкцию такой антенны из тех, что Вами были разработаны и опубликованы? Нижняя частота может быть 7 мГц или 10 мГц, или даже 14 мГц.
   Спасибо, Валерий.

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2357
  • Репутация: +245/-5
    • Просмотр профиля
Посмотрите на главной странице сайта раздел Antenna > Многодиапазонные GP и выберите там что-то под свои условия и требования.

Оффлайн UT8MB

  • **
  • Сообщений: 4
  • Репутация: +0/-1
    • Просмотр профиля
Re: Применение вертикала на ВЧ диапазонах
« Ответ #6 : 01 Июня 2014, 17:42:56 »
Был такой вопрос от Петра в самом начале раздела " Игорь, что Вы думаете о несимметричных ГП - например вертикал 7.5метра и противовесы по 1.5 (примерно)"....  На него дан ответ:
Эффективность излучения зависит от размеров (апертуры, она же площадь раскрыва). В применении к GP это означает - чем длиннее GP, тем лучше (однако лишь до 0,63l, дальнейший рост задерет лепесток ДН вверх и GP станет неэффективен).
Асимметрия скажется лишь на питании. Придется приложить больше усилий по подавлению паразитного тока внешней стороны оплётки кабеля. Дроссель из коаксиала в точке питания (размеры посчитать исходя, что реактивное сопротивление катушки должно быть минимум на порядок выше входного антенны) обязателен, иначе антенна скорее всего просто не заработает.
Очень хотелось бы немного расширить его на примере файлов и получить ответ в цифрах.
Для ясности вопроса беру упрощённый вариант чисто одного "штыря" на 20 метров. Прикладываю файлы для наглядности.
Итак, будьте внимательны...
На первом файле классический вертикал на 14 мгц.
На втором файле удлинённый вертикал 7,2 метра без компенсации реактивки (она довольно большая со знаком +).
На третьем файле удлинённый вертикал 7,2 метра с компенсацией реактивки ёмкостью (классический вариант)
На четвёртом файле удлинённый вертикал 7,2 метра с компенсацией реактивки укорочением радиалов (укорочение их даёт появление в них реактивки со знаком "--" и компенсацию реактивки в целом во всей антенне, т.е. резонанс). Это очень выгодно, т.к. исчезает настроечный элемент (конденсатор) и резко уменьшаются радиалы, что и применено в антеннах UT1MA и некоторых фирменных.
На пятом файле всё тоже самое, но радиалов не 4-е, а восемь, ещё более выгодная конструкция, т.к. радиалы становятся совсем коротенькие и их уже можно выполнить из сталистого пружинящего материала, т.е. свободно "торчащими", отпадает необходимость в оттяжках для них ( он не поместился, но на словах и так ясно).
А теперь сам вопрос - что происходит при этом с КПД антенны? Каков вариант лучше или скажем так - грамотнее?
Судить по результатм "Мманы" трудно - Ga меняется всего в десятых долях Дб, углы излучения и диаграммы тоже...
На практике, конечно просятся к воплощению 4 и 5 варианты, что я и сделал, но "червячёк сомнений" по поводу КПД остаётся.
Попрошу специалистов помочь в этом вопросе, особенно тех, кто дружит с различными программами по расчёту, сам я в этом не силён. Надеюсь вопрос будет интересен для всех. Заранее спасибо.
пы.сы. Высоту берите 3 или 5 метров (главное, что б была везде одинакова), частоту 14,15 мгц.
Rвх здесь не важно, можно всё подкорректировать и согласовать. Главное - энергетические показатели.

Оффлайн UT8MB

  • **
  • Сообщений: 4
  • Репутация: +0/-1
    • Просмотр профиля
Re: Применение вертикала на ВЧ диапазонах
« Ответ #7 : 01 Июня 2014, 18:57:46 »
На пятом файле всё тоже самое, но радиалов не 4-е, а восемь, ещё более выгодная конструкция, т.к. радиалы становятся совсем коротенькие и их уже можно выполнить из сталистого пружинящего материала, т.е. свободно "торчащими", отпадает необходимость в оттяжках для них ( он не поместился, но на словах и так ясно).

Всё таки попробую вставить пятый файл для окончания вопроса.
Я на даче проводил такой эксперимент - поставил вертикал 5,2 метра на 20-ку с двумя противовесами по 5,2 метра соосно на высоте 1,5 метра от земли. КСВ был около 1,2... Ra около 50 Ом, Ха около 0. Повышенное входное по сравнению с 23/37 Ом связываю с близостью земли (светлый чернозём) и повышенными потерями в ней. В основании поставил реле, которое коммутировал мгновенно с комнаты и им подбрасывал ещё 2 радиала, всего получалось 4 крестообразно. Было замечено следующее - рано утром на рассвете при проходе северной и южной америки удавалось принимать сигналы с уровнем 3-4 балла, уровень шума был 2-3 балла (довольно комфортно, всё таки дача за городом), УВЧ приёмника был включен. При подключении ещё 2-х радиалов шум эфира несколько увеличивался, примерно на пол-балла, сигнал тоже вроде как возрастал, но на фоне увеличивающегося шума субъективно улучшения признать нельзя. И всё таки рискну сделать такой вывод - при увеличении количества радиалов угол максимального излучения в вертикальной плоскости прижимается к земле. Вот поэтому напрашивается вывод "А не лучше ли сделать монобенд удлинённый вертикал 7,2 метра с компенсацией реактивки укороченными радиалами в количестве 6-8 штук длинной по 1,4-1,5 метра? Ведь это будет довольно компактная конструкция, ибо как бы не хвалили вертикалы, но именно разбросанные и путающиеся под ногами радиалы, или паутина над головой с дополнительными стойками-опорами по кругу, занимающие довольно большую площадь, отталкивают многих от выполнения полноценной антенны."  Вот почему хотелось бы получить обследование на КПД такого вертикала. Вопрос о согласовании сейчас не стоит, такой вертикал элементарно согласуется 1/4 кабельным 75-омным трансформатором в КСВ=1.
пы.сы. В принципе довольно просто сделать из такого вертикала двух и даже трёх диапазонный (на смежные диапазоны) всего лишь добавлением радиалов именно на доп. диапазоны (например 10 и 18 мгц) с некоторой потерей "идеальных" параметров,  но это уже другая тема.
« Последнее редактирование: 01 Июня 2014, 19:08:43 от UT8MB »

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2357
  • Репутация: +245/-5
    • Просмотр профиля
Re: Применение вертикала на ВЧ диапазонах
« Ответ #8 : 06 Июня 2014, 11:11:55 »
В этом вопросе не две переменных (высота вертикала и длина радиалов), а четыре высота вертикала, длина радиалов, высота радиалов над землей, параметры земли. В  зависимости от их сочетания ответов возможно много и разных.

Если земли нет (свободное пространство), то ответ очевиден – чем выше вертикал, тем лучше (до ,625 длины волны), а радиалы не влияют на КПД, а только на полосу.

А вот если земля есть, то надо либо поднимать радиалы так, чтобы ближняя зона антенны не доставала до земли (т.е. не грела бы её, снижая КПД), примерно на 0,2 длины волны.

Если поднять радиалы выше 0,2 лямбды не удается, то при заданной экономической целесообразности (например, длина провода на радиалы) их число и длина имеют оптимум в зависимости от высоты и параметров земли. Посмотрите http://dl2kq.de/ant/3-84.htm и http://dl2kq.de/ant/3-33.htm .

Оффлайн UT8MB

  • **
  • Сообщений: 4
  • Репутация: +0/-1
    • Просмотр профиля
Re: Применение вертикала на ВЧ диапазонах
« Ответ #9 : 06 Июня 2014, 16:51:31 »
В этом вопросе не две переменных (высота вертикала и длина радиалов), а четыре высота вертикала, длина радиалов, высота радиалов над землей, параметры земли. В  зависимости от их сочетания ответов возможно много и разных.
Спасибо Игорь Викторович за ответ, статьи Ваши обязательно не просто прочту, а разжую так, что бы понять, надеюсь пусть не сразу, но осилю. По поводу 4-х переменных, я сразу оговорил одинаковые условия для всех вариантов - т.е одна и та же высота, одна и та же земля.
 
Если земли нет (свободное пространство), то ответ очевиден – чем выше вертикал, тем лучше (до ,625 длины волны), а радиалы не влияют на КПД, а только на полосу.
А вот если земля есть, то надо либо поднимать радиалы так, чтобы ближняя зона антенны не доставала до земли (т.е. не грела бы её, снижая КПД), примерно на 0,2 длины волны.
Хорошо, не много расширю вопрос, т.к. давно ищу на него ответ, но его как то обходят в книгах.
Почти в любой книге по антеннам можно найти табличку зависимости КПД вертикала от количества радиалов. Там при 2-4 радиалах КПД весьма низок и достигает 100% при пресловутых 120 радиалах. И это штампуется из книги в книгу (остаётся только гадать, что речь идёт о радиалах в земле). Вы же утверждаете, что при приподнятых 2-х радиалах коф-т экранирования уже составляет 26 Дб, а при 4-х целых 42 Дб, т.е. под радиалами фактическки ничего не остаётся, и тогда "вредное" влияние земли не снижает КПД,  достаточно поднять вертикал на 0,2 лямбды, т.е. удалить ближнюю зону от земли и потери станут очень малы, а КПД=100% ( при условии, что сам вертикал сделан из очень качественных материалов, в идеале-без потерь). Но ведь сами радиалы тоже имеют какое то входное и от соотношения его со входным самого вертикала энергия перераспределится - часть на излучение вертикала, часть на излучение радиалов, которое потом скомпенсируется. Сколько не искал значение Rвх противовеса, не нашёл реальных цифр - умалчиваются, обычно пишут что равно нулю.  ;) И только у вас встретил цифру одного радиала около 20 ом. В других книгах были намёки на 37 ом, когда пытались представить обычный вертикальный диполь, как вертикал с одним радиалом, но там не совсем корректно, ведь этот радиал сам является второй половинкой излучающей части. И всё таки ориентируясь на Вашу цифру 20 ом, попробую "поумничать".  Рассмотрим вертикал с одним радиалом высоко над землёй., так называемая L-антенна. Rвх и вертикала и радиала около 20 Ом, значит всей антенны 40 Ом и КПД=50% (радиал тоже излучает, но с другой поляризацией). А если 2 соосных радиала, то его Rвх=10 Ом, а Rвх ант=30 Ом и КПД=66%. А если 4 радиала, то их Rвх=5 Ом, Rвх ант=25 Ом и КПД=80%, и т.д. Верно ли я думаю? И почему думаю так - все практики, у которых вертикалы хорошо работают, утверждают, что радиалов надо как можно больше, даже, если они подняты высоко и опутывают ими весь огород, т.е. они заведомо стараются как можно сильнее снизить Rвх противовеса, и этим дать больше излучать самому вертикалу. Ещё один плюс от этого- большое количество радиалов расширяет полосу антенны, т.к. они подключены параллельно и реактивка  медленней растёт при отходе от резонанса.  :) Но это всё касаемо 1/4 радиалов, а вот в случае с укорочением радиалов и заведомой компенсацией реактивок в удлинённом вертикале (3 и 4  файла в предыдущем посте) всё это должно ухудшиться? Или нет? Будет в шоколаде?
И ещё один вопрос - что такое компенсация по отношению к противовесу? Вот стоят по обе стороны двери два здоровых мужика, один пытаеся открыть дверь, другой не даёт. Дверь на месте - полная компенсация сил, хотя мужики пыхтят и потеют, а силы тратятся. В радиалах тоже так?  :o  Тоже что то тратится на компенсацию, и чем больше радиалов, тем эти траты будут меньше ( при двух радиалах 33%, при 4-х радиалах 20% и т.д.), а КПД всей антенны выше. Во сколько намолотил, надеюсь я своими вопросами Вас в тупик не загнал?
« Последнее редактирование: 06 Июня 2014, 19:05:16 от UT8MB »

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 2357
  • Репутация: +245/-5
    • Просмотр профиля
Re: Применение вертикала на ВЧ диапазонах
« Ответ #10 : 07 Июня 2014, 11:13:42 »
Геннадий, вам надо бы почитать и хорошенько понять раздел 3.4 во второй части "Антенн КВ и УКВ". Переписывать этот раздел здесь как-то неразумно :).

И по мелочам, отсутствующим в том разделе.
   1. Про коэффициент экранирования радиалами  я не помню чтобы где-либо писал. Приведенные Вами цифры 26 и 42 дБ мне кажутся сильно преувеличенными.
   2. КПД это отношение излученной мощности к подведенной. Разница между ними – тепловые потери. В основном в земле (металл антенны считаем хорошим). Поэтому если ближняя зона антенны не попадает в землю (или подняли радиалы выше радиуса ближней зоны, или на земле сделали сплошной металлический экран), то КПД будет 100%. И бессмысленно делать  сплошной экран или много радиалов когда ближняя зона  не достает до земли  – земля и так уже не греется.
   3.  Про Rвх радиалов  и КПД у Вас всё полностью неверно. Читайте раздел 3.4 во второй части "Антенн КВ и УКВ". Не существует понятия "входное сопротивление одного радиала". И уж совсем нельзя считать сопротивление системы радиалов просто параллельным соединением этого выдуманного параметра. И цифры "20 ом на один радиал" я никогда и нигде не приводил.

   Активное сопротивление это показатель того, что мощность отбирается от источника и куда-то девается: или на нагрев, или на излучение. Радиалы почти не излучают (у поднятых радиалов сопротивление излучения от нескольких десятых ома до ~4 Ом – но  в смысле КПД это не потери, а излучение в эфир). Сами по себе они почти не греются (металл хороший),  до земли из ближняя зона не достает (следовательно тоже её не греет). Откуда же тут быть сопротивлению? Что греть?

   4. И про компенсацию тоже разберитесь в книге по первому линку. Нет там сколь-нибудь заметных потерь (даже в случае совсем тонких радиалов не больше 1 ... 2 ом  на их нагрев наберется).
« Последнее редактирование: 07 Июня 2014, 11:19:09 от DL2KQ »