Фазированные вертикалы

[RJ3FF]

Николай, добрый день! Если вести речь об устойчивости, можно посмотреть на ту же проблему ещё с одной стороны: устойчивость системы , как относительная независимость от частоты ( небольшая зависимость ) импедансной характеристики по входу.
Если учитывать и такую устойчивость, можно заметить, что зачастую встречаются системы с хорошей устойчивостью по ДН при существенном изменении R и jX по диапазону. И , системы, у которых, напротив, довольно широкая полоса согласования и сильно изменяющаяся в этой полосе частот ДН.
В частности, занимаясь "тонкой" оптимизацией директорных антенн ( yagi, quad ) я замечал, что иногда упираюсь в компромисс . Чем шире хочу сделать полосу по КСв, тем хуже подавление на краях бенда и , наоборот, чем лучше хочу подавить "тылы" на крайних частотах, тем уже полоса по КСВ.

Что тут за физика работает понять не могу. Если у Вас есть мысли на счёт этого, буду весьма признателен, если поделитесь ...

[UA3TW]

Владимир, доброе утро! Мысли есть, но физику они не объясняют. Я впервые столкнулся с неустойчивостью после прочтения этой статьи www.cqham.ru/ant47_19.htm и затем вот этого поста в обсуждении под статьёй
7 февраля 2006 г. в 12:50 RZ6AU/3
To UA4RZ: Интересная тема - много моделировал подобное на ММАНе, но до практики пока не дошло>>>>>>>>>>>>>> Женя, рад, что ты тоже подключился. Заломаем, заломаем мы это дело:-) Может, Игорь тоже соберется....... Абсолютно верное замечание насчет периметра - я уже отписал Сереге файл и примечание, что лучшие параметры получаются при удлинении процентов на пять. >>>>>CQ: желающие получить файло для анализа пишите на RZ6AU(at)RAMBLER.RU
Я тогда стал копать, и получилось, что при двух элементах устойчивая ДН получается, если длины элементов или чуть больше, или чуть меньше определённой зоны, а эта зона - резонансный промежуток обыкновенной двухэлементной антенны, пассивной Яги. Т.е. есть обыкновенная двухэлементная антенна, вибратор - директор, например, у вибратора собственная частота чуть пониже - у директора чуть повыше. Так вот, для двух одинаковых штырей, питаемых активно, выбираем длину больше бОльшего или меньше меньшего, но не между длиной вибратора и директора. Далее я начал моделировать HB9CV, обыкновенную. Оказалось, что существуют два решения, дающие одинаковую ДН, это когда кабели, идущие к элементам, перекрещены и не перекрещены. Длины их получаются немного разные. Причём с перекрещенными кабелями, как у классической HB9CV, ДН получается устойчивой, а полоса по КСВ довольно узкой, но нормальной в разумных пределах, а там, где кабели не скрещены, т.е. элементы в низкочастотном смысле в фазе, ДН разваливается почти мгновенно, но полоса по КСВ очень широкая, даже ненормально широкая. Такое поведение очень остро выражено для малых расстояний между элементами, 1/8W, как у HB9CV, и постепенно острота спадает с увеличением расстояния между элементами, так, что при 1/4W уже можно жить и с неперекрещенным вариантом питания, хотя всё равно полоса заметно уже по ДН. А почему на практике это было важно - делая вертикалы, мы не можем перекрестить кабели, поэтому и нужно было решение, устойчивое, но без перекрещивания. Оказалось, что добавка в одно из плеч полуволнового отрезка кабеля решает проблему - кабели не перекрещиваем, а ДН устойчива. Я тогда написал длинную статью на эту тему с множеством моделей MMANA, хотел послать её на cqham, но статья получилась корявой и я не послал. Однако послал лично Николаю, UR0GT(SK), и Валерию Шиневскому. Валерий писал, что ребята переделали антенну на расстояние четверть лямбда и она заработала хорошо с той же запиткой. Сама статья у меня не сохранилась.
Ещё была тема на форуме cqham название не помню, что-то типа HB9CV на 40 м. Я тогда тоже предостерег от неустойчивых решений, в качестве примера дал две модели HB9CV, с перекрещенными и не перекрещенными проводами, причём нарисовал живые коаксиалы семью проводами. Было очень наглядно, но когда сейчас я искал эти модели, то пока не нашел.
P.S. Я думаю, что антенна в статье была из неустойчивых - в статье ребята жаловались на трудности с настройкой, что всё куда-то улетает, а то, что настроить всё-таки удалось, может свидетельствовать, что потери были большие из-за относительно плохой земли, для этой антенны, так как любые потери демпфируют систему, повышая устойчивость. Так что если бы они остались при старой схеме, просто здорово улучшив землю, результата скорее всего бы не получили, так как неустойчивость проявила бы себя с новой силой.

[UA3DJG]

DL2KQ в 5-й книге, в разделе о фазир. ант. пишет, что оптимальное расст. в системе из 2-х вертикалов с точки зрения усиления и полосы по F/B - это 0,175....0,2 лямбда. Вот данные из его таблицы для диап. 40 м ( усилени dbi / полоса по F/B=12db ) : 0.25 лямбда 2,8 dbi/230кгц, 0,2 лямбда 3 dbi / 180...200 кгц 0,175 лямбда 3,1 dbi / 115...130 кгц 0,125 лямбда 2,8 dbi / 90...95 кгц. Извините, что цитирую книгу. Поскольку, на НЧ всё же важнее диаграма, то , похоже, 0,2....0,25 лямбда оптимальны !

[UA3TW]

Нашел таки модели HB9CV с кабелями, устойчивую и неустойчивую. http://www.cqham.ru/forum/showthread...l=1#post297737
Сегментов много, так что считает долго. Ещё дольше смотреть полосу, надо набраться терпения.

[UA3TW]

DL2KQ в 5-й книге, в разделе о фазир. ант. пишет, что оптимальное расст. в системе из 2-х вертикалов с точки зрения усиления и полосы по F/B - это 0,175....0,2 лямбда. Вот данные из его таблицы для диап. 40 м ( усилени dbi / полоса по F/B=12db ) : 0.25 лямбда 2,8 dbi/230кгц, 0,2 лямбда 3 dbi / 180...200 кгц 0,175 лямбда 3,1 dbi / 115...130 кгц 0,125 лямбда 2,8 dbi / 90...95 кгц. Извините, что цитирую книгу. Поскольку, на НЧ всё же важнее диаграма, то , похоже, 0,2....0,25 лямбда оптимальны !

Николай, трудно сказать, может там как раз неустойчивые решения. Там и нужен компромисс. Если устойчивое решение ( а оно есть) так лучше поменьше делать зазор. Посмотрите на антенну HB9CV - там зазор совсем маленький, до 0,1W и нормально всё и с полосой и с ДН. Вот в 135-м посте - зазор 1/8W, но всё ОК.

[RJ3FF]

Если устойчивое решение ( а оно есть) так лучше поменьше делать зазор. Посмотрите на антенну HB9CV - там зазор совсем маленький, до 0,1W и нормально всё и с полосой и с ДН. Вот в 135-м посте - зазор 1/8W, но всё ОК.

Николай, спасибо! Устойчивость HB9CV при разных конфигурациях давно пришлось изучить, т.к. я уже много лент работаю с подобными антеннами.
Устойчивость максимальна, если ( при перекрещенной линии ) расстояние от источника до элементов одинаковые ( касается только двухэлементных антенн).
Более того, у HB9CV применён иной метод фазирования. Тут не имеют значения длины линий. Фазы устанавливаются за счёт включения соответствующих реактивностей последовательно в элементы. и, очень похоже, что устойчивость при таком подходе весьма велика, заметно больше, чем при достижении нужного АФР за счёт длин кабелей.

[RJ3FF]

На сон грядущий повозился с моделью, в которой для двух вертикалов использую перекрещенную линию. Сначала решил использовать "гаммы". Но потом стало ясно, что можно и без гамм обойтись и обычный ( коаксисальный ) кабель применить с перекрещиванием.
Пока выложу первый вариант.

80 2v ar.maa

[RJ3FF]

P.S. Уж больно понравились картинки ( см. пост выше) :

[RN3KV]

Николай, а попробуйте поиграть длиной вертикалов.
У меня получалось лучше, когда они чуть длиннее. (между вибратором и рефлектором)
Правда были изогнутые в виде дельт или ромбов диполи. Как "упрощеный вертикал" в начале темы.

[RO5D]

Пока выложу первый вариант.

там и переключение возможно сделать?
может для наклонных с одной мачты (самый нужный и простой вариант) тоже получится?

Уж больно понравились картинки

20-30 дБ на 80 это здорово!...

[RA3GN]

ua3djg
Николай, в вашем эксперименте на природе кабели к вертикалам были 84 градуса? как точно они были настроены?
Я могу на живой антенне на 144 мгц проверить работоспособность такого решения(84 и 71), у меня висят треугольники 50 омные. Пару месяцев назад пробовал тупо(90 и 90), думал не работает, однако ксв супер, и подавление было 2 балла точно.

[UA3TW]

Чтобы было, с чем модель Владимира сравнивать, масштабировал свою модель с 20м на 80м. Получилось чуть короче зазор, 10,27м, вертикалы тоньше, по Ф8мм, фазирование двумя 75 омными кабелями Кукор. 0,66. Без перекрещивания.
КСВ построено на 6,5 Ома. ДН стабильна в полосе 3,6 - 3.7. На рисунке ДН для средней частоты. На краях 3,6 и 3,7 подавление 20 дБ, не стал рисунки прилеплять, места нет.
Как видите, модель Владимира имеет все преимущества, но моя может быть проще схематически.

[RJ3FF]

Сначала решил использовать "гаммы". Но потом стало ясно, что можно и без гамм обойтись

Вот так , без гамм, гораздо проще в плане реализации и расчётов. Устойчивость ещё лучше стала. Без ухудшения картинки по КСВ по краям 100 килогерцового участка на 80 метрах ( эквивалентно 400 кГц на двадцатке) подавление по краям теперь не 23 , а 26 дБ.
Это говорит о том, что метод фазирования HB9CV ( получаем нужное АФР не за счёт длины кабелей, а за счёт внесения в элемент реактивностей) наиболее оптимальный.
80 2v ar.maa

Переключение в такой схеме можно реализовать при помощи 2х пар реле.
Допустим, нужно поменять нагрузки, включённые последовательно в вертикал местами , то есть нагрузки 5 и 6 в модели. Это 362 пФ ( реф.) и 1055 пФ ( дир.) соответственно. Понятно, что 1055 пФ - это 362 и 693 пФ в параллель. Тогда, если мы хотим сделать элемент рефлектором, мы оставляем 362 пФ, а в директор подбрасываем недостающие до 1055-и 693 пФ в параллель.
Аналогично поступаем с конденсаторами, которые включены в качестве шунтов линии. Это нагрузки 3 и 4 , соответственно.
Небольшое смещение характеристики по частоте обусловлено тем, что источник в модели установлен не точно в центр линии. Переделывать ради "демо" не охотоа :-)

80 2v ar rev.maa

Сами вертикалы не обязательно делать именно такой высоты. Я выбрал 24 метра для того, чтобы было удобно манипулировать емкостями. В том числе и при настройке.

[UA3DJG]

Николай, трудно сказать, может там как раз неустойчивые решения. Там и нужен компромисс. Если устойчивое решение ( а оно есть) так лучше поменьше делать зазор. Посмотрите на антенну HB9CV - там зазор совсем маленький, до 0,1W и нормально всё и с полосой и с ДН. Вот в 135-м посте - зазор 1/8W, но всё ОК.

Николай, UA3TW, а какая полоса по ДН у антенны в посте 135 ? Там же дана ДН только на одной частоте ! Или я чего то недогоняю ?...

[UA3TW]

Николай, UA3TW, а какая полоса по ДН у антенны в посте 135 ? Там же дана ДН только на одной частоте ! Или я чего то недогоняю ?...

Да нет, тезка, вопрос законный, просто я в том посте писал, что решение устойчиво, но картинки не выкладывал, так как это довольно нудно. Сейчас выложу для 14,0 и 14,3 рядом.