Антенны Яги и входное сопротивление

[UA0WY]

Доброго дня, всем!

Заметил, что при уменьшении расчетного входного сопротивления получаем увеличение Ку и уменьшение полосы по ксв 1.5.
Все логично.
Однако при проектировании антенн можно рассматривать следующий ряд 75,50,28,25 Ом входного сопротивления антенны.
Если применение антенны в диапазоне УКВ, то имеет смысл 50 Ом, это позволяет легко включать антенны в решетку.
А вот в случае одиночной антенны в диапазоне КВ выгоднее выбрать сопротивление от 20 до 30 Ом.

В этом случае мы можем получить более высокий кпд от антенны меньших размеров.

Ваше мнение и выбор, давайте обсудим.

73!

[RZ1ZR]

да, это так, с двух элементов почти 5 дб!
w8jk.maa

[RJ3FF]

А вот в случае одиночной антенны в диапазоне КВ выгоднее выбрать сопротивление от 20 до 30 Ом.

Всегда можно сделать элементарное СУ и получить 50 Ом.
Попытка сделать антенну именно 50-омной чаще приводит к потере тех, или иных параметров.

- - - Добавлено - - -

Кстати, можно добавить ( не увеличивая длину бума) один элемент , расположив его близко к активному и получить практически любое сопротивление, подобрав нужное расстояние между этими эл-тами и их длины. При этом полоса по согласованию станет заметно шире , что немаловажно для тех , кто гонится за усилением любой ценой.
Если кому-то жалко трубок на этот элемент, можно его выполнить из проволоки и расположить над активным вибратором в виде "покатой крыши".

[RA6FOO]

Заметил, что при уменьшении расчетного входного сопротивления получаем увеличение Ку и уменьшение полосы по ксв 1.5.
Все логично.

О Ку.
У длинных, многоэлементных УКВ антенн ВК, увеличение есть, но небольшое, ооло о,2 дБ, а у коротких, 3...5 эл КВ антенн разница существенна, 0,7...0,9 дБ и то, что вы подметили это, будет важно для реализации КВ антенн.
Здесь видимо причина в том, что усиление определяет длина структуры от вибратора до последнего директора, у низкоомных антенн ВК при той же общей длине антенны вибратор дальше от 1 директора, соотв. эта длина больше и за счет этого и усиление больше .

О полосе.
У низкоомных ВК полоса меньше за счет того, что на частотах ниже рабочей КСВ растет существенно круче, чем у высокоомных, 75 или 100 Ом.
Почему, надо думать. Пока логики не вижу.

- - - Добавлено - - -

Это для одной и той же пассивной структуры, где меняется только позиция и, как следствие, длина вибратора.
Владимир RJ3FF подошел к этому вопросу ч другой точки зрения, возможно более оптимально для результатов, но надо смотреть и сравнивать.

[RN1QA]

Вот немного инфо для размышления,могу еще накидать подобного от изв.своими "ляпами" автора....(Для идеального материала оптимальное расстояние составляет всего 0,01l (при меньшем расстоянии график падает, но в приведенном масштабе этого не видно). Но при столь малом расстоянии в антенне протекают огромные токи (Ra около 1 Ohm), поэтому при переходе к реальному материалу тепловые потери оказываются недопустимо велики.

Взгляните на графики рис.1, соответствующие медной и алюминиевой трубкам. При малых расстояниях из-за тепловых потерь даже в хорошо проводящих толстых трубках усиление заметно падает. Поэтому для медной трубки оптимальным оказывается расстояние 0,085l, а для алюминиевой - около 0,1l. Легко уловить зависимость – чем хуже проводимость материала, тем больше оптимальное расстояние. Так, для железных трубок (ну мало ли, вдруг кому взбредет делать антенну Uda-Yagi из железных труб) оно возрастает до 0,225l.

Из графиков рис.1 следует пара важных практических выводов:

1. При разумных материалах (не железо и не сверхпроводник) в системе из двух l/2 диполей расстояние нельзя выбирать меньше 0,075l и больше 0,175l. Вернее можно, но это обернется заметной потерей усиления антенны.

2. С ухудшением проводимости элементов (например тонкие, проволочные элементы) оптимальное расстояние увеличивается, а упомянутая в предыдущем пункте вилка расстояния "поджимается" снизу. Ибо ее нижняя граница определяется тепловыми потерями. Верхняя (0,175l) же определяется физикой антенны и от материала не зависит.) ......Там много интересной информации которая к ммане отношения почти не имеет.

[RA6FOO]

могу еще накидать подобного от изв.своими "ляпами" автора....

Это уже не его, а ваш ляп, читайте пост автора темы, здесь о материалах разговор не идет.

[RN1QA]

Вообще то здесь не о материалах,а о расстояниях между элементами из разных материалов от которых в том числе как раз и зависит R вх.,но это уже изложено в других статьях. кстати оно так же зависит и от высоты над землей и т.п. многих параметров.Все больше убеждаюсь что ваши знания в антенностроении зациклились на рассчетах в ммане и всю новую информацию воспринимаете в штыки.Расширяйте кругозор.

[RJ3FF]

а о расстояниях между элементами из разных материалов от которых в том числе как раз и зависит R вх

Юрий, я так понял, что речь идёт именно о 2х-элементных антеннах.
При других схемах, в частности если речь вести о близко расположенном согласующем элементе,
ситуация будет иной.

- - - Добавлено - - -

что ваши знания в антенностроении зациклились на рассчетах в ммане и всю новую информацию воспринимаете в штыки

Юрий, ничего нового в этой информации нет. Если имеем 2 близкорасположенных элемента с почти противофазными токами , рискуем убить КПД.

П.С. Если токи не противофазные , никакого снижения КПД не будет.
ММАНА так же полностью подтверждает всё, сказанное в цитате.

[RA6FOO]

2 близкорасположенных элемента

это не

Антенны Яги

а забалтывание темы

[RJ3FF]

Ну почему же :-)))

В любом трайбендере с "переопылением" ( пассивным возбужением вибратора младшего диапазона) это так.
Да и в близкорасположенных директорах разных диапазонов тоже так.

Кое-кто выпускает укороченные антенны на 40 с укороченным бумом и это "Уда-Яги" и в них тоже так получается ( когда до рефлектора, и до директора тоже, всего 0,12 ля).

[RN1QA]

Юрий, я так понял, что речь идёт именно о 2х-элементных антеннах.

Владимир,дело в том,что топик стартер хочет порассуждать на вышеозначеную тему,всего одну выдержку из статьи я привел в том смысле,что много чего влияет на данный параметр,в том числе и состав материала.Проще будет прочитать все эти статьи про конструирование(не рассчет)и придет понимание.А то оппозиция тут навешает лапши.

[UA0WY]

А вот в случае одиночной антенны в диапазоне КВ выгоднее выбрать сопротивление от 20 до 30 Ом.

Расчетное сопротивление!
Речь об этом, а не о влиянии на входное сопротивление материала из которого сделана антенна.
На КВ - алюмин. трубка.
Под Яги для себя всегда рассматривал минимум 3 элемента, 2 элемента - это недояги, Hi!

73!

[RN6L]

На мой взгляд в вопросе расчетного сопротивления антенны надо разложить на две группы. Это короткие и длинные антенны. С короткими сложнее. Получить удобное сопротивление 50(75) без потерь параметров практически невозможно. Причем полоса по КСВ это не самый важный показатель, сохранение усиления и хорошего F/B в широкой полосе частот по моему ценнее. Поэтому и сложился диапазон сопротивлений в районе 25-30Ом. Вполне удобоваримый диапазон, в огласовании потерь не много. У длинных антенн размер активного элемента мало влияет на диаграмму, только на входное сопротивление, поэтому с ними проще.
В длинных антеннах еще есть смысл выделить сверхдлинные. Такие как правило в ходу на УКВ у "серьезных" пользователей. Давно забил на УКВ, поэтому могу слегка ошибиться. Но "серьезных" пользователей весьма мало и как правило они кучкуются в довольно узкой полосе частот. В этом можно убедиться послушав какие нибудь УКВ соревнования. А любители Луны и метеоров занимают совсем узенькие участки. Поэтому из длинных УКВ антенн можно выжать максимально возможные параметры. При этом список удобных расчетных сопротивлений расширяется за счет возможности применения петлевых вибраторов. Если посмотреть на библиотеки УКВ антенн то в них найдется не мало "стандартных" вариантов с сопротивлением 12.5 Ом. Петлевой вибратор с одинаковым диаметром его частей как раз дает учетверение сопротивления и заветные 50 Ом. А если вспомнить про петлевой вибратор из разных диаметров, который дает другую кратность, то диапазон для творчества еще шире. А использование двойного петлевого вибратора увеличивает сопротивление в 9 раз. Например я частенько делал стэк из двух антенн, которые рассчитывал на сопротивление 25 Ом. Петлевой вибратор дает 100Ом для одной антенны. При этом две антенны технологически легко складываются в заветные 50 Ом простым параллельным включением и использованием 100-омной линии от вибраторов до точки соединения.

[UA0WY]

В длинных антеннах еще есть смысл выделить сверхдлинные. Такие как правило в ходу на УКВ у "серьезных" пользователей. Давно забил на УКВ, поэтому могу слегка ошибиться.

Василий!
Ошибаетесь.

Но речь не о УКВ антеннах.
На них полоса по ксв имеет часто решающее значение для устойчивой работы в разных погодных условиях. А усиление - лишний элемент на бум.
На КВ антенны короткие и лишний элемент часто уже лишний.

73!

[RN6L]

Василий!
Ошибаетесь.

Мы скорее о разном говорим. Но коли заняться нечем, можно слегка подискутировать например про это:

На КВ антенны короткие и лишний элемент часто уже лишний.

Причем с практической точки зрения. Расскажу про свой опыт. У нас на коллективке в городе антенна на 20-ку была коротковата, бум около 10-11м, максимум 12м, обычная Яги 4 эл. Как то работала. Но в сравнении с антенной дружественного коллектива из Таганрога, где был самодельный Big-Sticker по мотивам KLM (6 эл. с двумя активными и бумом 18м) наша антенна была вообще никакая. Компьютерным анализом мы еще в те времена не владели. Поэтому решили посмотреть в сторону того что боле-менее испытано. Тут как раз в книжном магазине попалось именно немецкое издание справочника Ротхаммеля. На немецком языке. Бывшее до этого в наличии советское издание у нас было совсем худое. Был еще более толстый болгарский вариант. В нем информации побольше. Но в немецком увидели описание 6-элементной Log-Yagi. С ними мы уже имели хороший опыт. Весьма здорово работала 8-элементная антенна на 21, рассчитанная по методике Эдельмана ("Радио" №7-8, 1981г). В восторге были от 5 эл. Log-Yagi на 40м с тремя активными, рассчитанной по той же методике. До сих пор лично не доводилось лично слушать лучшей антенны на 40м, несмотря что бум у нее был всего 14м. До этого (меня еще в коллективе не было) была построена 8 эл. на 20-ку, подобная той что работала на 21. По рассказам тех ребят, кто ее строил это была пушка. Но сделана она была хлипко и поэтому быстро развалилась. Собственно из ее остатков сделали 4 эл. и как я понял настроить нормально не смогли. В общем построили антенну из Ротхамеля. Она получилась гораздо лучше чем старая 4 эл. Но все равно заметно проигрывала 18-метровому Big Sticker-у.
Был бум длиной 6.8м на 28. На нем сначала располагалось 7 эл. по неизвестным расчетам. Тоже как то работала. Но для строительства антенны на 20м не хватало трубок, к тому же проходы на 10-ке были так себе, поэтому ее пустили в расход. Из остатков друг без меня (я уехал по распределению в R4A) слепил по Ротхаммелю обычные 3 эл. И эти 3 эл. работали лучше чем 7... Я вернулся в Ростов, друг отслужил в армии и тоже приехал. Далее мы вошли в эру компьютерного моделирования, появился YO. На буме 6.8м мы уже по расчетам в YO разместили 5 элементов на 10-ку. Получилась вполне достойная антенна.
Наступили другие времена. Появилась возможность сделать загородный сетап. Стали мы считать антенну на 20м. К этому времени уже появилась ММАНА. Тут надо не забывать про строительную длину дюралевых труб. Она чаще всего 6м. Естественно для перевозки на верхнем багажнике легковушки при покупке такие трубы режутся пополам. Задумали по мотивам той 10-ки сделать и 20-ку. Но Яги начинается с бума... Т.е. у нас варианты с длиной бума были либо 12м (4 трубы по 3м) либо 15м (5 труб). Мы естественно выбрали 15м (точнее 14.8 с учетом расположения площадок крепления). По расчетам в YO вырисовался неплохой 5-элементный вариант. Построили и он очень понравился. В те времена Витольд RK3AO (SK) в эфире во всю расхваливал свою 5 эл. антенну с длиной бума 12.5м. Насколько я понимаю, за основу он взял модель из библиотеки ММАНА и слегка подрихтовал под свои диаметры труб. Как то с Витольдом решили сравнить наши антенны. Сравнение конечно было субъективным, просто в эфире спрашивали кого громче слышно. Тем не менее разница между 12.5м и 14.8 была заметна...
При этом в библиотеке YO нашлась модель и Big Sticker-а. И к моему удивлению, наши 5 эл. с бумом 14.8 от 6 эл. с двумя активными на буме 18м отличались совсем незначительно, буквально на десятые доли дБ по усилению. К сожалению в реалии сравнить эти две антенны хотя бы субъективно не удалось, в Таганроге тоже произошло переселение на другой QTH и демонтаж Big Sticker-а. Вот и думай, где лишний элемент а где длины бума чуть не хватает...
Далее, продолжаем строить 5 эл. антенны на 21 и 28. Но не забываем про строительную длину труб. Чтобы тупо смасштабировать понравившуюся 20-ку, бум для 15-ки должен быть 9.9м Трубы по 3м... Т.е. реальный бум получается на метр короче. 10-ка. Для такого же масштаба бум нужен 7.5м. Трубы 3-метровые. Т.е. либо 6м либо 9м, пилить трубу пополам тогда жаба задушила. Поэтому сделали на 6м. Хотя пожалуй правильным было бы сделать 6 эл. на 9-метровом буме. Но ассортимент диаметров труб был не бесконечный как и их количество, к тому же редуктор для 10-ки был маловат для такого же бума как на 15.

2 элемента - это недояги, Hi!

Не только 2, но и 4 тоже во многих случаях. Кстати, в вышеупомянутом номере "Радио", припоминаю статейку, в которой приводится график F/B в зависимости от числа элементов. Согласно ему, 4 элемента это ни то ни се. Гораздо хуже чем 5 эл. и в меньшей степени но все равно хуже чем 3. Поэтому при ограничениях на размер и вес, т.е. если нет возможности сделать 5 эл, зачастую будет предпочтительнее 3 нежели 4. Это относится конечно же к обычным Яги. Если слегка усложнить антенну, и сделать пару активных элементов, то появляются дополнительные возможности. Хорошим примером являются модели с АР от Владимира RJ3FF.
Ну а если и 3 эл. не под силу, то на мой скромный опыт лучшим вариантом является HB9CV.