Автор Тема: Волновой канал  (Прочитано 50726 раз)

RV3DHZ Макс

  • Гость
Волновой канал
« : 14 Июль 2009, 03:55:41 »
Здравствуйте! Некоторое время назад стал задаваться вопросом насчет усиления многоэлементных антенн типа "волновой канал" (Уда-Яги). Вызывает сомнение что усиление на прием и передачу у антенн такого типа с большим числом элементов (скажем, 25-30) одинаково. Суть сомнения: при увеличении количества элементов лепесток ДН сужается, усиление на передачу возрастает. Но на прием, когда на антенну падает фронт волны от расположенного далеко передатчика, для пропорционального роста усиления нужно чтобы у нее пропорционально росла эффективная площадь, то есть антенна должна каким-либо образом взаимодействовать с полем в точках, находящихся далеко от собственно антенны. Таким образом, создается ощущение что у системы "диполь-многоэлементная антенна" затухание сигнала в разные стороны должно быть различным: при использовании многоэлементной антенны на передачу затухание всей радиолинии будет меньше, чем при использовании ее на прием.
Так ли это?

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1590
  • Репутация: 174
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #1 : 15 Июль 2009, 07:42:21 »
Нет, принцип взаимности (из которого вытекает одинаковость всех характеристик антенны в режимах передачи и приема) непоколебим.

  А вот вопрос, каким образом тонкие на виде спереди антенны Уда-Яги собирают сигнал с большой площади весьма интересен. Но начну не с него, а с того, как собрать в одну точку плоскую волну с большой площади?
  Принцип единственный: сделать как-то так, чтобы все сигналы из любой точки плоскости раскрыва приходили бы синфазно в какую-то одну точку, где их энергия сложится.
  Способы реализации этого принципа есть разные:
   1. Пришедший из оптики – поставим параболическое зеркало. Оно обладает свойством, что длина пути любого луча от фокуса до фокальной плоскости (так в оптике называют плоскость раскрыва) одинакова. А раз одинакова – все сигналы с этой плоскости сложатся в фазе в фокусе.
   2. Пришедший из азов радиотехники – расположим равномерно по всей плоскости раскрыва полуволновые диполи. Проведем от каждого диполя в точку сбора линии одинаковой длины. Ясно, что раз диполи и линии одинаковы, то в этой точке соберется вся энергия волны с плоскости раскрыва.
  3. Использовать линейные замедляющие структуры. Это тоже радиотехника. Но серьезная, и "на пальцах" плохо объясняемая. Но попробую.
  На плоскость раскрыва падает волна. Задача у нас прежняя – собрать все сигналы синфазно в точку сбора. А что такое "фаза волны"? Это, по сути время t, затраченное волной на проход от плоскости раскрыва до точки сбора. А время – это путь, деленный на скорость, т.е. t = L/v.
  Пути мы уже выравнивали в предыдущих способах. А теперь попробуем, оставив пути до точки сбора какими вышли (т.е. разными), соответственно изменять скорость. Так, чтобы время прохода волны от любой точки плоскости раскрыва до точки свора было бы одинаковым.
   Для этого фокуса нам потребуетмя некая структура, способна менять скорость электромагнитных волн (ЭМВ). Поскольку ускорять ЭМВ в воздухе особенно некуда  , то эта структура должна быть замедляющей.
  Обратимся к рисунку.
  Синим показана плоскость раскрыва. Очевидно, чтобы обеспечить синфазность всех волн в точке сбора надо обеспечить равное время прохода от 1-го и 2-го источников. А для этого выполнить условие: L1/с = L2/v, где с – скорость света (волна от 1-го источника идет по воздуху), v – скорость волны в замедляющей структуре.
   Обозначив L2 = S (длина нашей замедляющей структуры) и радиус плоскости раскрыва R, из простейших геометрических соображений можно вывести формулу:v/c = S/(S2+ R2)1/2.
  Из этой формулы следует, что чем больше R (т.е. желаемое усиление, пропорциональное площади раскрыва, задаваемой этим радиусом), тем сильнее надо замедлять волну, идущую от центра площади раскрыва.

  Антенны, реализующие описанный способ, называются антеннами поверхностной волны. В зависимости от конкретного исполнения структуры, замедляющей ЭМВ эти антенны называются по-разному.
   Если в качестве замедлителя используется грунт-диэлектрик, то получается приемная (грунт плохой диэлектрик с большими потерями, поэтому на передачу КПД мал) антенна Бевереджа.
   Если на СВЧ в замедляющая структура имеет вид конического стержня из диэлектрика, торчащего из волновода – это диэлектрическая антенна.
  Если мы замедляем волну набором пассивных диполей-директоров, то это антенна Уда-Яги. Именно она (вид сбоку) изображена на рисунке.

  Выше перечислены не все антенны, использующие замедление. Но надо же где-то остановиться.

  Вот теперь можно кратко ответить на Ваш вопрос. Сама антенна Уда-Яги конечно не "расползается" в ширину и высоту на плоскость раскрыва. Но волны, проходящие перед ней, через края этой большой плоскости – расходятся (как круги от брошенного в воду камня). И в любом случае достигают вибратора. С ними антенна ничего не делает. Просто не может.
   Но зато она может замедлить волну попадающую на середину антенны (т.е. центр плоскости раскрыва) так, чтобы та пришла к вибратору в точно такой же фазе, как и волны от краев плоскости раскрыва.

UA0FUA

  • Гость
Re: Волновой канал
« Ответ #2 : 11 Апрель 2010, 20:09:41 »
Игорь-добрый день. Готовлю к установке AD-223, 7-ми эл,20,15,10 метров яги.Решил посмотреть в ММАНА. После высоты 10 метров растёт вертикальный лепесток в центре зенитной диаграммы направленности. С чем это связано и как можно устранить?

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1590
  • Репутация: 174
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #3 : 12 Апрель 2010, 23:56:21 »
Это связано с физикой отражения. При высотах подвеса, кратных нечетному числу четвертей длины волны, у антенн с горизонтальной поляризацией всегда так.
Посмотрите, например, http://dl2kq.de/ant/3-26.htm

UA0FUA

  • Гость
Re: Волновой канал
« Ответ #4 : 26 Март 2011, 08:36:36 »
Игорь, здравствуйте! Вопрос: участвуют ли в многоэлементной Яги остальные элементы при работе выбранного диапазона?( яги AD-223, преимуществен диапазон 20 м, если убрать с этой антенны остальные элементы, будут работать два элемента на 20 так-же, как в "полной" антенне?) Запитка в директор 14 МГц.

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1590
  • Репутация: 174
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #5 : 27 Март 2011, 13:23:16 »
Участвуют. Так же – не будет. О степени влияния знает моделировщик.

Stan

  • Гость
Re: Волновой канал
« Ответ #6 : 22 Июнь 2012, 11:31:35 »
Здравствуйте Игорь!Хочу повторить 3х диапазонный прямоугольник Моксона на 14-15-10м и вопрос как всё таки запитывать?Кабель или балун 1:1 ?К чему первому к 10м или к 14м и как между директорами кабель или линия, какие длины или провод который должен входить в длинну директора? Спасибо!

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1590
  • Репутация: 174
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #7 : 23 Июнь 2012, 15:18:15 »
1. Балун.
2. Я бы подключил к вибратору 28 МГц.
3. Двухпроводная воздушная линия.
3. Входит в размеры вибратора. Но не полностью - надо рисовать модель (включая линию со всеми размерами) и смотреть.

Оффлайн UA3GFX

  • **
  • Сообщений: 10
  • Репутация: -1
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #8 : 17 Октябрь 2015, 01:01:47 »
Это связано с физикой отражения. При высотах подвеса, кратных нечетному числу четвертей длины волны, у антенн с горизонтальной поляризацией всегда так.
Посмотрите, например, http://dl2kq.de/ant/3-26.htm

Предположим, что имеем стандартное здание(кирпич) 9 этажей.
Высота 32 метра. И мачта 12 метров.
Т.е. 45 метров.
Антенна Yagi 3 ел.
Диапазон 14 мгц.
Смотрим в ММанне.
Ужас, да и только.
Меняем высоту установки антенны до , просто 12 метров.
Т.е. вариант на земле.
Красавица.
Т.что получается- всё что монтируем на своих крышах, проигрывает
одноклассникам, но установленным на земле?
И извесный вопрос: Что делать?
Получается Слышу-не слышу?
 :o

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1590
  • Репутация: 174
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #9 : 19 Октябрь 2015, 13:03:26 »
И извесный вопрос: Что делать?
Получается Слышу-не слышу?  :o
Идеальной  высоты установки антенны не бывает. Зависит от задачи.
Если только DX, то чем выше, тем лучше: растет усиление под предельно низкими (единицы градусов) зенитными углами. А если для теста, то тут надо думать: у высоко расположенной Уда-Яги зенитный минимум может попасть на Штаты или на Японию и мы потеряем много корреспондентов.

Например, в  Бонне видел как на Ягу на мачте 30 м Штаты (зенитный угол около 20 гр) шли на 2 балла тише, чем на Ягу на мачте 15 м. Но на Океанию антенна на более высокой мачте выигрывала всегда - там зенитный угол очень низкий. 

Оффлайн UA3GFX

  • **
  • Сообщений: 10
  • Репутация: -1
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #10 : 19 Октябрь 2015, 14:50:07 »

Идеальной  высоты установки антенны не бывает.

Я не об этом, Игорь.
Высота дома 30-35 метров.
Мачта 12.
Итого 45.
Диаграмма 3 эл. yagi, весьма напоминает перчатку.
Т.е. появляются многочисленные лепестки в верт.плоскости
,переднего лепестка.
Где гарантия, что сигнал той станции (по закону бутерброда)
которая очень нужна и важна, прийдёт именно под тем углом,
где у антенны провал?
Имею 3 эл.яги на 14 мгц, мой приятель аналогичную.
Но, стоит на земле. Высота ( мачты одинаковы) 12 метров.
Т.вот.... практически всегда я проигрываю ему в приёме .
Про передачу не пишу, т.к. это априори.
Вот и вопрос, куда крутить ручку редуктора подьёма?
И что считать за землю?!!.
Здание кирпичное, трубы- пластик.

Оффлайн UA3GFX

  • **
  • Сообщений: 10
  • Репутация: -1
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #11 : 23 Октябрь 2015, 17:40:53 »


Вот и вопрос, куда крутить ручку редуктора подьёма?
И что считать за землю?!!.


Всё же, очень хотелось бы получить ответ.

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1590
  • Репутация: 174
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #12 : 23 Октябрь 2015, 20:00:52 »
Ну, совсем глубокие минимумы в зенитной ДН возможны только при плоской гладкой земле, типа поверхности водоёма. В реальности же отражение от земли скорее диффузное. Гляньте http://dl2kq.de/ant/kniga/1212.htm

Высоту считать - смотря для чего (для какого зенитного угла). И зависит от размеров крыши дома. Подробности есть во 2-й части "Антенн КВ и УКВ", п. 3.2.4.

На какую высоту крутить, решайте сами под свои задачи с помощью окна "Сравнить" в MMANA-GAL. Например, приаттачена  картинка ДН  одной и той же антенны на высотах 12 и 45 метров:

Оффлайн Igor L

  • **
  • Сообщений: 11
  • Репутация: -2
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #13 : 15 Март 2016, 12:38:11 »
 Добрый день, Игорь! Хочу попробовать свои силы
в изготовлении волнового канала.
Антенна предполагается для
периодической эксплуатации - приехал, поставил, поработал,
разобрал, спрятал.
 
Данные следующие:
Элементы: 2 штуки
Траверса: 2 метра
Высота установки: от 5 ... до 8 м.
Питание: напрямую кабелем 50 Ом.
===
Если делать на 20М  предполагаю использовать
использовать для сборки плеч три алюминиевые трубки
диаметром 1.6 см + 1.2 см + 1.0 см , длиной 2 метра каждая 
При этом на трубке 1.6 см с краю делаются пропилы для
металлической трубной стяжки.

пример на рисунке ниже
А в трубке 1.2 см вместо пропилов можно использовать
фиксирующее отверстие под винт, т.к. трубка 1 см плотно входит в трубку 1.2 см,
и может быть закреплена одним винтом.

Если делать на 15М. Остаются только плечи из
1.2 см и 1.0 см трубок.

Какой вариант лучше предпочесть в плане
эксплуатации и характеристик?

Допустимо ли изолировать одним слоем термоусадки вибраторы
от поднесущей поверхности траверсы?

Оффлайн DL2KQ

  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 1590
  • Репутация: 174
    • Просмотр профиля
Re: Волновой канал
« Ответ #14 : 15 Март 2016, 14:04:10 »
С пропилами надежнее механически.

Термоусадкой можно:  у нее хорошая электропрочность и малые потери на ВЧ.