Симметрия и асимметрия АФУ.

[R3GS]

Открывая новую ветку форума, хочу сразу сказать, что не призываю отказаться от применения симметрирующих устройств (СУ). Для радиолюбителей работающих с малыми уровнями сигналов это не только элемент технической культуры, но и необходимость с целью получения максимальной эффективности антенных систем.
Интересно если бы опытные коллеги, поделились особенностями настройки СУ и способов оценки результата. Фотографии и модели, думаю, были бы интересны всем.
Часто бывает, что радиолюбитель изготавливает сложнейшее с конструктивной точки зрения СУ, но при этом получает не выигрыш, а ещё более низкую эффективность антенной системы и даже не догадываются об этом. Мы иногда не замечаем мелочи и пустяки, а иногда и просто говорим: - А, да ладно! И так сойдет! (чего греха таить!) Сходит не всегда.
 Выбирая АФУ радиолюбители исходят из конструктивных особенностей, условий работы (грозозащита, помехи) наличия материала, а также взглядов на ту или иную техническую проблему.
Взгляды могут быть разные, а грамотных и выгодных технических и конструктивных решений совсем немного.
Поэтому предлагаю не победить друг друга в жаркой дискуссии, а обменятся опытом и вместе найти эти решения.

Сергей, UA6LGO, познакомил с очень интересной моделью (не фото) (юмор). Я её немного изменил, опустил фидер вниз под совсем маленьким углом. Конечно же, не в упрёк Сергею. Это очень показательный пример, когда коллеги (четвёрочники) не очень внимательно относятся к пространственной симметрии. Ток по оплётке будет шуровать в независимости от наличия или отсутствия СУ.
Вот с таким крамольным подтекстом завершаю пост…
С уважением, Владимир /RA3GES/
73!

[UA6LGO]

Ток на наружной поверхности оплетки, тем не менее, мал. И это у 200-омной антенны. Мало того, он может быть сделан еще меньше путем небольшого изменения балансировочной емкости с центра вибратора (точки, противоположной питанию) на траверсу с 1.59 пФ до 1.7 пФ. Кстати, я так симметрирующие устройства не делаю. Модель просто иллюстрирует, что  бывает и такое симметрирование, основанное на не очень известном свойстве петлевых вибраторов. Лично я практически всегда применяю полуволновое U-колено. Возможно, кто-то попробует у 12.5-омной антенны заменить обычный разрезной вибратор на петлевой. Тогда получится 50-омная антенна, и можно будет попробовать вышеописанное симметрирование. Я бы рекомендовал дополнить его ферритовой трубкой у точки питания - для надежности.

[RA3AQ]

Предлагаю вспомнить давно известный способ оценки качества антенны - по паразитной кросс поляризации. Для этого в той же ммане посмотрите диаграмму направленности у яги в V плоскости. Сравните ее с диаграммой полностью симметричной антенны. У вас получился примерно круг на уровне -25... -30дБ? Это значит, что в итоговой диаграмме провалов ниже этого уровня не будет. В вертикальной плоскости тоже диаграмма присутствует? Значит примете пару-тройку новых компьютеров соседей.

Успехов!

[R3GS]

Спасибо за проявленный интерес к этой теме!

Есть хитрости в этой модели. Но больше всего непонятно почему траверса из кусочков? Сделал цельную, и увидел, как она возбуждается. Ток между рефлектором и вибратором соизмерим с током в вибраторе. Ну, возбуждается траверса и бог с ней. Задача по борьбе с током оплётки выполнена на отлично! Но ток в траверсе это же потери, и при строго перпендикулярно опущенном фидере, кстати! Модели 28 Омные показывают ток траверсы ничтожно малым. Ток оплётки фидера на несимметричной 28 Ом. модели существенно выше (конечно же!), но он соизмерим с током рассматриваемой модели, а значит с ним легче вести борьбу и потери которые в этой модели по существу перегнали с оплётки на траверсу будут меньше.
Должен обратить внимание, что конструкция работает, только когда петлевой вибратор соединён с траверсой.

Могу представить субъективную оценку своих реальных антенн. На штырь 2-ой коллинеар, всего усиление с учётом потерь в фидере, полагаю +3дБ принимаю радиостанцию с уровнем 9 баллов + 1 деление по индикатору IC-910. Переключаю на свои «маленькие» в горизонте, просто слышу без индикатора. Вертикальные стойки 7- и элементных антенн немного помогают как рефлекторы.
Вопрос конечно на уровне разговоров… но, тем не менее, как это можно оценить?  Кто проводил измерения на трансивере с включенной АРУ?
С уважением, Владимир /RA3GES/
73!

[UA6LGO]

Предлагаю вспомнить давно известный способ оценки качества антенны - по паразитной кросс поляризации... Сравните ее с диаграммой полностью симметричной антенны.

Всегда помним-с. Если в модели сделать радиус провода, имитирующего фидер, равным 0 (диэлектрик), то ситуация с паразитной поляризацией не шибко изменяется. Все остается в рамках -30 dB. Происхождение паразитной поляризации у полностью симметричной антенны  пока отношу на наличие вертикальных проводников у шлейфвибратора.

Есть хитрости в этой модели. Но больше всего непонятно почему траверса из кусочков?

Ну а как смоделировать антенну, у которой вибраторы гальванически соединены с траверсой? Только так. Если проводники просто пересекаются, то MININEC - движок MMANA'ы - полагает, что соединение отсутствует.

[RA3AQ]

Если в модели сделать радиус провода, имитирующего фидер, равным 0 (диэлектрик), то ситуация с паразитной поляризацией не шибко изменяется. Все остается в рамках -30 dB. Происхождение паразитной поляризации у полностью симметричной антенны  пока отношу на наличие вертикальных проводников у шлейфвибратора.

В приведенной модели произошло  перераспределение токов. У одного из краев петлевого вибратора амлитуда тока в вертикальном проводнике очень большая. Ток в нем  и дает основную кросс поляризацию.

[R3GS]

То есть, если к длинной траверсе мы подсоединяем половинки вибраторов по отдельности, это уже не работает?
В таком случае на представленной модели некорректно работает траверса.
И ток в траверсе определяется не элементами, которые идеально симметричны и не могут возбуждать траверсу, (петлевой вибратор не имею ввиду) а фидером снижения, который ну чуть-чуть не симметричен, смещён всего на несколько градусов, это при длине 5,5 метров!!!

[UA9WSO]

Здравствуйте Владимир.
Я планирую использовать 2*10 элементов антенны DK7ZB в горизонтальной поляризации для работы через луну. Редуктор G-5500. Высота над кровлеё  - 8 метров. Поперечная балка, питающий кабель, соединяющий антенны тоже находятся в горизонтальной плоскости. Как изменится работа (диаграмма направленности, К ус, R вх)такой антенной системы, и что с этим делать? Спасибо.

[R3GS]

Здравствуйте, уважаемый коллега, UA9WSO не знаю Вашего имени!
Как изменятся параметры такой антенной системы известно только Создателю и программе CST Microwave Studio!
При таком размещении антенн не вижу разумных правильных конструктивных решений.
Понимаю подтекст вопроса насчёт редуктора, здесь G-5400, тоже планирую (уже год :-) 4-ку таких же антенн из лёгких дюралевых труб и тонких дюралевых элементов, с горем пополам вписываюсь в площадь ветровой нагрузки.
Что, с этим делать? Поднатужиться и собирать четвёрку. Только не делать плохих АФУ.
С уважением, Владимир /RA3GES/
73!
Да, Юрий есть такая проблема, которая меня тоже сдерживает. У меня 7 элементов весит 300 грамм, а 10 эл. 700 гр. без фидера и вибратора. Антенны должны быть лёгкие и с малой парусностью. Собирайте тогда 4х9 или 4х8.

[UA9WSO]

Ёщё раз привет.
G-5500 4*10 элементов скорее всего не потянет.
Я видел такой редуктор после подобной нагрузки. Смотреть было грусно. Получается ставить на такой редуктор одну Ягу? Или есть какие нибудь варианты?
Спасибо.
Юрий

[R3GS]

Ток на наружной поверхности оплетки, тем не менее, мал. И это у 200-омной антенны.
 
Возможно, кто-то попробует у 12.5-омной антенны заменить обычный разрезной вибратор на петлевой. Тогда получится 50-омная антенна, и можно будет попробовать вышеописанное симметрирование. Я бы рекомендовал дополнить его ферритовой трубкой у точки питания - для надежности.

Ещё раз поясняю смысл того, что я сделал, заключается в том, что на модели с ОТЛИЧНО СКОМПЕНСИРОВАННЫМ током, показал, что даже незначительное отклонение питающего фидера в пространстве ведёт к появлению наведённого тока. В этом случае, все усилия по симметрированию антенны не имеют значения.

По поводу питания вибратора 12,5 Ом, Сергей, ну Вы никак не хотите меня услышать! Антенна с таким входным сопротивлением имеет преимущество! Вы идёте по пути создания проблемы, с целью её блистательного решения!
Такой вибратор заберёт мощность в 4-е раза больше, чем 50 Омная и в 16!!! ШЕСТНАДЦАТЬ раз больше 200 Омной антенны.
Давайте предположим, что у 12,5 Ом антенны волновое сопротивление внешней стороны фидера 200 Ом. При 100 Вт подводимой мощности к зажимам, уйдёт в вибратор 94,12 Вт, а в оплётку 5,88 Вт .

Обращаю внимание, что при подводимой мощности 1000 Вт ток на зажимах вибратора 12,5 Ом. одиночной антенны будет 8,9 А.
Но это уже другая история…

С уважением, Владимир /RA3GES/
73!
Юрий, это нормальное решение, при условии, что не беспокоят индустриальные помехи.
До встречи, VIA Moon :-)

[UA9WSO]

Владимир.
Простите за возможно глупый вопрос:
а в таком случае возможна ли установка этих же 2*10 антенн в вертикальную поляризацию для работы через луну?
С уважением, Юрий.

[ru9hd]

to RA3GES
Владимир, здравствуйте!
Вы пишете: "Давайте предположим, что у 12,5 Ом антенны волновое сопротивление внешней стороны фидера 200 Ом. При 100 Вт подводимой мощности к зажимам, уйдёт в вибратор 94,12 Вт, а в оплётку 5,88 Вт ".
На мой взгляд это нельзя категорически заявить. Внешняя сторона фидера в точке подключения к зажимам вибратора имеет комплексное значение входного сопротивления не равное его волновому и зависящее от соотношения длины кабеля к длине волны.
Несомненно, это случайное входное сопротивление внешней оплетки кабеля будет отбирать долю мощности и тем самым искажать диаграму направлености, собирать помехи и пр. пр. . Да, на вибратор с меньшим входным сопротивлением это влияние будет меньше, НО БУДЕТ. Тут выход один - необходим добротный "запор" этому сопротивлению, будь то четвертьволновой стакан или менее добротная система - запирающий дросель. Симметрирующие устройства ВАЖНЫ И НУЖНЫ!
Антенны проектируются с различными входными сопротивлениями и из условий простоты согласования (одиночные, стеки) и из условий получения наименьших потерь (высокое входное сопротивление антенны + фидер с высоким волновым сопротивлением). Так, на форуме Hz где-то год назад рассматривался вопрос использования высокоомной технологии при проектировании антенн с целью улучшения их основных параметров.
С уважением!
Владимир, ru9hd

[R3GS]

RU9HD, здравствуйте, Владимир!
Спасибо, за замечание. Обратите внимание, я только предположил, что волновое сопротивление со стороны оплётки активное. Сделал это исключительно, с единственной и благородной целью, сделать сравнение двух антенн более наглядными. При этом я предполагал, что все понимают, что реактивность ничего хорошего нам не сулит, а только усугубляет наше безнадёжное положение в стремлении к идеалу…(всё шучу…)
Обратите ещё внимание, что я говорю НЕ о входном сопротивлении в данной точке питания по внешней стороне оплётки. Меняя длину фидера можно получить входное сопротивление = 0 или очень большое. Оно нас не беспокоит. Суть колебательного процесса по внешней стороне фидера будет определяться ВОЛНОВЫМ сопротивлением.
По аналогии Вы используете кабель с волновым сопротивлением 50 Ом например.
Точно так же индуктивность фидера совместно с окружающими проводами, оттяжками и.т.д. за счёт емкостной связи образует «нечто», что будет восприниматься как ВОЛНОВОЕ сопротивление и чем больше это сопротивление будет, тем радостнее должно быть на душе Ультракоротковолновика!
С уважением, Владимир /RA3GES/
73!

P.S. Я тут сарказма по поводу стаканов излил предостаточно. Читаю про стаканы везде, а как сделать и настроить ни разу не видел. Расскажите и покажите пожалуйста.

P.S. Володя, а если б и кинулись, что в этом плохого? Только плюсы.
Начинающие, они как бы киловаттами особенно и не работают… :-)

[ru9hd]

Владимир, полностью согласен.
Я все это написал с тем, что бы начинающие не кинулись к поиску исключительно низкоомных антенн. 8-)