Квадраты UA3TU-RV3QX. Проектирование и строительство quads 40-20-15-10 м.
Posted by admin on Пятница, Май 15, 2009 · Добавить комментарий
Такая вот переписка в антенном форуме:
UA3TU:
Здравствуйте, АHTEHHA.
Если кому не в напряг, помогите модельно определиться с размерами рамок антенны 4-эл. квадрат с равными 2330 мм расстояниями между элементами на 10,15 и 20м. и 2 эл. квадрат на 7-ку (бум 7 м.)
Интересует максимальное усиление и минимальная реактивность.
Высота бума 16 метров. Частоты 28,030;21,050;14,050;7,030. Провод полевка (не толстая)-1 вариант и биметалл 1,6мм.-2 вариант.
RV3QX:
Алекс, с удовольствием помогу -только поподробнее - вас интересует тлк > cw участок? насколько похабно сие дело допустимо наверху бэндов? Да,- с биметаллом - однозначно, с полевкой - укорочение, причем - редко две одинаковых полевки встретишь, особенно в последнее время...
UA3TU:
Меня в бОльшей степени интересует именно cw участок везде, выше допустимо все. Однозначно определился с биметаллом 1,6мм.
Вроде несложная задача – перекрыть cw участки… Техническое задание достаточное, но на 7-метровом буме 4 квадрата на 20-ку – перебор… Проверяем – да ничего хорошего… При любых раскладах при попытке оптимизации - один элемент напрочь убивается – размеры стремятся к нулю… Ага, определились с 4-бэндером: 7-2, 14-3, 21-4, 28-4 (бэнд-количество элементов). Ваяем… Задачу облегчает жесткий конструктив – расстояние между элементами 2,33м. Не всегда и не везде оптимально – но нужно соблюдать…
Опущу пока пару моментов – проверку оптимального расположения 20-ного АВ, поиск решения 40-ки…Пока стремимся не загубить F/B в угоду max.G, по возможности – 50 ом.
Высота подвеса 16 м, смотрим, что получилось в результате «трудожопочасов» (не я придумал, так сей процесс метко охарактеризовал Евгений Саныч Костромин, ua4rz – в схожей ситуации – выдавливания по максимуму с попыткой подружить разные бэнды – правда, в yagi-трайбэндере) - пока приблизительно, но всё же:
Диапазон, м |
Усиление антенны на высоте 16 м над реальной землей, дБи |
Усиление относительно диполя в свободном пространстве, дБд |
Макс. отношение F/B, дБ |
Частоты, на которых проводились измерения |
SWR |
10 |
15.94-15.94-15.94 |
8,47 |
33.36-40.84-34.73 |
28000-28030-28060 |
1.07-1.03-1.12 |
15 |
14.55-14.51-14.4 |
7,3 |
20.64-23.63-22.82 |
21000-21050-21100 |
1.02-1.04-1.19 |
20 |
13.30-13.30-13.3 |
6.38 |
25.54-24.84-20.47 |
14000-14050-14100 |
1.2-1.07-1.37 |
40 |
10.58-10.42-10.27 |
5.70-5.45-5.21 |
25.86-28.95-21.47 |
7000-7030-7060 |
1.23-1.08-1.04 |
Ничего пока не ясно, вроде «жал» по максимуму, и больше – руками, стоп… Одной рукой – основная, левая – в гипсе, ничего пока не решает… Надо б сравнить с аналогами. Вот тут-то в самый раз в И-нет заглянуть, кто там квадраты строит…
Находим R-Quad – общепризнанный лидер по проволочным антеннам… Вот незадача – они позиционируют модели с длиной бума 6 и 8 м… Да еще меряются децибелами на высоте 22 м… Либо – в свободном пространстве… Да не вопрос, приподымем виртуально. Сравниваем:
RQ-44S: Boom 6 m
Диапазон, м |
Усиление антенны на высоте 22 м над реальной землей, дБи |
Усиление относительно диполя в свободном пространстве, дБд |
Макс. отношение F/B, дБ |
10 |
15,7 |
7,9 |
28 |
15 |
14,6 |
7,0 |
25 |
20 |
13,5 |
6,2 |
28 |
40 |
11,2 |
4,8 |
18 |
UA3TU: Boom 7 m
Диапазон, м |
Усиление антенны на высоте 22 м над реальной землей, дБи |
Усиление относительно диполя в свободном пространстве, дБд |
Макс. отношение F/B, дБ |
Частоты, на которых проводились измерения |
SWR |
10 |
16.21-16.22-16.22 |
8,47 |
34.94-40.13-33.03 |
28000-28030-28060 |
1.07-1.02-1.11 |
15 |
14,85-14,81-14,69 |
7,3 |
19,01-21,56-22,04 |
21000-21050-21100 |
1.01-1.03-1.19 |
20 |
13.66-13.66-13.66 |
6.38 |
24.25-22.87-19.29 |
14000-14050-14100 |
1.22-1.08-1.38 |
40 |
11.87-11.73-11.59 |
5.70-5.45-5.21 |
24.55-21.19-17.11 |
7000-7030-7060 |
1.25-1.2-1.24 |
RQ-45L: Boom 8 m
Диапазон, м |
Усиление антенны на высоте 22 м над реальной землей, дБи |
Усиление относительно диполя в свободном пространстве, дБд |
Макс. отношение F/B, дБ |
10 |
16,4 |
8,6 |
25 |
12 |
14,7 |
7,0 |
22 |
15 |
14,8 |
7,6 |
25 |
17 |
13,7 |
6,2 |
28 |
20 |
13,8 |
6,5 |
30 |
Ну что, поверхностный взгляд явных огрехов не обнаружил… Смотрим усиление:
H=22m, |
Boom: 6 |
7 |
8 |
Free space, |
Boom: 6 |
7 |
8 |
10 |
15.7 |
16.2 |
16.4 |
|
7.9 |
8.5 |
8.6 |
15 |
14.6 |
14.8 |
14.8 |
|
7.0 |
7.3 |
7.6(*) |
20 |
13.5 |
13.7 |
13.8 |
|
6.2 |
6.4 |
6.5 |
40 |
11.2 |
11.8 |
- |
|
4.8 |
5.7 |
-(**) |
* Похоже, напутано – либо 14.8 dBi, тогда 7,3 dBd, либо 7,6 dBd, но тогда на 22 м за 15 dBi…
** Тут понятно, 40-ка в RQ-44S на 25% укорочена.
Я квадраты лет 5 уже не строю, не устраивают по нескольким моментам – перекрытие по полосе, парусность и др.. Нашел другие решения – OWA, научился преодолевать конфликт вибраторов в совмещенных yagi… Но поскольку подвернулся случай, проанализируем, как обстоит дело с совмещенными квадратами. Что совмещаются гораздо легче, чем yagi – уже понятно…

Вот так выглядит антенна в интересующих нас CW-участках.
Попытаемся выяснить, насколько ее характеристики отличаются от подобных монобэндеров. Оставляем только
10-ку, смотрим:

На диаграммах черным цветом - монобэндер, красным - со всеми проволоками.
О-о, куча проводов вокруг – очень небольшая помеха, оказывается… Влияют - по импедансу видно. Но мы в процессе оптимизации компенсировали – небольшим увеличением размеров. Всего-то 0,1 dB потеряли…Даже есть приобретения – F/B в совмещенных чуть лучше, и лепесток назад под 60 градусов в вертикальной плоскости поменьше. Да-а, как тяжело построить приличную 10-ку в совмещенных yagi, и как просто здесь :). Рано списывать квадраты, похоже…
С 10-кой разобрались, смотрим
15 м – картинки ниже. Итак, монобэндер дает 15,33 dBi, совмещенные квадраты – 14,51 dBi на высоте 16 м. Да, проигрываем 0,8 dB…

Пытаемся выяснить, каким образом так получилось. Проволоки внутри (10-метровая антенна) «крадут» 0,2 dB (15,13 dBi vs 15,33)

20-ка «скрадывает» 0,1 dB…

В варианте трайбэндера 20-15-10 15-ка выглядит неплохо – всего-то 0,3 dB уступает монобэндеру.

А вот и главный конфликт вибраторов – оставили только 15-ку и 40-ку. Ого, 15,33-14,78=0,55 dB! Причем рефлектор 40-ки «съедает» всего 0,05 dB, а 0,5 dB приходится на активный вибратор 40-ки :(.

Всё же плата за 40-ку не смертельная, кто эти полдецибела в реальной жизни заметит?

А это для понимания, кто главный враг 15-ки :).
20-ка. 13,39-13,3=0,09 ~0,1dB. Говорить не о чем, хорошо ей живется, как и 10-ке. Конечно, можно было бы еще на 0,2-0,3 dB усиление увеличить, но в ущерб F/B и сопротивлению. Но не подымается у меня рука губить хорошее отношение F/B – в любых компромиссах есть и личные пристрастия. Нравятся мне хорошие ДН, и всё тут :).

Кстати, к вопросу, почему именно так (АВ в позиции 4,66м), а не этак (АВ – на 2,33м).

Во-первых, придется что-то для согласования делать – 19 Ом можно согласовать, но зачем? – когда есть приличное 50-омное решение. Полоса по КСВ при 19 Омах гораздо уже. Да и ДН мне больше нравится при нашем выборе – всё вперёд, а там два уха сзади, да еще в вертикальной плоскости. Но не исключаю, что кто-то и так строит, применяя согласование.
40-ка. Два варианта. При 7 м между АВ и рефлектором, Ммана утверждает, что сопротивление ниже 75 Ом опустить не удастся (оптимальное расстояние немного меньше – в пределах 6 м). Но мы знаем, что с реальной землей она не работает, и тут может слегка подвирать Проверка на более серьезном движке – в NEC-2 показывает, что на самом деле сопротивление пониже (земля по Зоммерфельду-Нортону). Т.е. запитав напрямую, ну если и не получится получить КСВ 1,0, то реально 1,2 можно достичь. ДН. Формально - F/B вроде низкое, правда, F/S приличное (на диаграмме – черным цветом). Но ведь, если внимательно присмотреться, длинный «язык» назад под невысоким углом в тесте поможет расслышать DX сзади, при этом заметно ослабляя сигналы ближней зоны, приходящие сзади под высокими углами…
Другое решение - сбалансировать G и F/B. При этом получается сопротивление около 130 Ом, согласование – LC цепью. L=2.2 мкГн, C=280 пф. Но можно и отрезками кабеля – Ммана сразу ответы дает, а как кому удобно – тот так и делает…
Но в этом варианте уж больно складно с КСВ получается:

Так что – кому нравится поп, кому – попадья, возможно, кому и попова дочка :). В смысле – делать рамки 40-ки укороченными. R-Quad, например, укорачивает на 25%, при интересе только в CW участке – можно и поболе укоротить…

Осталось проверить, насколько мы «загубили» SSB-участки. Самому интересно, ведь квадраты достаточно узкополосны, и либо классно в CW, либо в SSB.
Но ведь на 40-ке получилось :).

Да, на 14150 кГц еще можно с товарищами о видах на урожай поговорить, а всё выше – только с СУ. Значит, 40-ка – как исключение, но что заказывали :).
Ведь Alex Ганин UA3TU – классный телеграфист, я ж не только антенны строю, еще и в тестах работаю 🙂 - 41 qso у нас, исключительно CW.
Ага, папка UA3TU заняла 12,8 Mb на винчестере, содержит около 200 *.maa, *.mab, *.mao файлов :). + 3 дня «качания» на компе, но – редкий случай, вынужденное безделье. Хотя – понравилось, жалко – денег за это не платят :).
Не в курсе насчет знаний моделировщиков – нормальному человеку их знать необязательно, поэтому – смотрим картинку ниже, там все размеры.
Файл maa прилагаю, вдруг тоже захочется поиграться :).
Считал при невысокой сегментации, 200-20-2-1… Этого вполне достаточно, при воплощении в жизнь всё равно трудновато 45 м проволоки с точностью до 1 мм отрезать. Но, при желании – можно и пересчитать. Про шлейфы – не говорю, все, что после Мманы квадратного, прямоугольного, треугольного - воплощалось в железе – никаких подстроек не требовало.
73, de RV3QX, Alex Высочин
продолжение >>
About admin