Forum Krótkofalarskie PKI

własnie o takie wyliczenia mi chodziło. Muszę je dokładniej przestudiować i przetestować na żywca. na Field day powiesimy deltę , ale na drugim placu pomiędzy drzewami powstanie taki dipol na 6m wysokości i reflektorem będziemy zmieniać kąt elewacji. Będzie zabawa, tylko pogodę ktoś zamówił " antenową" na weekend.

Oto dzisiejsze rezultaty dla dipola na częstotliwość 3,65 MHz, skutecznego dla łączności NVIS do ponad 500 km (elewacja 50-90 stopni).


1. Wysokość zawieszenia



Potwierdzają się wnioski z modelowania dipoli dla pasma 40m. Optymalna wysokość powinna być z zakresu 0,1-0,25 λ. Do dalszych obliczeń wybieram h=10m (0,12 λ ).



2. Skutek dodania reflektora

Plan sytuacyjny



Na rysunku widać 3 reflektory. Okazało się jednak, że tylko pierwszy z nich wnosi znaczącą zmianę w zysku anteny. Dlatego wykresy poniżej odnoszą się do dipola bez lub z jednym tylko reflektorem.



Ch-ka pionowa wzdłuż osi X



Widać, że dipol na wys. 10m z reflektorem jest o ponad 1 dB skuteczniejszy od dipola samego na wysokości 20m.



Ch-ka pionowa wzdłuż osi Y





Ch-ka pozioma dla kąta elewacji 50 stopni zapewniającego skuteczny zasięg w promieniu ponad 500 km






Wymiary, impedancje (dotyczą dipola zawieszonego na wysokości 10m)

- dipol sam: długość ramion 19,72m, impedancja 59 Ohm
- reflektor o długość 41,24m, impedancja dipola z reflektorem ok. 30 Ohm
- wymiar reflektora jest już zoptymalizowany dla uzyskania max. zysku anteny



Uwaga dotycząca wysokości zawieszenia reflektora.

Troska o dokładność obliczeń programu skłania do tego, by druty wisiały wyżej niż 0,85m dla 7,1 MHz i 1,65m dla 3,65MHz (0,02 λ ). Nie są to wysokości bezpieczne dla pomykających pod anteną ludzi, rowerów i zwierząt. Mogą wplątać się lub poparzyć. Przyjmuję więc wysokość zawieszenia reflektorów na 2,4m. Program pokazuje, że ze wzgl. na zysk anteny, wysokość ta nie jest to krytyczna.

Sam jestem ciekawy, jaka byłaby zmiana w przypadku położenie reflektora na ziemi. Spodziewam się zmniejszenia jego skuteczności przez wzrost strat w ziemi. Można to sprawdzić eksperymentalnie ustawiając się na stabilny sygnał stacji odbieranej w NVIS i opuszczając / podnosząc reflektor. Gdyby ktoś tego dokonał, proszę o podzielenie się rezultatami.



3. Co dalej, czego Panowie ode mnie oczekujecie, jakie pomysły mają szansę na wdrożenie w zycie?

Proszę o sformułowanie takich "problemów z szansą na realizację" i z przyjemnością postaram się zamodelować.

Bardzo dziękujemy. Podobne testy będą prowadzone. Dotychczas (rok temu?) testowaliśmy to tylko na fonii, ale tym razem spróbujemy reversebeacon.net. Szczegóły niebawem.

Jeśli to możliwe spróbuj zmodelować poziomą deltę na 80 i 40m wieszaną na różnych wysokościach. Ewentualnie jej pochodną czyli kwadrat o obwodzie 82m powieszony na 5, 10, 15 i 20m. Ciekawe jak to się będzie pokrywało z moimi doświadczeniami, bo wszystkie trzy takie anteny wieszałem w terenie.

MNI TNX Piotr.
Pozostaje tylko druty ciąć i w pole ruszać. Tylko ta soviecka częstotliwość 3,65 MHz...
Ja sprawdzę przy dopasowaniu na 3,535 MHz (do zawodów krajowych). Oby jakiś RBN dał się znaleźć.

SP5WA pisze:

Tylko ta soviecka częstotliwość 3,65 MHz...
Ja sprawdzę przy dopasowaniu na 3,535 MHz

Proszę bardzo dla 3,535 MHz:

- dipol sam: długość ramion 20,37m, impedancja 58 Ohm
- reflektor o długość 42,56m, impedancja dipola z reflektorem ok. 30 Ohm


Reszta bez zmian

Jeszcze inverted Vee na 80m.




Okazuje się, że inv V dochodzi do zysku dipola powieszonego na 0,12 λ (10m) dopiero wtedy, gdy jego czubek podniesie się na wysokość 22m.

Pozostałe wymiary: kąt rozwarcia 110 stopni, wysokość krańców dolnych 10,14m, długość ramienia 20,68m. Impedancja 65 Ohm.

Zastosowanie reflektora pod inv V nie przyniosło znacznej poprawy. Dla anteny na wysokości 22m przyrost zysku był mniejszy niż 0,5 dB. Dla anteny niżej zawieszonej żaden.

Kwadrat na różnych wysokościach. Porównanie z układem dipol-reflektor.


Kwadrat sam







Widać, że stosunkowo duży skok nastąpił pomiędzy wysokością 5m i 10m. Potem już zmiany niewielkie.

Bok kwadratu 21,6m dobrany dla rezonansu przy wysokości h=10m, częstotliwość 3,535 MHz.
Impedancja dla h=10m wynosi 92 Ohm. Dla innych wysokości:
~70 Ohm (h=5m)
~130 Ohm (h=15m)
~160 Ohm (h=20m)



Porównanie kwadratu i dipola z reflektorem, obie anteny na wysokości 10m





Dipol z reflektorem ma podobny zysk jak kwadrat dla elewacji 90 stopni, wygrywa o 1 dB dla kąta elewacji 50 stopni w kierunku osi X i przegrywa nieznacznie dla 50 stopni na kierunku Y.


Teraz muszę zrobić kilkudniową pauzę. Życie realne wzywa.

"...ale tym razem spróbujemy reversebeacon.net."
"Oby jakiś RBN dał się znaleźć."

Witam. Na swoje potrzeby, w czasie zawodów krajowych, uruchamiam skimmera podłączonego do RBN-a. Jeżeli będzie zainteresowanie i potrzeba, mogę włączyć go na okres testów. Proszę o informację. Lokalizacja - przktycznie środek SP - jo91gf.
Pozdrawiam. Bogusław sp7ivo

Kwadrat dla pasma 80m (bok 21,6m) i jego ZUPEŁNA NIEPRZYDATNOŚĆ DLA 7 MHz




Niezależnie od wysokości zawieszenia pełnofalowy dipol z osiemdziesiątki nie przyda się do komunikacji NVIS na 40 metrach.

sp7ivo pisze:

... Jeżeli będzie zainteresowanie i potrzeba, mogę włączyć go na okres testów. Proszę o informację. Lokalizacja - przktycznie środek SP - jo91gf...

UFB, TNX Bogusław. Nie wiem czy masz jakieś limity czasowe. Sądzę, że optymalny byłby dostęp do Twojego skimmera w najbliższą sobotę i niedzielę w ciągu dnia. O ile pogoda się nie załamie. OK?
Między naszymi lokatorami JO91gf<>KO02of QRB = 216 km.

Ok, postaram się włączyć skimmera.
Powodzenia. Bogusław sp7ivo

Jako ciekawostkę dodam, że mimo tej całkowitej nieprzydatności kwadratu z 80m na 7MHz do NVIS (oraz dipola), wystarczy 5W by z takiego kwadratu z 80tki było mnie słychać na siódemce w bliskiej Europie i to z dobrym sygnałem. Różnica między dipolem a kwadratem przekracza 1S na korzyść kwadratu. To samo dotyczy odrobinkę dalszej Europy na 14MHz - różnica między verticalem 5/8 lambda a kwadratem jest dość duża, szczególnie dotyczy to S/N przy odbiorze.
Zgadzam się jednak, że kwadrat do NVIS sprawuje się gorzej niż pozioma delta o tym samym obwodzie zawieszona na tej samej wysokości.

SP5XMI pisze:


Zgadzam się jednak, że kwadrat do NVIS sprawuje się gorzej niż pozioma delta o tym samym obwodzie zawieszona na tej samej wysokości.

Udział biorą 4 anteny zawieszone na wysokości 10m:
* kwadrat, obwód 86m
* trójkąt, obwód 87m
* dipol 2 x 10,3m
* tenże dipol z reflektorem znajdującym się pod nim na wysokości 2,4m, długość reflektora 21,66m.

Dwie pierwsze anteny przeznaczone pierwotnie na 3,5 MHz, mogące jednak pracować na wyższych pasmach. Jaka jest ich przydatność dla NVIS na 7 MHz?

Trójkąt wisi tak




Kwadrat – jak w rysunku z jednego z poprzednich postów. Dipol powieszony wzdłuż osi Y.


Ch-ka pionowa wzdłuż osi X





Ch-ka pionowa wzdłuż osi Y





Wnioski:
1/ kwadrat odpada
2/ trójkąt dla b. dużych kątów będzie miał 3dB mniej zysku niż dipol, dopiero przy 60 stopniach elewacji (dystans 400 km) zysk trójkąta i dipola wyrównują się
3/ moc promieniowana z dipola będzie rozłożona bardziej równomiernie, trójkąt faworyzuje kierunek wzdłuż dodatnich wartości X
4/ przy tak wysokim zawieszeniu dipola (0,23 λ ) dodanie reflektora niewiele pomaga, reflektor odgrywa większą rolę przy dipolu wiszącym niżej

SP5XMI pisze:

Różnica między dipolem a kwadratem przekracza 1S na korzyść kwadratu.

Ciekawe, czy zaobserwowane przez Ciebie różnice występują w osi zawieszenia dipola?

Zgadzało by się to z zamieszczoną w poprzednim poście charakterystyką pionową w kierunku osi Y, która pokazuje ponad 1 S (6 dB) różnicy dla kątów mniejszych niż 45 stopni, czyli dla stacji odległych 600 km i dalej. Wzdłuż osi X różnica dipol - kwadrat (z pasma 80m) nie jest tak znaczna.

Praktyka jest niezła, teoria też. Jeśli jedno i drugie mówią to samo, to jest radość.

sp9dfh pisze:

A ja myślę, że lepiej zastosować direktor umieszczony powyżej dipola, choć zdaję sobie sprawę, że realizacja techniczna byłaby trudna z powodu dużej wysokości !

Zakładam, że mamy do dyspozycji 2 maszty (drzewa) 10 metrowe i interesuje nas łączność lokalna na 7 MHz.

Porównanie czterech wariantów:

* sam dipol na wys. 10m
* dipol (10m), reflektor (2,4m)
* dipol (6,6m), direktor (10m)
* dipol (6,6m), reflektor (2,4m), direktor (10m)





Wykresy pionowe








Charakterystyka pozioma dla kąta elewacji 50 stopni





Wnioski:

1/ dipol + reflektor + direktor zwyciężają, ale nie wiem, czy dla 1,3 dB przewagi nad samym dipolem warto wieszać tyle drutów
2/ direktor wygrywa nieznacznie z reflektorem
3/ reflektor był potrzebny przy niższym zawieszeniu dipola, tutaj niewiele on wnosi

Wszystkie te konfiguracje zostały wstępnie zoptymalizowane (wysokość zawieszenia dipola, długości elementów biernych). Nie sądzę, by dało się z nich wiele więcej wyciągnąć.

Ciekawe byłyby relacje z eksperymentów z którymikolwiek antenami, jakie się pojawiły w tym temacie.

Piotrze,
dziękuję za sprawdzenie pomysłu.
Jest tylko jedna uwaga. Zysk układu Yagi jest funkcją nie tylko liczby elementów, ale długości struktury (odległości direktor - reflektor). Maksymalny zysk dla anteny trójelementowej uzyskuje się przy długości struktury ok. 0.37lambda i w swobodnej przestrzeni wynosi ok 8.6dB. Skrócenie struktury do 0.25lamda powoduje zmniejszenie zysku do 8.0dB. Należałoby powiesić reflektor na 2.4m, direktor na 12.4 .... 17.2m, a dipol mniej więcej pośrodku pomiędzy reflektorem i direktorem. Optymalizacja długością elementów. Oczywiście nie należy oczekiwać rewelacji ale "ziarnko do ziarnka i zbierze się .....".

Eksperymenty praktyczne niewątpliwie wskazane, tylko jak w rzeczywistych warunkach propagacji jonosferycznej zmierzyć poziomy sygnałów z dokładnością do 1dB ? !!


73,
Andrzej

sp9dfh pisze:

Piotrze,
Należałoby powiesić reflektor na 2.4m, direktor na 12.4 .... 17.2m, a dipol mniej więcej pośrodku pomiędzy reflektorem i direktorem.

Andrzeju,

przyjąłem 10m jako granicę dla warunków polowych. Ale są i wyższe drzewa...


Poniżej rezultat dla wysokości: dipol (11m), reflektor (2,4m), direktor (17,2m).





Zysk się zwiększył do ponad 10 dBi. Stało się to jednak przez nadanie charakterystyce anteny dużej kierunkowości. Zbyt dużej jak na zakładane pokrycie terytorium Polski. Przy 63 stopniach tracimy 3 dB, przy 45 stopniach 10 dB. To na wklejonym wyżej wykresie dla kierunku X. Dla kierunku Y jest jeszcze gorzej:
-3 dB dla kąta 67 stopni, -10 dB dla 49 stopni.

Antena nadaje się więc do łączności QRPP z sąsiadem zza miedzy. Z centrum Polski do granic 10 dB gorzej niż u sąsiada.

to już jest chyba punkt, w którym powinniśmy zawrócić w naszych rozważaniach , bo na ISSie nie mają anteny i radia na 7 MHz

Piotrze,
dziękuję za sprawdzenie i pokazanie wszystkim kolegom tej i innych możliwości.

Zawsze zysk energetyczny anteny wynika z koncentracji promieniowanej energii w określonym kierunku, co powoduje zmniejszenie szerokości wiązki głównej w obu płaszczyznach.
Przeanalizowałeś przypadek największego zysku, który jest trudny do realizacji technicznej (17.2m !!) oraz ma zbyt małą szerokość wiązki głównej.
Oczywiście dla dociekliwych i cierpliwych pozostaje zoptymalizowanie tego układu, polegające na obniżeniu direktora i dipola oraz rezygnację z reflektora, którego funkcję przejmuje ziemia. Oczywiście celem nadrzędnym jest osiągnięcie możliwie największego zysku w wymaganym kącie bryłowym.

Należą Ci się wielkie podziękowania za włożoną pracę i pokazanie Kolegom nowoczesnych metod analizy własności anten.

73,
Andrzej

Podesłano mi link do ciekawego artykułu z badań komunikacji NVIS w Holandii: http://www.agentschaptelecom.nl/sites/default/files/2015_-_witvliet_-_nvis_elev_angles_and_ant_height_-_ieee_apm.pdf

Zmierzono azymut i kąt nadejścia sygnału 85 stacji słuchanych podczas zawodów. To pozwoliło wysnuć wnioski m.in. na temat wysokości warstwy zjonizowanej, która brała udział w propagacji.

W związku z tym mam pomysł na amatorski projekt badawczy, a przynajmniej na zbudowanie zestawu do pomiaru kątów: azymutu i elewacji. Napisałem o tym tutaj: http://sp7pki.iq24.pl/default.asp?grupa=3538&temat=443161&nr_str=2 we wpisach dzisiejszych z godz. 13:24 i 14:20.

O czym uprzejmie informuję.