вибратор-настройка

[RZ4HD]

Коллеги. Здравствуйте. Давайте по мостам откроем новую тему. Вещи интересная для измерений.Юрий. RZ4HD.

[UA3RUF]

 Вот держу в руках этот журнал Радиолюбитель КВ  и УКВ №2 за 2001г стр. 18.На обложке красивая QSL от JH6WMJ.

[UA3RAW Андрей]

Андрей, ответвитель подключаю через короткий кусок кабеля так, чтобы уйти из поля антенны, но длина этого куска не должна быть кратна четверти волны, для исключения резонанса кабеля.

Юрий,  если кабель должен быть не кратен 1/4 длины волны значит и не должен быть  1/2 дины волны, т.е. не должен быть "повторителем"? Понятно, что если нагрузка линии активная и согласованная, антенна в резонансе и сопротивление равно волновому сопротивлению линии, то КСВ в линии не зависит от её длины. Но что мы будем иметь, если мы промахнулись и антенна у нас не настроена?
Как будет трансформировать  этот кусок кабеля Zантенны в точку измерения? Хотя, я сейчас подумал, что рассуждаю с точки зрения мостового измерителя.  Как-то так повелось, что я с давних времен на КВ, ощутил всю прелесть настройки антенн с помошью мостового КСВ-метра и пользуюсь тлько ими. У меня даже сейчас на УКВ пока нет ни одного направленного ответвителя (НО)     кроме как в трансивере, в чем может быть и моя ошибка. Понятно, что в случае мостового КСВ-метра  настройка антенны с кабелем произволной длины приведет к настройке системы антннна+кабель, а не антенны, если конечно вы случайно не попали в полволны и последствия такой настройки понятны. А что будет при настройке по КСВ с помошью НО? Допустим Вы нашли минимум КСВ, где-то рядом с нужной частотой, или на нужной частоте, но показания значительно отличны от единицы и вам конечно хочется сделать их лучше. Но по какой причине они отличны? Это как бы рассуждения вслух. Аненна в резонансе, но сопротивление антенны отлично от сопротивления питающей линии, или с сопротивлением всё нормально, а присутствует реактивность? Как понять? И, соответственно, что подстраивать в антенне? Эти же вопросы возникают и при настройке мостовым КСВ-метром (не мостом, которым можно померять реальные R и jX). И как, в случае НО,  повлияет тот кусок кабеля неизвестной длины между антенной и НО?
 
     Я тут перед прошлым полевым днем взялся делать антенны  для RK3RWA на 430МГц. Это был мой первый опыт изготовления антенн на 430. Думал, сейчас я выдержу все размеры, коррекцию на бум введу, а уж c MFJ-269 настроить не будет проблем. Наивный "мальчик"!  Решил делать стек из двух 14эл, 28Ом DK7ZB, за две недели до ПД  . Напилил элементы на одну антенну, звоню Сергею RU3RQ, чтоб договориться и взять MFJ-269. Рассказываю, что решил делать стек на 430, а он мне говорит, что я погорячился, 430, это далеко не 144, а MFJ на 430, работает только как мостовой КСВ-метр и не более. Не буду долго и детально рассказывать, но он оказался прав. Провозился я с одной антенной долго, увидив две точки с КСВ близкой к единице, одну выше, другую ниже 432.200 где-то мегагерца на два, сейчас уже точно не помню. Что я только не делал, включая манипуляции с бубном. В результате была изготовлена одна стрела 27эл DK7ZB, с точными размерами оригинала без коррекции элементов. Доделывалась, собиралась и первый раз включалась она уже в поле. На рабочей высоте, на рабочей частоте и на произвольный кусок кабеля показала КСВ близкий к единице, который был скорректирован небольшим изменением положения первого директора. Фото на сайте в фотогалерее.
Пишу здесь, хотя опять же немного не в тему, т.к. к теме о мостах это опять же не очень подходит.

[UD2F]

Вот держу в руках этот журнал Радиолюбитель КВ  и УКВ №2 за 2001г стр. 18.На обложке красивая QSL от JH6WMJ.

у вас видимо "московская" версия данного журнала. В "беллоруской" версии совсем другое содержание )
(был у меня и бумажный и  нашел в сети в djvu только второй вариант).

[UA3RUF]

 Валентин, приветствию!
 Да, у меня журнал отпечатан ЗАО «Красногорская типография», адрес редакции г.Москва, Химки-6.С удивлением узнал, что существуют две разные версии доного журнала.

[ru3pa]

to RU3PA :
"Любая модель и моделировщик дает достаточно точные, но приблизительные результаты,
чем выше частота тем больше ошибка."
Ошибки в модели или неучет всех факторов реальной конструкции обычно списывают
на моделировщик.
Если вы уверены в правильности и соответствии модели и образца,то для таких выводов
надо иметь достоверные результаты проверки реальных образцов с точностью измерений,
превосходящей моделировщики.
Это Ваши предположения, Вы выражаете чужое мнение, или можете сами измерить
параметры сделанной Вами антенны  с точностью выше,чем точность расчета программы?
Интересно узнать, где, чем и как.
И что Вы имеете ввиду "чем выше частота тем больше ошибка." , на каких частотах ?
На 10 000 МГц MMANA например выдает абсолютно те же параметры модели,что и на 50 МГц.

Здравствуйте, Владимир!
По пунктам.
     Ошибки в модели неминуемы, поскольку учесть все факторы еще никому не удавалось и не удастся и программа здесь абсолютно не при чем. Именно ошибки в модели приводят к ошибкам на выходе. Эти ошибки можно разделить на ошибки пользователя (зависят от квалификации), ошибки связанные с ограничениями программы и ошибки исполнения антенны.
В MMANA, например, при расчете входного сопротивления подстилающая поверхность считается идеальной, кроме того, точность любой модели данного типа ограничена числом сегментов. Программа считает то, что ей предложено с точностью, которая ограничена только разрядностью шины данных.
     Точность расчетов моделей и точность физических измерений нельзя сравнивать, поскольку это вещи из разных опер. Программа ничего не измеряет. Физическими измерениями проверяют адекватность модели реальному объекту. По поводу техники измерений кое-что уже сказано здесь, кроме того, открыта новая тема по данному вопросу.
     По поводу чужого мнения. К чужому мнению всегда прислушиваюсь, но не со всем соглашаюсь. Стараюсь учитывать мнение "классиков". Вот, например цитата из dl2kq по поводу точности MMANA.

{2. Размеры антенны, грубо говоря с 1..2% точностью (зависит от числа точек и от несоответствия реального окружения расчетному). То есть попасть, в "зону настройки". А дальше.... настройку антенны еще никто не отменял.}

2% это точность относительная и с изменением частоты не  меняется, а вот абсолютная погрешность на частоте 10 МГц будет составлять 200 кГц, на 100 МГц - 2 МГц и т.д. Кроме того, с повышением частоты обычно растет число элементов антенной системы и начинают сильнее влиять ограничения программы, точность выполнения реальных элементов падает,
влияние скин-эффекта сильнее проявляется. Шероховатость поверхности элементов в модель не вводится.
     Уточнение. MMANA не выдает параметры модели, она их заглатывает, а выдает результаты расчетов по формулам.
     И в заключение. Любая программа моделирования это только инструмент, которым надо уметь пользоваться. Процесс обучения беспределен, а результат мы все знаем.

С уважением,
Юрий.

[Владимир RA6FOO]

цитата из dl2kq по поводу точности MMANA была в контексте разговора о КВ антеннах,
к антеннам УКВ это не относится.  На УКВ можно расчитывать на точность РАСЧЕТА не хуже 0,5 %.
По остальным пунктам согласен. Но все сказанное относится к точности МОДЕЛИРОВАНИЯ,
которая полностью в Ваших руках.

Спасибо всем, кто отметил свое отношение к моим сообщениям, и вывел меня  по этому
показателю ( 228 раз) в абсолютные лидеры форума с большим отрывом от конкурентов.   

[ru3pa]

Юрий,  если кабель должен быть не кратен 1/4 длины волны значит и не должен быть  1/2 дины волны, т.е. не должен быть "повторителем"? Понятно, что если нагрузка линии активная и согласованная, антенна в резонансе и сопротивление равно волновому сопротивлению линии, то КСВ в линии не зависит от её длины. Но что мы будем иметь, если мы промахнулись и антенна у нас не настроена?

   Как говаривала моя внучка, когда ее ставили в тупик вопросом, а что ты будешь делать,
если то-то произойдет? Ответ, после длительной паузы,- плакать.
     Я придерживаюсь той точки зрения, что программам моделирования можно доверять, иногда. В процессе настройки изменением длины активного элемента изменяется как активная часть сопротивления, так и реактивная, но активная часть меняется медленнее. Поэтому, если по результатам расчета в нескольких разных программах я получил нужное активное сопротивление и нулевое реактивное, считаю, что в реальной антенне существенно может измениться реактивная часть сопротивления, по сравнению с расчетной, а активная часть изменится в допустимых пределах.
При таком допущении я и использую не резонирующий кусок кабеля для подключения измерителя. Применение повторителей, на мой взгляд, оправдано на низких частотах, где ошибка в длине куска кабеля (в процентном отношении) незначительна. Точно отрезать кусок кабеля длиной в несколько полуволн на 70 см. с учетом неминуемого разброса параметров кабеля по длине - невозможно. Лишняя погрешность измерений. Но теоретически, - можно.
     К настройке антенн изменением расстояний по сравнению с расчетными отношусь с недоверием. Хороший КСВ говорит о том, что вся мощность передатчика без дополнительных потерь "вдута" (прошу прощения за лексику) в антенну, но что антенна сделает с этой мощностью зависит не только от КСВ, но и от геометрии. Хотя, можно будет посмотреть в том же моделировщике, как влияет изменение расстояния до первого директора на прочие характеристики.
     В тех случаях, когда даже шаманство не помогает, включаю согласующее устройство непосредственно в точку подключения кабеля к вибратору. Потери в таком устройстве могут оказаться значительно меньше, чем потери в кабеле из-за плохого КСВ и геометрия не нарушается.
     НО УКВ диапазона мало принципиально отличаются от рефлектометров с МГТФ под оплеткой, но дополнительно компенсируются реактивности измерителя в определенном диапазоне частот. Об этом можно будет поговорить в новой теме по антенным измерениям.
 С уважением,
Юрий.

[UA3RAW Андрей]

    Я придерживаюсь той точки зрения, что программам моделирования можно доверять, иногда. В процессе настройки изменением длины активного элемента изменяется как активная часть сопротивления, так и реактивная, но активная часть меняется медленнее. Поэтому, если по результатам расчета в нескольких разных программах я получил нужное активное сопротивление и нулевое реактивное, считаю, что в реальной антенне существенно может измениться реактивная часть сопротивления, по сравнению с расчетной, а активная часть изменится в допустимых пределах.
При таком допущении я и использую не резонирующий кусок кабеля для подключения измерителя. Применение повторителей, на мой взгляд, оправдано на низких частотах, где ошибка в длине куска кабеля (в процентном отношении) незначительна. Точно отрезать кусок кабеля длиной в несколько полуволн на 70 см. с учетом неминуемого разброса параметров кабеля по длине - невозможно. Лишняя погрешность измерений. Но теоретически, - можно.
     К настройке антенн изменением расстояний по сравнению с расчетными отношусь с недоверием. Хороший КСВ говорит о том, что вся мощность передатчика без дополнительных потерь "вдута" (прошу прощения за лексику) в антенну, но что антенна сделает с этой мощностью зависит не только от КСВ, но и от геометрии. Хотя, можно будет посмотреть в том же моделировщике, как влияет изменение расстояния до первого директора на прочие характеристики.
  

Юрий, я полностью с Вами согласен по всем пунктам и всё это  понимаю.  Но вот при настройке антенны на 430 к полевому дню возникла ситуация, которая поставила меня с моими скромными теоретическими знаниями и практическим опытом, мягко говоря, в тупик.  Была изготовлена антенна по заранне расчитанным автором данным.
В связи с близостью бума была введена коррекция по всем известной методике http://forum.vhfdx.ru/index.php?action=dlattach;topic=12694.0;attach=6325;image
Далее антенну закрепил вертикально на "станке", на достаточном, как мне казалось, для 70см расстоянии от земли и окружающих металлических предметов. См.  картинки. Прошу прощения за качество, снималось телефоном уже в сумерках.
Антенна 28 Оммная и четвертьволновый трансформатор был изготовлен, настроен и проверен заранее.
То, что я увидел две точки с минимумами КСВ   практичести симметрично от центральной частоты настройки антенны, меня несколоко озадачило. Какую двигать к центру и в чем ошибка при изготовлении? Манипуляции с положением элементов ближайших к активному ни к какой ясности не привели, а еще больше запутали. "Верхний", скажем так, "резонанс" был более четкий и я решил, что мала коррекция элементов. Но благо, что конструкция позволила еще приподнять элементы над бумом, после чего улучшения не не наступило, а скорее наоборот. В деталях уже не помню, но после подобного рода манипуляциями пришел к выводу, что длина элементов больше чем надо, т.е. слишком много добавил при коррекции. Надо укорачивать. И двигать "нижний" "резонанс" вверх.  На сколько укорачивать? И все ли элементы? Сначала укоротил все на 1 мм с каждой стороны. Резонанс сместился вверх. Прикинул, что такими темпами мне придется элементы укоротить довольно значительно.  В итоге стал укорачивать только несколько элементов ближайших к активному т.к. они оказывали наибольшее влияние. Понимал, что в такой ситуации с диаграмой и усилением антенны может получиться всё что угодно. Но вопрос уже состоял в том, чтобы выявить в чем ошибка при изготовлении и получить четкость и однозначность при манипуляциях с элементами. В итоге активный элемент был укорочен на 4 мм с каждой стороны по сравнению с расчетным авторским без коррекции. Остальные немного поменьше. Но всё равно, КСВ меньше 1,5 удавалось достичь только при приближении первого директора к активному вибратору и никак иначе.
Потом антенна была снята со "станка", установлена на четырехметровую стеклопластиковую трубу, был подключен длинный кабель  и антенна поднята над землёй. Что же я увидел?
Четкий резонанс, выше по частоте от центральной, на которую настраивал на "станке".     На сколько выше, уже  не помню. КСВ в единице, правда не был, но был меньше 1.5 и небольшим смещением первого директора вгонялся в 1. Опять же, не придирайтесь к цифрам, все измерения с соответствующей для MFJ-269 точностью +/- пол лаптя. Второй "резонанс" "уполз" еще выше и был уже не такой четкий.
После чего я и решил делать одну 27 элементов DK7ZB, точно "в размер" как для изолированного бума без всякой коррекции.  Что и оправдалось. Но всё равно, четкости в последовательности действий при настройке такой антенны я не ощутил. Поэтому и возникли вопросы.

 

[Владимир RA6FOO]

ВЧ мост DL2KQ (dl2kq.de/ant/3-32.htm) и по конструкции и по питанию ВЧ расчитан на работу до 30 МГц.
Идею моста без измерительной головки и с переменным резистором вместо эталона использовать на
УКВ можно, но без С7 10...260 пф и выполнив монтаж моста по всем правилам УКВ. Но для этого необходимо
отобрать для R3 переменный резистор.Проще на панорамном КСВ метре,но можно и с помощью ИЧХометра.
С него ВЧ подать на мост, напряжение разбаланса на его вход, а вместо нагрузки поставить эталон 50 Ом.
Вращая ось, сбалансировать мост (положить линию на ноль). Начиная с некоторой частоты и выше это не
удастся.Это граничная частота данного экземпляра. То же сделать при эталонах других сопротивлений.
Разброс граничных частот большой. Есть резисторы с приемлемым балансом до 300 МГц, есть не выше 40 МГц.
При повороте оси линия должна подниматься и опускаться НЕ МЕНЯЯ ФОРМЫ.
На частотах выше граничной может быть так, что почти-баланс моста достигается в некоторых точках
диапазона в зависимости от положения оси ( линия на экране горбатая, а минимумы-максимумы ползают
по экрану).Это говорит о том, что реактивности самого моста на этих частотах уже значительны,а меняющиеся
частоты почти-баланса- о том, что реактивности переменного резистора на этих частотах им комплиментарны.   

[ru3pa]

 Но всё равно, четкости в последовательности действий при настройке такой антенны я не ощутил. Поэтому и возникли вопросы.

 

Андрей, давайте попробуем разобраться (если сможем). На что я обратил внимание сразу.
     Из фотографий видно, что антенна хоть и в вертикальном положении, но близко от деревянных стен, которые однозначно будут понижать частоту, да и от земли не очень далеко.
     Из фото неясно используется ли симметрирование фидера. Симметричный вибратор обязательно должен питаться симметрично, иначе оплетка под ВЧ напряжением со всеми негативными последствиями. Бытующее мнение, что для любительских конструкций и так сойдет, не выдерживает критики. Приходилось натыкаться на эти грабли.
     Если можно, пришлите на ru3pa@mail.ru проект антенны, включая сечение бума и точное расстояние (зазор) между элементами и бумом. Попробую поиграть с моделью, может, что и получится.
     Если вы пользуетесь Skype, давайте свяжемся.
С уважением,
Юрий.

[UA3RAW Андрей]

Андрей, давайте попробуем разобраться (если сможем). На что я обратил внимание сразу.
     Из фотографий видно, что антенна хоть и в вертикальном положении, но близко от деревянных стен, которые однозначно будут понижать частоту, да и от земли не очень далеко.
     Из фото неясно используется ли симметрирование фидера. Симметричный вибратор обязательно должен питаться симметрично, иначе оплетка под ВЧ напряжением со всеми негативными последствиями. Бытующее мнение, что для любительских конструкций и так сойдет, не выдерживает критики. Приходилось натыкаться на эти грабли.
     Если можно, пришлите на ru3pa@mail.ru проект антенны, включая сечение бума и точное расстояние (зазор) между элементами и бумом. Попробую поиграть с моделью, может, что и получится.
     Если вы пользуетесь Skype, давайте свяжемся.
С уважением,
Юрий.

Юрий, то что сказывалось влияние земли и деревянной стены я тоже понял, после того как поднял антенну на четырехметровую высоту. Просто я в начале не предполагал, что на 70см диапазоне расстояние больше метра до земли за рефлектором и около метра до сухой деревянной стены сбоку, так скажутся. А размеры антенны здесь: http://www.qsl.net/dk7zb/70cm-longyagi/14-ele.htm
Бум алюминиевый квадратный 20х20мм. Активный элемент из трубки диаметром 12мм. Расстояние от центра трубки до плоскости бума 18мм. Симметрирования специально никакого не делалось, всё как у автора на сайте: http://www.qsl.net/dk7zb/dk7zb-match.htm Да и как мне кажется, симметрирование не должно в такой степени сказываться на резонансных свойствах антенны, если вообще должно. Остальные элементы из алюминиевой трубки диаметром 6 мм. Расстояние от центра трубки до поверхности бума 8мм.
Я думаю нет необходимости что-то в очередной раз моделировать, всё уже давно смоделировано и автором и другими модельерами.
Вопрос изначально был в другом - методика настройки в резонанс активного элемента многоэлементной антенны с помощью доступных приборов.
   

[ru3pa]

Я думаю нет необходимости что-то в очередной раз моделировать, всё уже давно смоделировано и автором и другими модельерами.
Вопрос изначально был в другом - методика настройки в резонанс активного элемента многоэлементной антенны с помощью доступных приборов.
   

     Андрей, мне кажется, что моделировать действительно не придется. Если антенна сделана так, как на фотографии, то в ней есть существенная ошибка. Она заключается в том, что автор DK7ZB применяет симметрирующее устройство, а на фотографии оно отсутствует.

Цитата из описания согласующего устройства от DK7ZB/

"The basic principle is a quarter-wave line of two coax-cables in parallel. One end of the line ist connected to the radiator, the other to a socket, which is grounded at the metallic boom and has two functions:
1. It transforms the  resistance of the radiator to the 50Ohm of the feeding line. 
2. This line is a simplified coaxial sleeve balun to avoid sleeve-waves on the braid of the cable running to the station."
 Что означает следующее. Один конец согласующей линии подключается к излучателю, а второй
к разъему, который соединяется с металлическим бумом и эта конструкция имеет два назначения. Первое - трансформировать сопротивление, второе - линия представляет собой упрощенный вариант симметрирующего устройства "стакан".
     
     Промежуток между линией и бумом это четвертьволновый резонатор, но оплетка кабеля в том месте, где должен быть разъем, должна иметь контакт с бумом. Причем зазор желательно выдержать по всей длине до точки контакта (а длина эта - четверть волны в воздухе). Я думаю все дело в этом.

[UA3RAW Андрей]

     
"The basic principle is a quarter-wave line of two coax-cables in parallel. One end of the line ist connected to the radiator, the other to a socket, which is grounded at the metallic boom and has two functions:
1. It transforms the  resistance of the radiator to the 50Ohm of the feeding line. 
2. This line is a simplified coaxial sleeve balun to avoid sleeve-waves on the braid of the cable running to the station."
 Что означает следующее. Один конец согласующей линии подключается к излучателю, а второй
к разъему, который соединяется с металлическим бумом и эта конструкция имеет два назначения. Первое - трансформировать сопротивление, второе - линия представляет собой упрощенный вариант симметрирующего устройства "стакан".
     
     Промежуток между линией и бумом это четвертьволновый резонатор, но оплетка кабеля в том месте, где должен быть разъем, должна иметь контакт с бумом. Причем зазор желательно выдержать по всей длине до точки контакта (а длина эта - четверть волны в воздухе). Я думаю все дело в этом.

Юрий, согласен, спасибо, что указали на ошибку! Как-то  я упустил этот момент, хотя неоднократно перечитывал эту информацию. У меня действительно разъем не был соединен электрически с бумом ни в этом варианте, ни в 27-элементной антенне.
Но вопрос для меня остается открытым, пока не попробую, так ли  сильно это повлияет на резонанс и согласование антенны. А если бум диэлектрический? Принято считать, что отсутствие симметрирования приводит к искажению диаграммы направленности. Я просто не знаю это точно,  поэтому и сомневаюсь. Может конечно эти токи повлияли на сам измерительный прибор и исказили показания?
А то, что четвертьволновый трансформатор должен идти параллелно буму с определенным зазором до места соедининия оплетки с бумом опровергает куча фото на сайте автора. Привожу одно из них.

[ru3pa]

     А на приведенной картинке используется другой тип симметрирующего устройства, который аналогичен запирающему дросселю. Виток из кабеля и есть дроссель. Я в некоторых своих конструкциях тоже такой вариант использую. Необходимо создать на внешней оболочке кабеля большое сопротивление токам ВЧ. Можете прикинуть индуктивность этого витка и оценить его реактивное сопротивление на частоте 430 МГц.
     Между внутренней поверхностью оплетки и центральным проводником действует напряжение ВЧ, которое подводится к вибратору. Для внешнего наблюдателя ВЧ напряжения в точках подключения абсолютно одинаковы. И вот к одной из этих точек с напряжением подключают внешнюю поверхность оплетки. Фактически параллельно основному вибратору подключен длинный проводник, по которому начинает протекать ВЧ ток. То, что искажается диаграмма направленности это ясно, хуже то, что изменяется входное сопротивление антенны. При настройке основного вибратора не учитывается еще одна антенна, подключенная в той же точке.
Абсолютно необходимо ее "оторвать" с помощью любого метода симметрирования.

С уважением,
Юрий.