2ck.ro
Articole > Echipamente si constructii radio Litere mici Litere medii Litere mari     Comentati acest articol    Tipariti

Speculatii in jurul unui fir

Gheorghe Oproescu - Tavi YO4BKM

Un fir ascunde multe lucruri aparent simple care pot duce la incercari infructuoase in construirea si adaptarea antenelor, mai ales in regim HM. Chiar daca antenele sunt procurate „la cheie” se intampla ca multe lucruri sa mearga rau pentru ca ceva nu a fost inteles bine. Cu atat mai mari sunt dezamagirile cand se folosesc echipamente moderne precum analizoarele de antene care nu pot face minuni in lipsa unor notiuni care pot parea neinteresante. Fara analizoare de antena sau alte instrumente complicate, dar cunoscand cateva elemente la care adesea nu se da atentie, se pot construi in amplasamente din cele mai diferite antene care functioneaza ireprosabil.

    

Miscarea electronilor in conductorii metalici.

In conductorii metalici electronii liberi, desprinsi de atomii carora le-au apartinut, formeaza un „gaz electronic” printre atomii considerati ficsi si foarte rarefiati in comparatie cu dimensiunile minuscule ale lor. Miscarea electronilor este  provocata in special de:

- Temperatura care duce la agitatie termica, asemanatoare agitatiei termice a moleculelor din gaze. La zero absolut (0 K) inceteaza orice miscare termica.

- Campul electric care le imprima o acceleratie pe directia sa, electronii se misca accelerat pana ce se ciocnesc de atomi schimband viteza si directia de miscare, acceleratia ii „trage” iarasi pe directia campului electric si astfel vor parcurge un traseu cu multe zig-zaguri rezultand in final o deplasare cu o viteza medie pe directia campului electric. Daca nu ar exista ciocnirile cu atomii, electronii se vor deplasa uniform accelerat cu viteze crescatoare, cam ca in tuburile electronice cu vid unde, din cauza reziduurilor de atomi de gaze, se produc si aici ciocniri, dar in numar mult mai redus. Atomii sunt si ei supusi agitatiei termice, dar sub forma de vibratii in jurul pozitiei de echilibru, pe directii aleatoare.

Fara a intra in calcule complicate si nu intotdeauna precise, arat mai jos cum se poate afla foarte simplu, cel putin ca ordin de marime, valoarea vitezei medii a electronilor intr-un conductor metalic, este important pentru a afla ce anume transporta un conductor electric, electroni in niciun caz. Din manualele de fizica de liceu (sau de pe internet) se afla valorile densitatii r [kg/m3] si masei atomice relative A (g/mol sau kg/kmol, au aceeasi valoare numerica) pentru metalul conductorului respectiv. In cea mai simplificatoare ipoteza, ca fiecare atom elibereaza un electron liber, densitatea de atomi (sau de electroni liberi ne) dintr-un conductor se afla din 

 

 

Alegand un conductor cu sectiunea S prin care circula un curent I si stiind sarcina electrica a unui electron e=1.6 x 10-19 C,  viteza medie a electronilor se afla din

 

 

Pentru S=1 mm2 si I=1 A tabelul 1 arata distanta medie dintre doi atomi si valorile vitezelor medii pentru trei materiale.

 

Tabelul 1. Viteza medie a electronilor in diferite metale

Marimea fizica

Argint

Cupru

Aluminiu

Masa atomica relativa  A [g/mol sau kg/kmol]

107.86

63.546

26.981

Densitatea r [kg/m3]

10500

8960

2700

Densitatea de atomi (electroni liberi) ne [/m3]

60.55 x 1027

87.7 x 1027

62.24 x 1027

Distanta medie dintre doi atomi [m]

2.55 x 10-10

2.25 x 10-10

2.52 x 10-10

Viteza medie a electronilor vmed  [mm/s]

0.103

0.071

0.100

 

In curentul alternativ apare schimbarea periodica a sensului de miscare a electronilor care, in loc sa mai „curga” continuu intr-un singur sens, se vor deplasa intr-un sens sau altul in jurul pozitei de repaus. In cazul conductorului de mai sus, alimentat in curent alternativ cu frecventa de 50 Hz unde apar inversari de polaritate la fiecare sutime de secunda, electronii liberi vor ”oscila” pe directia conductorului pe distante de cativa microni in fiecare sens. La frecevnta de 3,5 MHz electronii vor oscila pe distante mult mai mici decat distanta dintre doi atomi aratata in tabelul 1, distantele scazand cu cresterea frecventei.

Exemplul de mai sus este destul de aproximativ, dar arata ceva important, anume ca in curent de radiofrecventa nu se transporta sarcini electrice, ca in curent continuu si ca, chiar daca nu toti atomii elibereaza electroni de conductie, micsorand chiar de 10 ori densitatea de electroni de conductie ne, cresterea de 10 ori a vitezei medii nu duce la deplasari pe distante mai mari decat distanta dintre doi atomi. 

Excitand electronii dintr-un segment de conductor printr-un camp electric alternativ acestia vor „impinge” electrostatic in electronii de care se apropie si vor „trage” de electronii de care se departeaza. In felul acesta vor fi pusi in miscare si alti electroni, acestia vor actiona identic asupra vecinilor lor dar cu intarziere din cauza inertiei acestora si asa mai departe, miscarea transmitandu-se din aproape in aproape, dar cu intarzieri de la un loc la altul in lungul conductorului. In cazul electronilor inertia (data de masa lor si de acceleratia careia i se opun) este perceputa ca inductanta, acea impotrivire la variatia vitezei electronilor. Iar electronii dintr-un conductor nu mai oscileaza toti in faza, aparand de fapt o unda in care deplasarea, viteza v si acceleratia fiecarui electron depind atat de timp (datorita caracterului oscilator) cat si de locul unde se afla (datorita intarzierilor). Deoarece viteza v a electronilor intr-un anumit loc pe conductor determina curentul din locul respectiv, curentul i(t,x) va avea si el aspectul unei unde, ca mai jos.

 

 

unde Imax corespunde locului cu viteza maxima a electronilor, T este perioada oscilatiilor, x este pozitia pe conductor fata de o origine aleasa conventional, l este lungimea de unda care se creaza in conductor, cum se arata in figura 1.

Figura 1. Distributia vitezei, curentului si tensiunii intr-un conductor  pe durata unei perioade.

 

De aici se contureaza o prima observatie: In curent alternativ printr-un conductor nu se transporta electroni ci se propaga unde. Spre deosebire de curentul continuu unde viteza electronilor transportati prin conductor da intensitatea curentului electric si produce efectele energetice cunoscute, in curent de radiofrecventa energia este transportata ca energie a unei unde generate de electronii care executa mici oscilatii cu aplitudini si faze diferite de la un loc la altul, dar cu aceeasi pulsatie pentru toti. Miscarea osciatorie a electronilor produce fenomene si in exteriorul conductorului sub forma modificarii periodice a campurilor magnetic si electric. Conductorul ca purtaor de sarcini in miscare, impreuna cu mediul inconjurator (caracterizat prin permeabilitatea magnetica m si permitiviattea dielectrica e) formeaza un mediu in care undele au o viteza de propagare v dependenta de caracteristicile electrice ale respectivului mediu, data de relatia:

 

 

unde c este viteza undei in vid, foarte apropiata de cea din aerul uscat. Dupa cum am aratat in [2] orice conductor poseda inductanta L si capacitate C proprie. In conditii ideale, cand conductorul nu are rezistivitate, cele doua determina o marime care se numeste impedanta caracteristica Z0 a conductorului considerat mediu de propagare.

 

 

In situatii practice expresia (5) se poate aplica la orice conductor utilizat in radiofrecevnta a carui rezistivitate este neglijabila in raport cu reactantele inductive si capacitive si, in aceste conditii, Z0 nu contine reactante.  

Arat aici ca expresia (5) poate produce confuzii printre utilizatorii mai putin atenti sau experiemntati. Are dimensiunile unei rezistente electrice, dar nu produce efectele rezistoarelor cunoscute, cel mai important fiind ca nu disipa energie. Este o caracteristica a unui mediu de propagare a unei unde si care reglementeaza fenomenologic trecerea undelor prin mediu sau dintr-un mediu in altul.

Undele care sunt generate intr-un anumit mediu sufera reflexii totale sau partiale cand intalnesc in calea lor un mediu cu impedanta caracteristica Z0 diferita, reflexiile totale aparand in cazurile extreme cu Z0 infinit sau nul.

Unda generata de o sursa de curent de radiofrecventa care se propaga de la sursa in lungul unui conductor se numeste unda directa. In lipsa reflexiilor (conductor infinit de lung sau conductor la care este cuplat un consumator a carui impedanta este egala cu Z0) in conductor apar unde progresive, figura 2. Daca in figura 2 ar fi fost desenate undele la momente foarte mult apropiate intre ele, ele ar fi format o retea cu marginile netede, fara ondulatii, aratand ca undele „curg” continuu intr-un singur sens.   

In cazul in care conductorul se continua cu un alt mediu cu Z0 diferit apar unde reflectate care interfereaza cu undele directe formand ventre si noduri. Interferenta este usor vizibila in cazul unei reflexii totale, figura 3, aici capetele conductorului sunt in gol (curent nul).

 

Figura 2. Unde progresive la diferite momente dintr-o perioada.

 

In acest caz unda directa interfereaza total cu unda reflectata si apar unde stationare.

 

Figura 3. Unde stationare intr-un conductor cu capetele izolate (in gol).

 

In cazul unei rflexii partiale, cand o parte din unda trece in celalalt mediu iar o alta parte se reflecta, in conductor apare o combinatie intre undele progresive si undele stationare, care va fi tratata ceva mai jos.

Din cele aratate mai sus se poate conchide ca daca in curent continuu antrenarea electronilor se face numai pe seama campului electric creat de o diferenta de potential constanta la capetele conductorului, in curent alternativ se produce o excitare a electronilor intr-o miscare oscilatorie. Aceasta excitarea se poate produce in mai multe moduri:

- Prin aplicarea unei diferente de potential alternativ intre dua puncte ale conductorului;

- Prin contact galvanic cu un alt conductor in care exista unde;

- Prin plasarea conductorului intr-un camp electromagnetic variabil care interactioneaza cu electronii din conductor inducand oscilatii ale lor.

 

Producerea undelor electromagnetice.

Miscarea accelarata a fiecarui electron produce perturbatii in mediu prin modificarea valorilor locale ale campului electromagnetic iar perturbatiile se transmit cu viteza proprie de propagare prin mediul inconjurator [8] Un curent variabil în timp i(t) intr-un punct oarecare P pe conductor, figura 4, produce o variatie in timp a intensitatii câmpului magnetic H [A/m] care, conform legii lui Faraday produce o variatie in timp a intensitatii câmpului electric E [V/m] si acesta, la randul lui, conform legii lui Ampère produce la randu-i o variatie in timp a intensitatii câmpului magnetic H și așa mai departe. Precizez ca aceste doua legi formeaza ultimele doua ecuatii din sistemul de patru ecuatii ale lui Maxwell a caror solutie descrie generarea si propagarea undelor electromagnetice. Liniile de camp magnetic H corespunzator valorii curentului i(t) apar intr-un plan perpendicular pe directia conductorului antenei, liniile de camp electric E apar intr-un plan perpendicular pe planul H care contine si conductorul antenei, aceste linii „pulseaza” ca urmare a modificarii curentului.

Figura 4. Excitarea mediului electromagnetic prin miscarea accelarata a electronilor

 

 

Antena

In figura 4 se observa liniile de camp electric variabile corespunzatoare variatiei (pulsatiei) curentului i(t) intr-un singur punct P de pe conductor. Daca am cerceta formarea acestor linii in toate punctele de pe lungimea de o semiunda a unui conductor in care se formeaza unde stationare ca in figura 3, pe de o parte ele se vor compune in spatiu, pe de alta parte vor induce la randul lor curenti i(t,x) variabili. Daca aleg pentru ilustrarea acestui efect insumat numai liniile de camp electric la diferite momente, acestea vor arata ca in figura 5. Asa apar undele elctromagnetice in mediul inconjurator, care se vor propaga incepand de la conductor cu o viteza dependenta de caracteristicile mediului, precum permeabilitatea magnetica m si permitivitatea dielectrica e.

 

Figura 5. Formarea liniilor  de  camp electric.

 

Sageata rosie din desen arata numai sensul curentului maxim din antena, care este totodata si faza oscilatiilor electronilor la momente corespunzand multiplilor impari de sfert de perioada T.

Liniile campului magnetic H sunt, in acest caz, perpendiculare pe planul desenului si nu au mai fost reprezentate.

O antena in care apar unde stationare (figura 3) se numeste antena rezonanta. Daca lungimea antenei este corelata cu lungimea de unda asa cum se va arata mai jos, antena se numeste acordata. Excitarea electronilor dintr-o antena se face fie prin conectarea galvanica la un conductor care transporta unde electromagnetice (numit linie de alimentare, in engleza feeder, romanizat fider etc) in cazul emisiei, fie prin undele electromagnetice din mediul inconjurator la receptie.

Cand functioneaza in regim de emisie antena formeaza impreuna cu mediul inconjurator un consumator disipativ de energie electrica de radiofrecventa. Asa cum un consumator in curent alternativ este caracterizat de o impedanta proprie Z, impedanta antenei implicata in radiatia undelor electromagnetice se numeste impedanta de radiatie Zrad si se masoara in W. Deoarece curentul si tensiunea in antena au o distributie variabila, ca in figura 1, impedanta de radiatie se defineste in locul unde curentul este maxim. Zrad  este o marime complexa cu doua componente, o rezistenta de radiatie Rrad (care este disipativa si transforma energia electrica in energie a undelor electromagnetice) si o reactanta de radiatie Xrad (conservativa, nu disipa energie). Conform conventiei de scriere a impedantelor sub forma de numere complexe Zrad este de forma

 Asadar, din cele doua componente numai Rrad  realizeaza transferul de energie catre undele electromagnetice. O antena acordata este antena care are dimensiunile astfel alese incat sa nu apara componenta reactiva Xrad la frecventa pe care lucreaza.

Cea mai mare influenta asupra valorilor rezistentei si reactantei de radiatie o au lungimea antenei si inaltimea fata de sol masurate in lungimi de unda, diametrul conductorului avand o influenta mai redusa. Deoarece orice conductor are si o rezistenta proprie R0 care, datorita efectului pelicular depinde de frecventa, antena va avea doua rezistente disipative, una care disipa energie prin undele electromagnetice, cealalta care disipa energie prin caldura, aparand astfel notiunea de randament h al antenei:

 

 

Rezistenta de pierderi in conductorii din cupru se calculeaza conform [5]. Luand ca exemplu un dipol in semuinda pe frecventa de 3.75 MHz, tabelul 2 prezinta caracteristicile unei antenei acordate (reactanta nula) dar si neacordate (scrisa cu rosu) cu dimensiunile exprimate in lungimi de unda si in metri. Se vede cat de mare este influenta dimensiunilor antenei asupra reactantei dar si asupra rezistentei de radiatie, implicit asupra randamentului, o abatere a lungimii antenei de sub 3% face sa apara reactante cu valoarea mai mare decat rezistenta de radiatie. Este important ca, pentru un randament cat mai ridicat, antena sa aibe o rezistenta de radiatie cat mai mare, care se obtine prin dimensiuni si amplasare. Se vede usor cum antena de la pozitia 5 din tabel care are un conductor cu diametrul de 3 mm si este acordata pe 3.75 MHz dar este montata la o inaltime de 2 m (in cazul in care, iesind la iarba verde, cineva vrea sa poata comunica cu colegi din YO) va trebui sa aibe o lungime de 39.61 m, inaltimea si lungimea ducand la o rezistenta de radiatie de numai 1.44 W care, impreuna cu o rezistenta de pierderi de 2.1 W, duc la un randament de 40.6%.

 

Tabelul 2. Constructii de antene si caracteristicile lor.

Nr. crt.

Lungimea

Inaltimea fata de sol

Diametrul

conductorului

Rrad 

W

Xrad W

Rpierderi

W

Randament

1

0.487l   (38.96m)

0.3l  (24m)

3 mm

89.40

0

2.06

97.7%

2

0.486l   (38.89m)

0.1l   (8m)

3 mm

20.05

0

2.06

90.7%

3

0.500l   (40.00m)

0.1l   (8m)

3 mm

21.76

63.2

2.12

91.15%

4

0.492l (39.409m)

0.1l  (8m)

1mm

20.85

0

6.26

76.9%

5

0.495l (39.610m)

0.025l   (2m)

3mm

1.44

0

2.1

40.6%

 

La un diametru al conductorului antenei de 1 mm (mai usor de transportat „la iarba verde”) randamentul ar fi devenit 18.7%, antena devenind un adevarat resou si radiind mai multa caldura decat unde electromagnetice. Cele mai dezavantajoase sunt antenele magnetice la care rezistenta de radiatie este de infime fractiuni de W  si, chiar daca se construiesc din teava cu diametrul de ordinul zecilor de milimetri ca sa se reduca rezistenta de pierderi, randamentul ajunge sa fie sub 50%. Au, totusi, avantajul unui spatiu de amplasare foarte redus.

 

Unde se alimenteaza antenele.

Analogia cu alimentarea consumatorilor in curent continuu sau a consumatorilor in curent alternativ de 50 Hz prin linii de alimentare multifilare dar si deoarece o antena se alimenteaza si ea, dar cu energie transmisa prin unde, fac sa se foloseasca expresia „alimentarea antenelor” desi mai corect ar fi sa se foloseasca termenul de excitare a antenelor. Antena este adusa in stare sa „vibreze” d.p.d.v. electric asa cum o coarda de instrument muzical este excitata pentru a produce vibratii mecanice. Deoarece prin linia de alimentare se propaga unde, o antena se poate alimenta si monofilar. Undele trec dintr-un mediu cu impedanta caracteristica Z0 rezistiva dar nu disipativa in antena care are o alta impedanta, Zantena in forma complexa  Zantena=Rantena+jXantena  si, pentru un transfer maxim de energie, nu trebuie sa apara reflexii ale undelor, deci nici ale energiei transmise. Pentru asta trebuie ca impedantele antenei si linei sa fie egale iar antena sa nu aibe reactante. Ultima conditie se obtine usor, dimensionand lungimea, inaltimea fata de sol si diametrul conductorului (vezi tabelul 2) incat reactanta sa fie nula. Deoarece datele constructive ale unei antene gasite in literatura (eu le numesc “date de manual”) nu sunt suficient de bune intrucat difera conditiile concrete de amplasare, este nevoie de un soft specializat pentru dimensionarea antenelor. Personal am incercat sa folosesc cu decenii in urma softuri specializate, unele m-au dezamagit fie prin preturi prohibitive, fie prin imprecizie, asa ca am decis sa-mi construiesc propriul soft pe baza modelelor matematice din [8], cu care mi-am construit antenele si cu care determin valorile concrete din acest articol. Dupa ce s-a realizat anularea reactantei antenei, mai ramane sa se coreleze Z0 cu Rantena si voi exemplifica acest lucru pe un dipol acordat in semiunda. Deoarece impedanta de radiatie a unei antene apare acolo unde curentul este maxim iar dipolii in semiunda se alimenteaza de obicei la jumatatea lungimii lor, in acest caz impedata de alimentare este cat impedanta de radiatie. Cu un soft corespunzator aflu ca un dipol in semiunda din conductor de 3 mm aflat la 14 m (0.175l)  fata de sol si cu lungimea de 38.602 m (0.483l) are la 3.75 MHz o rezistenta de radiatie Zrad=50+0j W si se poate alimenta cu un cablu coaxial de 50 W printr-un simetrizor 1:1. Dar, cum procedez daca nu pot respecta inaltimea de mai sus? Cel mai simplu este sa aleg un loc de alimentare convenabil, unde impedanta (devenita acum impedanta de alimentare, Zalim) sa aibe valoarea dorita. Daca locul de alimentare este diferit de cel cu maximul de curent, impedanta acelui loc va fi mai mare deoarece curentul este mai mic. Adica un dipol in semiunda sa fie alimentat in alt punct decat cel de la mijloc, respectiv sa fie alimentat asimetric in raport cu antena. Prin aceasta nu se strica forma sau simetria undelor stationare din dipol si nici radiatia lui. Daca posibilitatile de montaj ma obliga sa instalez antena la o inaltime la care impedanta de radiatie diferita de 50+0j W, trebuie ca, in primul rand sa ii dimensionez lungimea incat sa nu mai apara raectante, fie cu un soft specializat (si de incredere), fie prin masurartori si tatonari. Sa presupunem ca antena va rezulta precum cea de pe a doua pozitie din tabelul 2. Mutand locul de alimentare la x=8.7 m de capatul antenei rezulta o impedanta de 50+0j W si se poate lega la un cablu de 50 W printr-un simetrizor 1:1. Acest lucru se afla din expresia

 

 

Atentie, functia arcsin din (8) trebuie sa intoarca rezultatul in radiani! Pentru cine este interesat, arat ca expresia de mai sus se deduce considerand ca, neglijand rezistenta de pierderi, puterea de radiatie este egala cu puterea de alimentare in orice  punct aflat la distanta x de capatul dipolului si ca distrubutia curentului prin antena este sinusoidala,

.

La fel se poate proceda si cu antena la 2 m de sol (pozitia 5 din tabelul 2) data mai sus ca exemplu de portabil pe 3,75 MHz, locul de alimentare este la 2.17 m de capatul dipolului.

Daca antena are la locul de montaj o impedanta de radiatie mai mare de 50 W, cum este antena de pe prima pozitie din tabelul 2, impedanta de alimentare nu se poate micsora mutand locul de alimentare, cel mult poate sa creasca. In acest caz aleg sa folosesc, de exemplu, un balun 4:1 (adica 200W :50W) si aflu ca la 9.3 m de unul din capete impedanta de alimentare devine 200 W si o conectez la coaxial prin acest balun. Sau, dependent de caz, voi alege alte balun-uri.

Exemplele de mai sus s-au invartit in jurul frecventei de 3.75 MHz la care antenele nu prezentau reactante. Dar, cum se va alimenta o antena pe intreaga plaja de frecvente din cadrul unei benzi? Daca una din antene, de exemplu cea aflata pe pozitia 2 din tabelul 2 dimensionata la frecventa de 3.75 MHz, se foloseste pe intreaga banda de la 3.5 la 3.8 MHz, impedanta de radiatie va avea valori cuprinse intre Zrad=14.5 -150j W si Zrad=21.35+30j W. Chiar alegand o frecventa medie pentru dimensionarea ei, de exemplu 3.65 MHz pentru care antena acordata are lungimea de 40 m, impedanta de radiatie va avea valori cuprinse intre Zrad=15.7-93j W si Zrad= 23.2+94.6j W.

In cazurile in care impedanta de alimentare difera de impedanta caracteristica a liniei de alimentare, in linie apar unde reflectate, figura 6, care reduc energia radiata de antena, supraincarca energetic etajul final al emitatorului si, generand unde stationare in linie, produc radiatii parazite ale acesteia. Unda directa si unda reflectata se compun vectorial ca doua valori complexe, cu module si faze diferite, rezultand valori maxime si minime, Vmax si Vmin

Figura 6. Unda directa si unda reflectata

 

O evaluare a acestei nedaptari se face cu Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), ca raport intre maximul si minimul tensiunii din linie, Vmax si Vmin, ambele exprimate ca numere complexe [10]. Mai intai se defineste coeficientul de reflexie G  ca

 

 

Recurgand la modulele acestor valori pentru a obtine rezultate numerice in domeniul real, se deduce succesiv ca

 

 

 Tinand cont ca G este un numar complex datorita numarului complex Zalim, VSWR rezulta mereu pozitiv si mai mare sau cel putin egal cu 1. Daca Zalim nu are reactante (Zalim=Ralim+0j), VSWR din (11) devine Standing Wave Ratio (SWR) si se calculeaza cu

deoarece trebuie sa rezulte mereu mai mare sau cel putin egal cu 1, valoare care rezuta si din (11) pentru Zalim fara reactante.

Sa urmarim in tabelul 3 ce se intampla cu VSVR pentru antene dipol simetric din conductor de 3 mm diametru pozitionate la aceesai inaltime de 8m fata de sol (deci la inaltimi relative diferite), acordate fiecare pe o frecventa medie f0 (unde reactanta devine nula) si sunt alimentate cu o linie de 50 W  pe intreaga banda. Ecartul de frecventa D f [%] este calculat in raport cu frecventa f0, Zinf si Zsup sunt impedantele de radiatie la capetele inferioare si superioare de banda iar VSWR se calculeaza in cele doua capete.

 

Tabelul 3. Influenta ecartului de frecventa pe fiecare banda, Z0 =50 [W]

Nr. crt.

Banda

f0 [MHz]

D f [%]

Zinf [W]

Zsup [W]

VSWR

SWR

1

3.5---3.8

3.65

8.2

15.7-93.3j

23.2+94.6j

14.5---10.2

3.1---2.1

2

7.0---7.2

7.10

2.8

51.5-24.6j

58.0+25.2j

1.6---1.6

1.0---1.1

3

10.1---10.15

10.125

0.49

79.9-4.0j

81.7+3.5j

1.6---1.6

1.6---1.6

4

14.0---14.35

14.175

2.4

86.1-16.2j

91.3+16.9j

1.8---1.9

1.7---1.8

5

18.068---18.168

18.118

0.55

68.8-3.6j

69.3+4.0j

1.4---1.4

1.4---1.4

6

21.0---21.45

21.225

2.1

53.8-15.2j

56.2+15.0j

1.4---1.4

1.1---1.1

7

24.89---24.99

24.940

0.4

55.3-2.7j

56.2+2.6j

1.1---1.1

1.1---1.1

8

28.0---29.7

28.850

5.9

60.9-37.0j

77.9+36.0j

2.0---2.0

1.2---1.6

 

Cu exceptia benzii de 80 m, VSWR nu trece de valoarea 2, calculat fiind in raport cu Z0=50 W. Pentru banda de 80 m antena este prea aproape de sol si rezistenta de radiatie este foarte mica, la frecventa de 3.65 MHz antena cu o lungime de 39.99m are impedanta de radiatie Zrad=19.1+0j W. Dar ecartul mare al frecventelor, de 8.2%, face ca antena sa fie ori foarte scurta la 3,5 MHz, ori foarte lunga la 3,8 MHz, ducand la reactante foarte mari cu un VSWR pe masura. Daca dipolul benzii de 80 m nu s-ar mai alimenta asimetric, ci la o distanmta de 8 m fata de unul din capete, impedanta de alimentare ar fi cuprinsa intre 50.62-302j si 65.5+266j iar VSWR intre 38.0---23.6. Deci, chiar daca rezistenta de alimentare a crescut pana aproape de 50 W, au crescut in aceeasi masura si reactantele al caror rol nefast este mult mai pronuntat.

Cea mai folosita linie de alimentare este linia asimetrica (cablul coaxial) care necesita un dispozitiv de simetrizare la alimentarea antenelor de tip dipol. Ca sa se pastreze avantajele unei linii ecranate se poate apela la linii ecranate simetrice dar greu de gasit, insa acestea se si pot confectiona din doua linii ecranate asimetrice puse una langa alta, tresele legate impreuna la capete iar conductorii centrali formeaza conductorii simetrici de alimentare. D.p.d.v. electric ele sunt legate in serie (desi aparent se vad altfel, insa cei doi conductori centrali sunt parcursi de acelasi curent) iar impedanta lor caracteristica este dubla, de exemplu o astfel de linie confectionata din doua cabluri coaxiale de 50 W are o impedanta caracteristica de 100 W. Dupa cum am aratat mai sus, se poate gasi usor locul unde o antena dipol are o impedanta de alimentare de 100 W, dar  legarea la statia radio trebuie facuta printr-un balun 2:1, o varianta constructiva se gaseste la [12].

 

Dispozitive de adaptare.

Cunoscute sub diferite constructii si denumiri precum ATU (Antenna Tunner Unit), Z-match, Transmatch etc, toate fac in esenta acelasi lucru.

Cel mai simplu se poate explica folosind cunoastintele de circuitele de curent alternativ cu ale lor rezistente active, impedante, reactante, defazari, putere activa, putere reactiva etc. In astfel de circuite energia furnizata de sursa pe un consumator se disipa prin transformarea sa intr-o alta forma de energie numai pe componentele active ale impedantei consumatorului, pe care tensiunea si curentul sunt in faza. Pe reactante defazarea este de +/- p/2 si acestea nu consuma energie, dar impreuna cu componentele active produc defazari intre curentul si tensiunea care alimenteaza consumatorul, se cunosate acel cos(j) numit si factor de putere care intra in relatia puterii active, P=UIcos(j), din puterea furnizata consumatorului, numai o parte va produce un efect util. Pentru cresterea puterii active la consumator se folosesc compensatoare de putere, in atelierele industriale unde sunt foarte multi consumatori inductivi (motoarele elctrice, transformatoare de sudura, cuptoare cu inductie etc) se folosesc baterii de condensatoare pentru anihilarea reactantei inductive si cresterea lui cos(j) pana la valoarea 1, respectiv j=0. Cam acelasi lucru il face si un adaptor de antena, cu deosebirea ca apar in circuit si reactante capacitive care se compenseaza prin adaugarea de inductante. Astfel, adaptorul realizeaza doua functii diferite:

-   Compenseaza reactanta antenei introducand in circuit inductante sau capacitati cat sa o anuleze.

-    Modifica tensiunea de alimentare a antenei astfel incat sa se poata transfera puterea furnizata. Aici se impune o explicatie.

Daca P este puterea furnizata de emitator iar Ralim este rezistenta disipativa (fara reactante) pe care se consuma aceasta putere, la bornele de alimentare a antenei apare o tensiune Ualim=(PRalim)1/2. De exemplu, pentru P=100 W si Ralim =25 W rezulta Ualim=50 V. La iesirea din emitator, pe o impedanta de 50 W, la puterea de 100 W tensiunea este de cca 70 V. Astfel, in linia de transmisie exista o alta valoare a tensiunii care, daca nu ar fi corelata cu cea necesara la antena, antena nu ar mai primi maximul de putere, este ca si cum am incerca sa alimentam un bec cu o anumita tensiue nominala de la o sursa cu alta tensiune, in care caz ori becul scurtcircuiteaza sursa, ori becul este subalimentat. Este necesar un transformator pentru corelarea tensiunilor, indirect si a impedantelor, aceasta fiind cea de a doua functie realizata de adaptor. Chiar daca exista adaptoare cu inductante fixe si numai cu capacitati variabile, o analiza detaliata a schemei lor [6] arata ca realizeaza acest lucru.

Daca impedanta de iesire din TX este egala cu impedanta caracteristica a liniei de alimentare si nu apar probleme de adaptare, se pare ca cel mai bun loc de a instala adaptorul este intre linie si antena. In felul acesta se realizeaza atat maximul de transfer de energie dar si protjarea emitatorului prin anularea undei „intoarse” care il supraincarca. Dar, chiar daca acest lucru realizeaza cea mai buna adaptare, cat de comod este sa se monteze astfel de dispozitive oriunde ar fi amplasata antena? 

 

Ce impedanta „vede” emitatorul.

Nedaptarea dintre linia de alimentare si antena deranjeaza si emitatorul deoarece undele reflectate pot ajunge pana in el supraincarcand etajul final, cu conditia ca neadaptarea sa se produca si intre emitator si linie, lucru posibil chiar daca iesirea din emitator si linia de alimentare au aceeasi impedanta Z0. Asta se intampla deoarece linia de alimentare si antena formeaza un ansamblu de 2 medii de propagare care au impedante diferite, cu exceptia rarelor cazuri cand antena se foloseste numai pe o singura frecventa pe care se si acrdeaza. In cazul celor doua medii diferite la capatul de jos al liniei va apare o alta impedanta decat Z0. pe care debiteaza emitatorul se determina cu relatia:

 

 

unde Zlinie este impedanta la capatul de jos al liniei, l este lungimea liniei, llinie este lungimea de unda din linie, respectiv lungimea de unda din vid l inmultita cu coeficientul de viteza al liniei c, llinie=cl, iar . Daca Zalim=Z0 din (13) rezulta ca Zlinie=Z0, intre emitator si linia de alimentare nu apar reflexii. Daca Zalim nu este egal cu Z0 dar l este un multiplu intreg de jumatati din llinie, expresia (13) arata ca Zlinie=Zalim, linia de alimentare se numeste linie acordata si se prezinta ca si cum emitatorul s-ar lega direct la antena. Daca linia de alimentare are o lungime oarecare, la capatul de jos al ei apare o impedanta oarecare, diferita de Zalim. Iata in tabelul 4 cateva exemple in care o antena cu impedanta de alimentare Zalim=24-110j W  la 7.000 MHz se alimenateaza cu 7.000 MHz printr-o linie de 50 W, coeficient de viteza c=0.66 dar lungimi diferite.

 

 Tabelul 4. Influenta lungimii linei de alimentare.

Nr. crt.

l[m]

Zlinie [W]

Efect

Observatii

1

14.142

24.0-110j

Zd=Zlinie

l=llinie/2

2

21.000

4.5+19.0j

Zlinie difera de Zalim

l <> multiplu de llinie/2

3

11.000

46.6+157.4j

Zlinie difera de Zalim

l <> multiplu de llinie/2

4

28.285

24.0-110.0j

Zd=Zlinie

l=2 llinie/2

5

3.000

5.1-26.6j

Zlinie difera de Zalim

l <>  multiplu de llinie/2

5

0.010

24.0-110j

Zd=Zlinie

l este neglijabil

 

In cazul in care adaptorul de impedante se monteaza intre emitator si capatul de jos al liniei de alimentare, exemplele de la pozitiile 2, 3 si 5 din tabelul 4 arata ca acesta nu va mai face adaptarea cu impedanta antenei ci cu o impedanta compusa din antena si linie, va proteja etajul final contra undelor reflectate dar antena va primi mai putina energie iar linia va radia.

Deoarece pe cuprinsul unei benzi de frecventa llinie sufera modificari, este interesant de vazut ce impedanta va apare la capatul de jos al liniei in acest caz. Rezultatele din tabelul 3 sunt dezvoltate in tabelul 5 in care lungimea liniei este corelata cu lungimea de unda a frecventei medii f0.

 

Tabelul 5. Valorile impedantelor la antena si “vazute” la emitato, Z0 =50 [W]

Nr. crt.

Banda

[MHz]

f0

[MHz]

l

[m]

l=cl/2

[m]

Zalim

Zlinie

Zinf [W]

Zsup [W]

Zinf [W]

Zsup [W]

1

3.5---3.8

3.65

82.19

27.12

15.7-93.3j

23.2+94.6j

27.6-129.1j

41.1+130.5j

2

7.0---7.2

7.10

42.25

13.94

51.5-24.6j

58.0+25.2j

53.7-23.6j

60.5+24.8J

3

10.1---10.15

10.125

29.63

9.77

79.9-4.0j

81.7+3.5j

80.0-3.2j

81.7+3.0J

4

14.0---14.35

14.175

21.16

6.98

86.1-16.2j

91.3+16.9j

88.0-12.0j

93.4+12.4j

5

18.068---18.168

18.118

16.56

5.46

68.8-3.6j

69.3+4.0j

68.4-2.0j

69.4+3.7J

6

21.0---21.45

21.225

14.13

4.66

53.8-15.2j

56.2+15.0j

55.0-14.6j

57.3+14.7j

7

24.89---24.99

24.940

12.03

3.97

55.3-2.7j

56.2+2.6j

56.3-1.3j

56.2+2.5j

8

28.0---29.7

28.850

10.40

3.43

60.9-37.0j

77.9+36.0j

69.9-36.2

87.8+30.1j

 

Se vede ca la banda de 3.5 MHz, unde ecartul de frecventa este cel mai mare, o linie cu lungimea corespunzatoare frecventei medii “aduce” la emitator o impedanta care, la capetele de banda, difera mult de impedanta antenei. Cu toate acestea, daca impedanta de alimentare a antenei la capetele de banda duce la un VSWR=14.5---10.2, la capatul de jos al liniei apare un VSWR=14.5---10.1, deci neadaptarea la capatul de jos se mentine in aceleasi limite. Pe celelalte benzi, inclusiv pe cea de 28 MHz, diferentele dintre impedanta antenei si impedanta la capatul de jos al liniei sunt mult mai mici.

Cazurile cu ecart mare de frecvente intr-o banda se mai pot rezolva acceptand o pierdere de putere de emisie, alterand factorul de calitate al antenei. Este cunoscuta relatia factorului de calitate Q de la circuitele cu constante concentrate si faptul ca, cu cat Q este mai scazut, cu atat banda de trecere a circuitului este mai larga, dar si amplificarea sa este mai scazuta.

 

 

unde R este rezistenta disipativa termic a circuitului si care este parcursa de curentul din circuit. Cu cat R este mai mic cu atat calitatea circuitului este mai buna iar caracteristica sa cu frecventa este mai ascutita. Daca tinem cont si de relatia (5) se mai poate scrie ca

Inseriind in circuitul antenei o rezistenta R care disipa sub forma de caldura o parte din energia de radiofrecventa, banda de trecere a antenei creste semnificativ, antena se acordeaza foarte usor, dar energia undelor radiate va fi mai redusa. Este solutia unor constructii de antene de banda larga, precum cunoscuta antena T2FD [1] cu o banda de pana la 5 ori frecventa cea mai joasa dar care disipa termic pana la 30% din energia primita, sau antena HF-2-30 [11] care acopera banda de la 1.5---30MHz cu VSWR=2, dar castigul egal cu 1 (0 dB) in comparatie cu un simplu dipol acordat in semiunda care are un castig in putere de 1.63 ori (2.13 dB).

Ramanand in domeniul antenelor fara pierderi semnificative, daca se tine cont de faptul ca pentru benzile IARU frecventele capetelor inferioare ale benzilor sunt multipli intregi ai celei mai mici frecvente, voi dezvolta in tabelul 6 alimentarea tuturor antenelor cu o singura linie avand lungimea data  de banda cu frecventa cea mai joasa, dar astfel aleasa incat submultiplii intregi ai acestei lungimi sa se afle in cuprinsul tuturor benzilor superioare. Alegand o lungime de 27.7 m, aceasta ar corespunde unei frecvente de 3.57 MHz, ai carei multipli sunt 7.14 MHz, 14.29 MHz, 21.44 MHz, 28.59 MHz. Iata ce devine Zlinie in acest caz, cu Z0=50 W. 

 

Tabelul 6. Alimentarea multiband cu aceeasi linie.

Nr. crt.

Banda

Zalim

Zlinie

Zinf [W]

Zsup [W]

Zinf [W]

Zsup [W]

1

3.5---3.8

15.7-93.3j

23.2+94.6j

20.4-108.6j

61.5+159.7j

2

7.0---7.2

51.5-24.6j

58.0+25.2j

59.1-23.5j

60.7+24.8j

3

10.1---10.15

79.9-4.0j

81.7+3.5j

59.1+24.3j

56.4+25.7j

4

14.0---14.35

86.1-16.2j

91.3+16.9j

87.9+12.2j

93.8+11.3j

5

18.068---18.168

68.8-3.6j

69.3+4.0j

65.9-9.5j

67.8-7.9j

6

21.0---21.45

53.8-15.2j

56.2+15.0j

65.0-7.5j

56.4+15.0j

7

24.89---24.99

55.3-2.7j

56.2+2.6j

55.4-0.0j

56.0+2.9j

8

28.0---29.7

60.9-37.0j

77.9+36.0j

98.8+5.7j

46.8-35.2j

 

Observatie: in tabelul 6, unde apare reactanta pozitiva la capatul inferior al benzii sau reactanta negativa la capatul superior, asa au rezultat din calcul, o linie de transmisie poate inversa semnul reactantei de la capetele ei, asta depinde de lungimea exprimata in lungimi de unda.

Calculand si aici VSWR pentru banda de 3,5 MHz  rezulta intre 14,2 si 10.2, adica neadaptarea se transmite destul de corect si la capatul de jos al liniei chiar daca ecartul acesteia este cel mai mare. In ce priveste benzile WARC, scrise cu albastru, transferul impedantei este destul de acceptabil. Personal folosesc o linie de 50 W lunga de 27.7 m pentru o antena Windom HM multibnd intre 3.5---29.7 MHz, inclusiv benzile WARC. Antena nu contine decat un singur dipol alimentat asimetric, fara adaosuri („mustati”) pentru benzile WARC iar acordul il fac din ATU aflat in TX care acordeaza neadaptari mai mici decat VSWR=3, in care caz banda de 3.5 MHz este utilizabila numai in partea inferioara a ei. Mai am si alte antene, dar sunt monoband si mai usor de alimentat.

 

Bibliografie

[1] Iosif Remete YOP2CJ. Antene pentru radioamatori vol I si II, Editura Tehnica, Bucuresti 1979

[2] Gheorghe Oproescu YO4BKM. Antena, mai mult decat un simplu fir. https://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=883

[3] Gheorghe Oproescu Curtentul electric în antene, https://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=1288

[4] Gheorghe Oproescu Cum facem o antenă mai bună, https://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=1339

[5] Gheorghe Oproescu Incalzirea liniilor de alimentare. https://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=1295

[6] Smirenin B.A. Manual de radiotehnică, vol. I . Editura Energetică de Stat, 1953

[7] Smirenin B.A. Manual de radiotehnică, vol. II. Editura Energetică de Stat, 1954

[8] Sophocles J. Orfanidis, Electromagnetic Waves and Antennas www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa

[9] Warren L. Stutzman, Gary A. Thiele. Antenna Theory and Design, SECOND EDITON, JOHN WILEY & SONS, INC. 1998 ISBN 0-471-02590-9.

[10] *** Standing wave ratio, https://en.wikipedia.org/wiki/Standing_wave_ratio

[11] *** https://www.antennaexperts.in/docs/HF-2-30-Datasheet.pdf

[12] *** https://www.breko.hu/21-ballun/

Gheorghe Oproescu - Tavi YO4BKM

Articol aparut la 18-3-2025

3189

Inapoi la inceputul articolului

Comentarii (20)  

  • Postat de Vasile - YO9FEH (yo9feh) la 2025-03-19 05:19:30 (ora Romaniei)
    • In sfarsit ...un articol de calitate.

  • Postat de Vasile - YO9FEH (yo9feh) la 2025-03-20 17:43:53 (ora Romaniei)
    • Articolul este de nivel superior,nu stiu cati cititori au luat notite sau au recitit anumite pasaje.In ce ma priveste pot spune ca in armata am fost la radiolocatie si cadrele didactice erau capitani sau maiori care veneau de la Bucuresti la centrul de instructie Ploiesti,centru foarte frecventat de bucuresteni.Colegii de armata erau 90% ingineri electronisti din Bucuresti si erau avizi de cunostintele celor care predau.Din articol am extras ce ma intereseaza si anume antenele folosite si artficiile(adaptarile) ce trebuiesc facute pentru un randament bun intre emitator si antena.
    Multumiri autorului pentru articol.

  • Postat de Florin - YO8CRZ (yo8crz) la 2025-03-21 05:29:03 (ora Romaniei)
    • Un articol pe care l-am parcurs cu plăcere. Sunt mai multe subiecte în lungul articol care ar trebui poate comentate însă acum am să mă limitez doar la unul :

    Este arătat în text că impedanța unui dipol scade pe măsură ce înălțimea față de sol se reduce și e dat ca exemplu o impedanță de 1.44 Ohm, când antena dipol este la 0.025 λ de sol. În realitate însă, când înălțimea unui dipol față de sol a se reduce, impedanța se reduce doar până când antena ajunge la cca. 0.075 λ, după care partea rezistivă începe să crească din nou.

    Un dipol la câțiva centimetrii de sol are cca. 80-90 Ohm și evident depinde de tipul de sol. La înălțime atât de redusă de sol, solul se află în zona de câmp reactiv și liniile de câmp se închid parțial prin pământ (mediu cu pierderi mari). În consecință, componenta rezistivă a impedanței antenei crește cu mărimea rezistenței de pierdere introdusă de sol. Se poate ușor confirma prin simulare NEC sau măsurători practice.

    Singura situație (fără valoare practică) în care impedanța dipolului coboară spre zero este în condițiile unui sol superconductor...

    73, Florin YO8CRZ
      Comentariu modificat de autor.

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-21 08:24:09 (ora Romaniei)
    • Mulțumesc, YO8CRZ!
    Am văzut comentariul acum, in drum spre Buzău, după amiază voi
    explica cum am ajuns la valorile din articol, comparabile și cu alte valori din literatura de specialitate.
    73 de Tavi YO4BKM!

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-21 18:00:54 (ora Romaniei)
    • Buna seara,
    Revin cu explicatiile pe care le-am promis de dimineata. Ma aflu la tara, Berca jud. Buzau (Vulcanii Noroiosi) si mergeam sa cumpar niste dale din Buzau, le-am adus, le-am amplasat si acum ma apuc de scris. Sunt necesare si nise imagini, le voi pune pe forum la topicul cu titlul articolului, respectiv “Speculatii in jurul unui fir”.
    Am folosit formulele din sursa [8], am mai multe editii ale autorului iar la editia din 2008 am permisiunea sa scrisa sa ma folosesc de lucrare in ce scriu ca radioamator, pentru radioamatori. Voi reda aici si in in imaginile de pe Forum valori si grafice din editia 2008 unde, spre deosebire de ultiuma editie, antenele lineare sunt la capitolul 15 in loc de 17.
    In imaginea cu numele “01 Din aplicatia mea” este un dipol in semiunda pe 3,75 MHz, la 8 m fata de sol (0,1 lungimi de unda), diametrul firului este zero, cu trei optiuni de rezolvat, “Impedanta de radiatie”, “Impedanta de alimentare” si “Lobii de radiatie” (unde se da si castigul), fiecare cu sau fara efectul solului. In grafice este desenat cu negru impedanta dipolului izolat (independenta de inaltimea de la sol), cu verde impedanta mutuala cu imaginea din sol (aflata la distanta de doua ori inaltimea de la sol) si, cu albastru, impedanta dipolului in amplasament, adica la inaltimea H, impedantele fiind redate prin cele doua componente, activa si reactiva. Impedantele mutuale si ale dipolului in amplasament sunt dependente de distanta pana la sol. Impedanta mutuala a fost calculata pentru antene orizontale ca intre antene liniare paralele, la antenele verticale ca intre antene coliniare. Impedanta dipolului izolat se calculeaza functie de lungimea sa si diametrul conductorului.
    La antenele orizontale amplasate in conditii reale, impedanta dipolului aflat la inaltimea H de sol se afla scazand impedanta mutuala din impedanta dipolului izolat, la antenele verticale acestea se aduna, din cauza fazelor diferite ale undelor emise virtual de antenele imagine orizontale sau verticale.
    Dupa cum se vede in imagine, eu obtin pentru dipolul in semiunda, cu diametrul firului de 0 mm si izolat, o impedanta de 73,08+42,52 j Ohm, in [8] aceasta impedanta este de 73,1+42,5 j Ohm, in [9] este de 73+42,5 j Ohm. Nu arata destul de bine? La fel de bine se potrivesc si valorile calculate de mine pentru impedanta dipolului izolat, cu diametrul zero si lung de 0,3 sau de 0,7 lungimi de unda aratate in [8].
    In ce priveste impedanta mutuala, in [7] se afla un grafic pe care il arat in imaginea cu numele “02 Smirenin 2 - Z mutual” care arata impedanta mutuala intre doi dipoli paraleli in semiunda. Daca se tine cont ca distanta dintre dipoli aratata in aceata imagine este dubla fata de inaltimea de la sol din imaginea “01 Din aplicatia mea”, se constata o buna coincidenta a valorilor. Si, cum impedanta unui dipol in semiunda rezulta ca diferenta intre doua valori care sunt confirmate din mai multe surse, nu am avut niciun motiv sa nu am incredere in ce am calculat cu aplicatia mea.
    Tot in [7] se afla un alt grafic in care este data impedanta de ardiatie a unui dipol (chiar si in semiunda) la diferite inaltimi de la sol (imaginea cu numele “03 Smirenin 3 - Z radiatie”, care arata valori si sub 0,075 lungimi de unda, foarte asemantoare cu cele calculat de mine. Iar in [7] se descriu pe larg caracteristicile diferitelor soluri, valori ale rezistivitatii, constantele dielectrice etc, lucrarea este foarte documentata si nu ar avea de ce, la vremea aceea era singura posibilitate de a dimensiona corect o antena, nu pentru amatori ci inclusiv pentru uz militar.
    In modelul de calcul dat in [8], chiar impedanta unui dipol izolat se calculeaza considerand un cuplaj mutual cu el insusi.
    Constat ca in documentatia folosita de mine nu am gasit efectul unei rezistente de pierderi considerabile in calculul impedantei mutuale cu imaginea din sol. Insa cu acelasi model de calcul rezolv si antenele verticale puse la pamant, imaginea din sol este chiar in prelungirea antenei iar rezultatele sunt comparabile cu ce gasesc in alte publicatii. Probabil aici intervine si “solul artificialt” prin radialele folosite, recomandate mereu dar neexpluicate suficient.
    In cazul in care modelele folosite de mine nu mai rezolva corect la inaltimi sub 0,075 lungimi de unda fata de sol, cel mai simplu ar fi sa limitez inaltimea minima fata de sol. Este cel mai comod de facut, dar voi cauta sa aflu ce se intampla luand in considerare si pierderile in sol.

    73 de Tavi YO4BKM!

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-21 19:06:47 (ora Romaniei)
    • Buna seara, din nou.
    Revin cu o completare. Dupa ce am trimis comentariul am verificart o ipoteza privind cresterea componentei rezistive a impedantei la inaltimi sub 0,075 lungimi de unda fata de sol si am impresia ca nu creste componenta rezistiva a impedantei de radiatie ci creste componenta rezistiva disipativa a antenei care este compusa din componenta de radiatie prin unde electromagnetice si din celelalte componente disipative prin caldura. Cand se masoara impedanta unei antene, in componenta rezistiva disipativa intra tot ce “simte” aparatul de masura ca se disipa, adica si rezistenta proprie a conductorului (disipare prin caldura), plus rezistenta prin pierderi in sol (disipare tot prin caldura).
    Dar, atentie, in articol eu m-am referit la impedanta de radiatie, evidentiata separat, deoarece numai aceasta realizeaza transferul de energie prin unde electromagnetice care, in conditii concrete, este aceeasi indiferent de ce pierderi apar. Iar aceasta impedanta (precizez, numai de radiatie) scade continuu pe masura ce scade inaltimea antenei dipol orizontal.
    Aplicatia mea evidentiaza distinct componentele rezistive, separat pe cea de radiatie si separat pe cea proprie conductorului si determina randamentul energetic cand conductorul este real, adica are un diametru diferit de zero. Daca introduc si o eventuala rezistenta de pierderi in sol, ea va apare la “pierderi prin caldura”, componenta rezistiva de radiatie ramanand aceeasi iar randamentul scazand si mai mult. Un amic din Braila a incercat cu multi ani in urma sa emita cu un dipol improvizat pe 80 m, amplasat la joasa inaltime si facut din sarma de fier, se aorda excelent si “sugea” multa putere din TX (comportare care il multumea pe deplin pe amic), dar nu era auzit nici la cativa zeci de km. Cand am calculat rezistenta de pierderi in fier (cu permeabilitate magnetica enorma), randamentul in energia undelor radio al antenei era sub 3---4%. Este cam acelasi lucru, rezistenta de radiatie redusa, dar componentele rezistive (disipative prin caldura) ale impedantei de radiatie foarte mari.
    Voi incerca sa gasesc o posibilitate de a introduce rezistenta de pierderi din sol in impedanta mutuala (si cred ca voi gasi cum sa o fac), asa cum cred ca apare si la alte simulari prin modelare numerica, dar la mine va fi evidentiata separat, ca rezistenta de pierderi. Consider ca ar fi corect pentru alte aplicatii de simulare a unei antene sa arate clar conponenta disipativa de radiatie, daca nu o fac au motivele lor si cred ca banuiesc de ce.
    73 de Tavi YO4BKM!
      Comentariu modificat de autor.

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-22 15:43:35 (ora Romaniei)
    • Buna ziua,
    Printr-un comentariu de ieri mi s-a semnalat o neconcordanta cu realitatea, am dat raspuns prin doua comentarii pe care le consider lamuritoare: eu ma refeream la rezistenta de radiatie, dar cineva a inteles ca ar fi vorba de toate componentele active ale impedantei antenei.
    Azi observ ca au interesat pe cineva comentariile mele din moment ce au fost evaluate negativ, dar asta nu inseamna decat una din doua: ori cine a evaluat habar nu are de antene, ori este fricos (eventual las) si nu apare cu comentarii in care sa contrazica ce am scris eu. Asa este corect atat fata de propria-i persoana, dar si fata de cei care citeac aici si nu mai stiu ce sa creada, unde este bine si unde este rau, ce si cum sa foloseasca cele scrise.
    Fata de comentariile de ieri, ca sa lamuresc pe deplin lucrurile mai adaug niste exemple privind modul de lucru al aplicatiei folosita de mine si nu ma feresc sa arat, tot aici si acum, ce nu este corect in ce am prezentat si de ce anume. Daca nu este nimeni care sa gaseasca erorile, o fac eu, nu imi este frica sa recunosc, vor fi aratate la finele comentariului.
    Deci, continui cu inca trei imagini la forum, astfel:
    Imaginea cu titlul “04 Cum lucreaza aplicatia mea” arata impedanta de radiatie a unui dipol in semiunda la o inaltime de 0,15 lungimi de unda, atat izolat cat si cu efectul solului, pierderile in fir, randamentul si ceva in sensul factorului de putere din cauza reactantei. Acest factor de putere de numai 0,5 (calculat cu valorile care tin cont de efectul solului) arata ca numai jumatate din puterea furnizata se radiaza in spatiu, restul este putere reactiva. Mult mai simplu de calculat decat cu VSWR care este mai laborios.
    Imaginea cu titlul “05 Cum lucreaza aplicatia mea” arata impedanta de alimentare a dipolului in semiunda, cu un VSWR de 4,49.
    Consultand https://www.arrl.org/files/file/Technology/tis/info/pdf/q1106037.pdf aflu ca la acest VSWR puterea utila este de cca 60%, destul de aproape de evaluarea prin factorul de putere.
    Imaginea mai arata ceva, un buton inscriptionat “Click pentru minimzare reactanta”. Apasandu-l apare imaginea urmatoare, “06 Cum lucreaza aplicatia mea”, cu lungimea antenei modificata automat pentru reactante nule.
    Aplicatia mea lucreaza cu elemente finite, imparte dipolul in 2400 de elemente si aplica la relatiile din literatura consultata algoritmii de calcul numeric pe care ii stapanesc foarte bine. Numarul de 2400 de elemente finite este aici un compromis optim, daca ar fi mai mare ar creste precizia de calcul dar se lungeste timpul de lucru, plus se intra intr-o zona de instabilitate de calcul numeric (chiar operand cu precizie extinsa sau dubla instabilitatea este si mai mult afectata) deoarece se opereaza cu tot mai multe elemente cu dimensiuni tot mai mici, asemanator cu o inmultire intre zero si infinit din algebra (sau cu vechea problema in care se demonstreaza ca un iepure nu poate intrece in fuga o broasca testoasa). Iar rezultatele comparate cu [8] sau [9] arata ca nu gresesc, in cele doua surse sunt obtinute tot numeric in mediul MATLAB, eu folosesc Lazarus care ofera mult mai multe posibilitati, mai ales la calculele iterative cu elemente finite.
    Ce erori am comis in tot ce am aratat pana aici:
    1. La dipolul cu diametrul firului egal cu zero, in realitate nu pot sa il fac zero in calcule, ar conduce la instabilitati. De aceea la valoarea 0 in ecran apare 0 dar calculul se face pentru o valoare de 0,1 mm. De aceea in prima figura postata ieri pe forum apare randamentul (nu a observat nimeni?), se calculeaza o pierdere pe acest conductor. In schimb, cu aceasta valoare de 0,1 mm rezulattul este ca la [8] sau [9].
    2. In calculul adaptarilor nu am tinut cont de rezistenta de pierderi a conductorului, rezultatul nu este afectat cu mai mult de 5% care, comparativ cu erorile produse de alte surse (de exemplu evaluarea terenului de sub antena), chiar se pot neglija.
    3. La antene joase, in calculul energetic nu am adaugat si rezistenta de pierderi introdusa de sol. Daca o voi adauga, o antena foarte joasa va fi si mai proasta (eu le credeam ceva mai bune, tnx YO8CRZ) desi pare ca se adapteaza si mai bine. Voi specula si cu acest aspect alta data, am valorile pentru caracetristicile multor soluri, tot din [7], nu difera fata de cele de azi decat prin unitatea de masura.

    Fusesera anuntate mai multe subiecte care ar putea fi comentate, le astept. Deocamdata este evaluat cu +4 cel care a semnalat o problema care nu exista. Fara explicatii?

    73 de Tavi YO4BKM!

  • Postat de Grig - YO2CFS (yo2cfs) la 2025-03-22 19:54:00 (ora Romaniei)
    • Explicatia-i ceva de genul: cind "dragostea-i" mare nici sexul nu mai conteaza!

  • Postat de Florin - YO8CRZ (yo8crz) la 2025-03-23 06:39:52 (ora Romaniei)
    • @YO4BKM Scuze pentru întârziere. Cred că folosirea acelei aplicații software personale e parte a problemei, pentru că (între altele) nu poate evalua corect pierderile din zona de câmp reactiv. Calculele nu sunt simple și autorii programelor gen NEC au petrecut o doză substanțiala de timp creând modele de sol, care să producă rezultate compatibile cu cele din practică. În aceste modele de sol se folosește impedanța complexă de mediu a solului în zona de câmp reactiv. E singura modalitate prin care se pot calcula atât pierderile cât și defazajul introdus la reflexia de către sol și care produce rezultate rezonabile pentru o mare varietate de soluri. Nu poți calcula corect nici randamentul de radiație dacă nu se cunosc pierderile din zona reactivă. Dacă la înălțime de peste 0.2-0.3 λ aceste pierderi pot fi oarecum ignorate, la înălțimi mai reduse pierderile devin substanțiale și depind și de tipul de sol.

    Să revenim însă la antena din articol plasată la doi metrii de sol (menționată ca utilă pentru portabil) și acordată pe 3.75MHz. În articol se recomandă ca soluție de creștere a impedanței în punctul de alimentare de 1.4Ohm la 50 Ohm, prin deplasarea punctului de alimentare de la centru la 2.17m de capătul dipolului. În esență creând un dipol asimetric.

    Dacă cineva ar face un experiment practic și ar face așa ceva, ar remarca că impedanța la centru, în condițiile date, este de fapt de cca. 45-80 Ohm (dependentă de sol) și nu 1.4 Ohm, deci nu e necesară deplasarea punctului de alimentare pentru a modifica impedanța...

    Voi adăuga eu că această antenă, sugerată pentru lucrul în portabil în banda de 80m, dat fiind pierderile majore datorate solului, va funcționa uimitor de prost la o înălțime de doar 2m. Și nu din cauza pierderilor Ohmice din conductor/radiant așa cum s-a asumat, ci a pierderilor din sol. Randamentul calculat în articol (Tabelul 2, 40.6%), și care e bazat pe pierderile în conductor, este deci incorect.

    Sper că am reușit să fiu suficient de coerent.

    73, Florin YO8CRZ

  • Postat de Silviu - YO8TK (yo8tk) la 2025-03-23 09:04:38 (ora Romaniei)
    • Randamentul calculat în articol (Tabelul 2, 40.6%), și care e bazat pe pierderile în conductor, este deci incorect.

    Atatea calcule....atatea formule ....pentru un calcul INCORECT.Hi!
    Poate mai multe explicatii practice despre antene ar fi muuuult mai apreciate de radioamatori.
    Oricum cartile lui Florin YO8CRZ sunt mai explicite si mai pe intelesul radioamatorilor.
    Multumim Florin pentru efortul elaborarii cartilor despre antene si studiul propagarii. 73!

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-23 09:19:19 (ora Romaniei)
    • Buna dimineata, YO8CRZ, multumesc pentru raspuns!
    Tocmai in astfel de discutii sta importanta postarilor cu referire la probleme tehnice, nu in evaluari facute anonim ca la un festival de muzica unde fiecare apreciaza ce-i place.
    Am aratat mai sus ca am inteles efectul pierderilor in sol pe care l-ai descris si am completat ca, in astfel de cazuri, randamentul antenei ar fi si mai prost, il voi calcula chiar aici si acum.
    Daca, asa cum arati, componenta rezistiva a impedantei in centru ar fi de 45 Ohm, care include rezistenta proprie a conductorului de 2.1 Ohm dar si de rezistenta de radiatie (singura care transforma energia primita de antena in energie a undelor electromagnetice, restul se disipa prin calcura) de 1,44 Ohm, randamentul energetic al antenei va fi de 1,44/45=3,2%, nu de 40,6% cat am aflat eu fara sa tin cont de pierderile in sol (1.44/(1.44+2.1)=40,6%). Ce sa mai zic de cazul unei rezistente a solului de 80 Ohm?
    Inteleg ca acest lucru face ca o antena foarte joasa sa fie comod de alimentat, dar cat va radia ea? Din aplicatiile pe care le folosesti, arata vreuna si care este rezisenta de radiatie, nu intreaga valoare a rezistentei disipative? Daca da, vreau sa le stiu si eu, sa renunt la a le mai calcula cu aplicatii proprii. In ce priveste valorile stabilite prin masuratori, un aparat de masura va indica valoarea impedantei cu compoentele rezistive si reactive, fara evientierea rezistentei de radiatie.

    Eu nu am sugerat o astfel de antena pentru lucrul “la iarba verde”, am constatat din practica altora ca unii fac astfel de incercari destul de nereusite si am aratat de ce, nu as fi recomandat o antena proasta.

    Mutarea locului de alimentare a antenei nu o transforma intr-un dipol asimetric, care ar putea duce cu gandul la o functionare asimetrica a sa (curenti asimetrici in ramurile antenei, lobi de radiatie asimetrici de la un segment al altul) ci intr-un dipol cu aceleasi caracteritici simetrice privind radiatia dar cu alimentare asimetrica din simplul motiv ca, fiind o antena cu unde stationare pe toata lungimea, dispunerea lor este simetrica indiferent unde se alimenteaza antena (mai exact unde este excitata de unda din linia de alimentare). Daca ar apare vreo asimetrie d.p.d.v. electric prin alimentare asimetrica, asta ar face ca in punctul de alimentare sa existe doi curenti diferiti spre cele doua ramuri ale antenei. Exista antene dipol simetric (simetrie in ce priveste distributia undelor stationare) alimentate asimetric cu linie bifilara (evental coaxiala) cum este antena Windom (ar putea sa apara ideea ca vor fi curenti diferiti in conductorii liniei de alimentare) dar exista si alimetarea monofir (antena VS1AA, aici chiar ar fi imposibil ca in acelasi punct sa apara doi curenti diferiti), le-am experimentat pe amadoua folosind acelasi fir al antenei si nu am constatat diferente, am preferat totusi Windom pentru o adaptare mai comoda cu emitatorul.
    Am recomandat mutarea locului de alimentare in cu totul alte cazuri, cand un dipol nu asigura, la jumatatea sa, valoarea corespunzatoare a impedantei de alimentare, nu la antenele foarte joase si mie mi-a reusit.

    Voi mai pune cateva imagini pe forum la topicul acestui articol, cu o antena alimentata asimetric (Windom) in care arat si lobii de radiatie. Desi la mine antena are o orientare fixa E-V, pozitia diferita a lobilor in plan orizontal mi-a permis sa lucrez pe toate directiile, dar pe benzi favorabile acelor directii, de la Africa de Sud pana la extremitatea Asiei, America de Nord, America de Sud, Australia, Noua Zeelanda, Indonezia, fie pe traseul scurt, fie pe traseul lung.

    73 de Tavi YO4BKM!

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-23 09:27:08 (ora Romaniei)
    • YO8TK, de la tine nici nu ma astept la altceva, apari aici ca un infinit mic. Te legi de un detaliu care nici nu este important in practica dar nu ai observat ca "idolul" tau a facut initial o remarca pe baza confuziei - poate din neatentie, lesne de inteles - dintre rezistenta de radiatie si conponenta activa a impedantei de radiatie, lucruri grele pentru tine.
    Astept sa imi arate ce i-am cerut, resectiv ce aplicatie arata rezistenta de radiatie si randamentul enegetic.

  • Postat de Vasile - YO9FEH (yo9feh) la 2025-03-23 10:54:10 (ora Romaniei)
    • Intrucat s-a sarit calul,propun sistarea comentariilor.Astept un nou articol de la D-l Cretu.Am solicitat cumpararea cartii despre antene verticale si am fost refuzat.Doresc cartea deoarece am o antena performanta verticala si eram f.interesat de aprofundarea documentarii.Sper sa nu fie sters comentariul este vorba despre o antena...nu divagatii fara rost.
      Comentariu modificat de autor.

  • Postat de Silviu - YO8TK (yo8tk) la 2025-03-23 13:03:04 (ora Romaniei)
    • YO4BKM-Idolul meu în domeniu undelor radio YO8CRZ a scris și a publicat câteva cărți de mare valoare. Cărți apreciate și care nu lipsesc din colecțiile multor ham radio. Tu te învârti de vre -o jumate de secol în jurul antenei Windom ,și nici acum nu ai rezolvat problema cu aceasta antena. Diplol alimentat excentric.Fara răutate....cred ca at trebui sa treci la partea practica a antenelor poate asa îți apar și ceva rezultate în traficul radio.Ca nu ești în nici un clasament dx. Chestia asta nu îți dă de gândit. ??? Hai te așteptăm cu un articol pe partea practica a antenelor, cu teoria mai lămurit. 73!!

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-23 13:53:19 (ora Romaniei)
    • Buna ziua,
    Multumesc YO2CFS, am remarcat franchetea (oare si curajul?) si la alt articol de-al meu aflat la https://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=1339. Cu rezultate vizibile in evaluarea lui si in comentariile care au urmat, printre care si ceva care seamana cu niste lacrimi de crocodil.
    @YO9FEH, nu consider oportuna sistarea comentariilor, comentariile lui YO8TK au o anumita orientare care aduce satisfactie celor carora le place mai mult barfa decat HAM-spiritul legiferat in hexalogul lui W9EEA, promovat continuu de ARRL incapand cu 1928.

    Apreciez opera lui YO8CRZ, experienta sa (de la care am avut de castigat mereu, chiar si acum prin avertizarea privind pierderilor in sol, le voi introduce in aplicatii, stiu cum sa o fac) si, cu toata intelegerea pentru orgoliul care caracterizeaza pe fiecare dintre noi, mi-ar parea foarte rau ca edificiul pe care si l-a creat sa fie atins de unii care se folosesc de el ca sa plateasca niste polite asa cum face YO8TK. Care scrie acum ca eu nu sunt in clasament DX, sa ia seama ca nu ma intereseaza, sunt un simplu radioamator ca cei mai multi din lume pentru care pasiunea (placerea) sta in legaturi radio in orice fel de conditii, strict de amator, nu in intreceri sau competitii. Nu exista radioamatori mai “adevarati” numai daca apar in clasamente DX, toti suntem radioamatori. Daca eu nu apar in clasasamente DX, este ca nu ma intereseaza astfel de clasamente (desi indeplinesc conditiile), nici diplomele (cu care se lauda multi), le respect pasiunea, dar sa respecte si ei pasiunea mea conform hexalogului mai sus amintit. Si, daca YO8TK nu este inca informat (il citez, “cred ca ar trebui sa treci la partea practica a antenelor, poate asa iti apar si ceva rezulatte in traficul radio”), de peste 55 de ani eu am experimentat practic toate antenele care apar in meniul aplicatiei mele pe care am pus-o recent pe forum iar rezultatele practice sunt QSO-uri confirmate cu toata lumea, asa cum am aratat in comentariul precedent. Si nu ma intereseaza traficul radio al lui YO8TK. Vrea sa ii prezint QSL-urile? Daca o cere in mod expres, o voi face pe forum, sa se convinga ca sunt reale. Obtinute in urma traficului cu Windom, J-Pole, Triple-Leg, Long-wire, Dipol monoband, Swan, GP, Yagi si, pana in 2009, cu echipament exclusiv HM de la 3,5 MHz la 432 MHz. Cand, cu numai 25 W, am lucrat cel mai departe Noua Zeelanda. dar si expeditii, fara sa le vanez. Nu asta face un radioamator? Si, daca mi-o va cere, o sa-i dau curs numai daca va cunoaste gramatica limbii romane la nivel de gimnaziu, fara “vre -o jumate”, “cu teoria mai lămurit”. Precum politrucii din anii ’50 cand eram elev la gimnaziu si imi zgariau urechile. Inteleg greselile de tastare, fac si eu multe, dar gramatica limbii romane este altceva.
    Si, daca nu stie, ii mai precizez un detaliu: pentru mine radioamatorismul este doar hobby, inclusiv modelarea antenelor, adevaratele performante le-am obtinut din profesiai mea de baza (cum se arata in hexalog, “Radio is a hobby, never interfering with duties owed to family, job, school or community”), iar trofeele dobandite de mine aici ar face pe multi sa-si vanda si sufletul, precum Faust. Daca el face altfel, este treaba lui, dar sa nu pretinda si de la altii numai ca sa aibe cu ce se compara, precum un renumit personaj din “Vitelul de aur” sau “12 scaune” de Ilf si Ptrov. Pentru ca multiplele fatete ale radioamatorismului nu sunt comparabile, dar se cer respectate, ne obliga hexalogul. Mai exista si altul?

    Fara nicio pornire patimasa, il rog sincer pe YO8CRZ (precizez, sincer, in conformitate cu HAM-spiritul nostru), sa imi arate ce aplicatii “de firma” (eu nu am intalnit niciuna) arata valoarea rezistentei de radiatie si randamentul energetic al unei antene, sa nu mai muncesc in zadar. Daca nu exista astfel de aplicatii, sau nu are cunostinta de ele, exista o expliactie pe care o voi arata dupa ce primesc un raspuns aici si care va lamuri si mai mult lucrurile.
    73 de Tavi YO4BKM!

  • Postat de Marius - YO6RK (yo6rk) la 2025-03-23 14:03:13 (ora Romaniei)
    • Domnilor, va rog sa purtati o discutie civilizata, dati dovada de maturitate si discutati subiectul.

    @yo9feh, pastreaza propunerile pentru tine, "vezi barna din ochiul tau, lasa paiele din ochii altora.

    @yo8tk... aparitia unui radioamator intr-un clasament este irelevanta, ma indoiesc ca un radioamator constructor (fara a fi membru pe undeva), apare intr-un clasament.

    Pana la urma, unii sunt pasionati de competitii, altii de constructii, o parte de trafic "de placere"... suntem diferiti, dar toti suntem radioamatori.

    Hai sa dam dovada de maturitate si inteligenta (toti, ca nu e nimeni din noi vre-un sfant).
    Va salut cu respect, urmaresc in continuare cu placere articolele si subiectele tehnice, invat in fiecare zi de la toti!

    73!
      Comentariu modificat de autor.

  • Postat de Florin - YO8CRZ (yo8crz) la 2025-03-23 21:18:08 (ora Romaniei)
    • Ahhh... cred că cel mai bine ar fi să păstrăm discuția în domeniul tehnic. Am fost sincer când am spus în prima mea postare că am citit articolul cu plăcere, chiar dacă am constatat un număr de probleme. Noțiunile abordate în articol sunt destul de dificile și cred că discuțiile pe marginea subiectelor abordate pot fi benefice pentru radioamatorii care vor să aibă o mai bună înțelegere a teoriei dar și a practicii antenelor.

    În același timp însă, cred că atunci când ceva este incorect trebuie corectat, pentru că altfel există riscul să se propage în ”folclorul” radioamatoricesc, care este deja plin de tot felul de falsități.

    Poate că problema principală a articolului scris de Tavi- YO4BKM este lungimea articolului și faptul că încearcă să abordeze de la mișcarea electronilor, la radiația electromagnetică, rezistența de radiație, alimentarea antenelor, dispozitive de adaptare, transformarea impedanței prin linia de transmisie, etc, etc, care face urmărirea articolului dificilă.

    Chiar și comentarea devine dificilă datorită multitudinii subiectelor, și e motivul pentru care eu m-am rezumat doar la o singură problemă principală și a celor care decurg din aceasta. Într-un fel, ceea ce am scris în comentariul meu e o demonstrație în care se poate vedea cum o greșeală într-un anume punct (determinarea incorectă a impedanței la punctul de alimentare a antenei) duce la o greșeală în estimarea eficienței, care duce și la idea de a deplasa punctului de alimentare a antenei pentru corectarea unei probleme de fapt inexistente.

    73, Florin YO8CRZ
      Comentariu modificat de autor.

  • Postat de Florin - YO8CRZ (yo8crz) la 2025-03-23 22:10:57 (ora Romaniei)
    • @ YO4BKAM Referitor la recomandarea unui program pentru simularea antenelor, în primul rând cred că e bine sa folosim termeni consacrați precum eficiența radiației și nu ”eficiența energetică” care introduce o ambiguitate.

    Există multe programe de calitate pentru simularea antenelor, însă cele mai multe programe moderne necesită licențe plătite. Avantajul programelor de acest gen este că pot calcula nu doar diagrama de radiație sau impedanța la punctul de alimentare dar pot calcula atât eficiența structurii antenei ca și (cel mai important) eficiența radiației antenei (care include și pierderile în structură). Și exact această eficiență de radiație este singura care contează în final, pentru că permite și determinarea corectă a câștigului antenei.

    Dintre cele aflate în mediul public (free) recomand 4NEC2 și EZNEC 7. Deși sunt bazate pe nucleul NEC2 (produs in 1981), programele au fost validate de zeci/sute de mii de utilizatori, limitările sunt bine cunoscute și dacă sunt folosite corect produc rezultate cu acuratețe bună. Calculele legate de pierderi produse prin câmp reactiv în sol au unele erori în NEC2, care au fost în bună măsură corectate prin modelele de sol mai noi folosite în NEC4.2 si NEC5 (ambele cu licență).

    Toate programele de acest gen trec printr-un proces de serios de validare internă. Fără acest gen de validare programele nu au nicio valoare. Ulterior, validarea e făcută în practică de mii de utilizatori.

    De notat că programele bazate pe MININEC (ex. MMANA-GAL), pentru a simplifică calculele folosesc simplificări masive și iau în considerare în zona de câmp reactiv o suprafață perfect reflectivă. Din această cauză produc rezultate greșite pentru antene aflate la distanțe reduse de sol.

    73, Florin YO8CRZ

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-24 15:08:42 (ora Romaniei)
    • Buna ziua,
    @YO8CRZ, multumesc pentru detalii. Le-am inteles bine, chiar si ce pare a se ascunde in spatele unora si ma bucura asentiemntul sa ne mentinem – cel putin la articolele din domeniul tehnic – doar in limitele acestui domeniu. Comentariile in domeniul tehnic trebuie sa se sprijine pe argumentari concrete, fie preluate din literatura de specialitate, fie dezvoltate de autor care, chiar daca sunt gresite in oarecare masura, sunt corectate de ceilalti spre castigul tuturor.
    Am inteles ce este eficienta radiatiei, Eu foloseam o alta formulare preluata din [7] unde se scrie de “Relatii energetice in antene”, dar sper sa se fi inteles la ce ma refeream. Era pe vremuri vechi-vechi un canetecel (american, se pare) in genul “Iar trandafirului alt nume de-i vei da/ Nu tot trandafir va fi?”.

    Revenind la subiect, voi incerca sa pledez aici pentru a incerca sa ne facem si noi propriile aplicatii utilizabile. O pledoarie motivata pe mai multe planuri.
    Am inteles ca un soft performant este cu licenta. Bine si asa, dar in acest sens, de peste 25 de ani, mi-am format o impresie puternic sustinuta de imprejurari care m-au facut sa nu mai am incredere decat in ce inteleg cum functioneaza in cele mai mici detalii, iar un soft fara fisierul sursa este o mare necunoscuta. Pe atunci, o anumita autoritate straina in domeniul atestarii laboratoarelor care avizau constructiile metalice, a eliberat atestatul unui laborator cu care colaboram “part time”, cu conditia sa foloseasca softurile acelei autoritati si pentru proiectarea constructiilor. Cand am testat acele softuri pe constructii care functionau fara probleme de decenii, acestea ar fi trebuit sa se prabuseaca. A fost anuntata firma “mama” care, cu destula reticienta, a mentinut atestatul si pe baza metodologiei noastre de proiectare, cu conditia sa fie informata de cate ori apareau deosebiri semnificative in raport cu softul ei. Am inteles cum proceda firma “mama”, isi imbunatatea softul prin experienta utizatorilor, asa cum am inteles ca se procedeaza si cu nucleul NEC2 sau cu altele mai evoluate care se valideaza prin mii de utilizatori. Eu numesc asta “acordarea dinamica a unui soft”, imposibil de facut fara o colaborare foarte extinsa, la care am recurs si eu in mai mica masura dar in alt domeniu. Si, dupa cum se zice pe la noi, un lucru bun fie ingrasa (nu este cazul aici), fie nu se gaseste (nu este cazul), fie este scump. Daca mai adaug si recentele furtuni-uragane produse de falsificarea softurilor pentru masurarea poluarii la motoarele cu ardere interna la firme cu mare renume in constructia auto, am inteles ca aspectul comercial nu are scrupule (oare cumpar ceva bun?) si m-am gandit sa incerc ceva in domeniu. M-am bazat pe experienta mea in domeniul modelarii numerice, in [6]…[9] se gaseste tot ce trebuie, le-am programat intr-o aplicatie si, mai departe, ar fi trebuit sa urmeze “acordarea dimanica a softului”. Cate ceva am reusit singur, pe constructiile facute la tara, unde ma aflu si acum. Cu ironizata antena de catre YO8TK (antena se vede in postarea de duminca pe forum) am efectuat ieri QSO-uri din care arat aici cateva, cu KI6DY in 21 MHz (in doua randuri), JA5AFW in 18 MHz, G7IJI in 14 MHz, OM3PR in 3,5 Mhz, deci pe o plaja destul de larga de frecvente. Am trimis aplicatia la cativa cunoscuti sa o testeze, fara sa primesc nicio observatie. Deci, ce am aratat in articol este doar ce am reusit sa fac “speculand” informatiile la care am avut acces. Oare nu se poate forma si la noi o echipa, sub conducerea oricui dar sa fie de buna credinta, care sa elaboreze aplicatii cel putin la fel de bune ca cele cunoscute acum?
    Redescopar roata? Nu numai eu. Intr-un schimb de experienta la Facultatea Politehnica din Mons am vazut cum studentii, incepand din anii mici, inainte de a invata sa foloseasca in proiectare AUTOCAD erau obligati sa faca propriul soft gen AUTOCAD in orice mediu de proiectare, dar un AUTOCAD mult redus, o baza de date cu cateva organe de masini (nituri, suruburi, saibe, piulite, profile), sa le asambleze grafic pe ecran, sa aplice forte si sa vada rezultatul. Apoi aveau liber la adevaratul AUTOCAD cu licenta. Motivul invocat de conducerea facultatii era clar, sa existe concurenta si, daca vreun furnizor de AUTOCAD va impune monopol, sa se stie ca oricand sunt altii care pot sa faca ceva asemanator. Imi mai amintesc de cand s-a introdus serviciul de telefonie mobila in Anglia, cu decenii in urma, parlamentul a impus atunci sa existe cel putin doua firme, pentru concurenta.
    Pe moment, cu observatiile lui YO8CRZ (de la care am primit singurul ajutor efectiv de cand lucrez la aceasta aplicatie), voi aduce urmatoarele modificari:
    1. La diploii orizontali voi bloca zona de inaltime sub 0,075 - - - 0,1 lungimi de unda care, in afara de valori imprecise ale impedantei, duc si la o radiatie preponderent verticala, improprie pentru DX.
    2. In relatia (7) in R0 sa fie incluse toate pierderile, in fir si in sol cand voi fi sigur ca se pot determina cat de cat corect. Sau in loc de Rrad+R0 sa fie intreaga componenta disipativa a impedantei antenei. Pierderile din sol vor fi evaluate cu conductivitati din mai multe surse, fie din [7] pagina 603, fie de pe net, daca voi cauta mai insistent.
    3. In relatia (8) in loc de Rrad sa fie intreaga componenta disipativa a impedantei antenei.

    73 de Tavi YO4BKM!

  • Postat de Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2025-03-28 16:51:26 (ora Romaniei)
    • Buna ziua,
    Am revenit la Braila. Cat am stat la tara am facut si trafic “printre picaturi” deoarece am avut si mult de lucru, toaletat pomi, tuns trandafiri si vita de vie, curatat uscaturile, terenul cu gradina si livada are cam 2500 m.p. Locatia este pe o vale care serpuieste printre dealuri pe o directie medie N-S, cele cca 250 de gospodarii se insira pe cca 6 km de o parte si alta fata de o sosea, in spatele caselor sunt dealuri cu cel putin 100 m mai inalte.

    Am lucrat cu antena Windom orientata E-V despre care s-a scris mai sus ca nu exista. Dar exista si este construita integral de mine, de la calcularea ei pana la executia stalpilor cu zabrele in constructie sudata, inaltimea de 12 m, trei lonjeroane din cornier de 35x35, zabrelele din cornier de 25x25, la baza deschiderea este de 500 mm, fara ancore, de 18 ani a rezistat la toate vijeliile din zona, o sa mai pun niste poze pe forum inainte de a considera inchis topicul respectiv. Antena este calculata cu aplicatia de care s-a scris aici iar stalpii au fost dimensionati cu o alta aplicatia proprie, prin modelare cu elemente finite, astfel incat sa reziste la vant pana la 100 km/h. Contrar afirmatiilor de mai sus ca nu trec la lucruri practice, am forat gropile pentru lonjeroane, am sudat lonjeroanele si zabrelele si am ridicat-o singur, ba am facut si trafic radio, cine vrea sa stie cum se poate face sa-mi scrie si ii dau toate detaliile. Si cine nu ma crede, sa intrebe vecinii mei de acolo daca m-a ajutat cineva.
    Sau, se mai intampla sa lucrez si cu "antene imposibile", din blocul in care stau la Braila, dupa cum am aratat pe forum.
    Arat aici QSO-urile cu parteneri la peste 5000 km (confirmarile sunt pe forum), astfel:
    VK2LAW, 21 MHz, confirmat, 15154 km
    VK2SG, 21 MHz, neconfirmat, 15202 km
    JA7RRU, 28 MHz, confirmat, 8597 km
    JA9GLW, 21 MHz, confirmat, 8536 km
    CO8LY, 21 MHz, confirmat, 9357 km
    JH7RTQ, 21 MHz, neconfirmat, 8646 km
    N1NK, 21 MHz, confirmat, 7371 km
    VU2TE, 28 MHz, confirmat, 6137 km
    BG8TFN, 28 MHz, neconfirmat, 7002 km
    D68Z, 24 MHz, neconfirmat, 6560 km
    Conditii de lucru: FT-450 D, linie de alimentare coaxiala H155 acordata, lunga de 27,7 m, mod de lucru FT8 – FT4, putere de emisie 25 W. Am lucrat si in benzile inferioare statii europene.

    Scriam in comentariul anterior ca fac o pledoarie in favoarea realizarii de aplicatii romanesti pentru antene. Prin ce am scris in articol si in comentarii am aratat ce pot face eu. Ma gandesc sa se formeze un grup (cu sau fara sef, poate ca nu are importanta, eu in niciun caz nu ma ofer ca sef) care sa colaboreze aici, pe forum, fiecare din grup cu experienta si posibilitatile sale. De mare folos sunt cei care pot face masuratori efective la antenele lor, cu care sa se poata acorda modelele teoretice. In grup poate intra (sau iesi) oricine, dupa cum doreste, cu orice propunere in folosul modelarii antenelor. Daca cineva vrea sa lucreze mai “din umbra”, membrii grupului pot colabora si direct prin posta, posta este oricum necesara pentru transferarea de fisiere de program de calcul, algoritmi etc. Pentru inceput astept pareri pe adresa mea de pe QRZ.COM.
    Inainte de a incheia arat ca am mai facut o incercare sa compar aplicatia mea cu altele in domeniul antenelor YAGI-UDA pentru UUS, incercarea se afla la Calculul antenelor - Radioamator.ro. Din raspunsurile pe care le-am primit am dedus ca unele aplicatii folosesc clar algoritmi cu elemente finite – destul de “grosiere”, probabil din cauza duratei mari de calcul daca ar fi mai numeroase – dar presupun ca sunt si alte aplicatii care folosesc algoritmi cu diferente finite, folositi si de mine. Din pacate datele oferite de cei care mi-au raspuns atunci nu se potrivesc intre ele, unii chiar au calculat gresit, nu se potrivesc nici cu datele mele care sunt, totusi, in confromitate cu ce ofera [8] in exemplele rezolvate. Si, cum se exprima tot aici cu un alt prilej un foarte bun cunoscator al fenomenului, acesta prefera pe [8] in contra a zeci de alte surse de specialitate ai caror autori au nume destul de sonore.

    73 de Tavi YO4BKM!

    Scrieti un mic comentariu la acest articol!  

    Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "Speculatii in jurul unui fir"
    Comentariul trebuie sa se refere la continutul articolului. Mesajele anonime, cele scrise sub falsa identitate, precum si cele care contin (fara a se limita la) atac la persoana, injurii, jigniri, expresii obscene vor fi sterse iar dupa caz se va ridica dreptul de a posta comentarii.
    Comentariu *
     
    Trebuie sa va autentificati pentru a putea adauga un comentariu.


    Opiniile exprimate în articole pe acest site aparţin autorilor şi nu reflectă neapărat punctul de vedere al redacţiei.

    Copyright © Radioamator.ro. Toate drepturile rezervate. All rights reserved
    Articole | Concursuri | Mica Publicitate | Forum YO | Pagini YO | Call Book | Diverse | Regulamentul portalului | Contact