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

Directivitate rotitoare din trei antene verticale fixe

Gheorghe Andrei Radulescu YO4AUP

Lui Alex,YO5AMF, care mi-a trimis programul de vizualizare a functiilor matematice, multumiri

Acest material a fost prezentat la Simpozionul National YO - Ploiesti, 9 septembrie 2006, sub egida Radioclubului Nostru din Constanta, care, aici la Ploiesti, si-a facut debutul in lume:


Salut


Cine va saluta


Titlul

Deoarece intr-un fel se redacteaza un articol cu continut tehnic si intr-alt fel se deruleaza o expunere insotita de imagini care defileaza in fata unui auditoriu eterogen, am avut dificultati in abordarea modului de prezentare in scris a acestui subiect. Totusi sper ca in forma adoptata, materialul poate captiva pentru citeva minute atentia cititorului.

Subiectul

Prima luare de comtact cu subiectul mai multor antene de unde scurte alimentate in paralel a fost pentru mine in anul 1981, subiectul fiind un cimp de 4 antene verticale in banda de 80 metri.


ARRL Handbook 1981


4 Antene Home Made


4x80m-Home Made - Schema


4x80m-Home Made - Cutia cu relee - Proiect


4x80m-Home Made - Cutia cu relee - Vedere


4x80m-Home Made - Liniile de intirziere

Acest cimp de antene necesita 4 antene verticale cu contragreutatile aferente, relee, rezistente neinductive de putere mare si cca 200m cablu coaxial pentru confectionarea liniilor de intirziere. Amanunte se gasesc la pagina .................. in editia 1981 a ARRL Handbook.

10 ani mai tirziu am descoperit produsele COMTEK SYSTEM pentru doua sau patru antene:


COMTEK SYSTEM - 2 Antene - preturi


COMTEK SYSTEM - Directivitate pentru 2 antene


COMTEK SYSTEM - 4 Antene - preturi


COMTEK SYSTEM - Directivitate pentru 4 antene (comparatie cu 2 antene)

Si in continuare doua cimpuri de antene realizate cu produsele Comtek de K7EM - StevenRKelly, 25124SLomaLindaDr, Beavercreek pe coasta de vest in Oregon - in 80m si de K7NV - KurtMAndress, 1581 Shirley St, Minden in Nevada pe 7 MHz.


COMTEK - K7EM 4x80m - Schema constructiva


COMTEK - K7EM 4x80m - Vedere


COMTEK - K7NV 4x40m - Vedere

Peste inca 10 ani am descoperit ARRAY SOLUTION care ofera " solutii" pentru 2, 3 si 4 antene. Toate "solutiile" de la Array Solution utilizeaza o singura linie de intirziere si inductante si capacitati concentrate pentru obtinerea defazajelor necesare, toate montate intr-o singura cutie. Aceasta firma are si multe alte produse care pot sa-i intereseze pe utilizatorii de sisteme de antene. O vizita in saitul lor poate fi instructiva.


Array Solution


Array Solution - 2 antene (1)


Array Solution - 2 antene (2)


Array Solution - 2 antene (3)


Array Solution - 3 antene (1)


Array Solution - 3 antene (2)


Array Solution - 3 antene (3)


Array Solution - 4 antene (1)


Array Solution - 4 antene (2)


Array Solution - 4 antene (3)


Array Solution - preturi

Si peste inca 5 ani, adica in vara lui 2006, Alex, YO5AMF, publica in www.Radioamator.ro articolul sau despre cuplarea a doua antene de CB montare pe pavilionul masinii. [ articolul se poate citi la aceasta adresa http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=333 ]


Alex, YO5AMF

Citirea acestui articol si reluarea in general a subiectului a fost pentru mine un motiv de aduceri aminte si un prilej de meditatie:

  • nici o statie nu este mai buna decit antena pe care face receptie !!!
  • ce frumoasa a fost "Crucea de Malta" (http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=68) !


    Crucea de Malta


    Trofeul din 2004

  • ce conditii ar trebui sa indeplineasca pentru banda de 7 MHz un sistem radiant directiv realizat din antene verticale fixe, montate pe casa ?
  • se poate executa in regim de amator un sistem de antene care sa satisfaca cerintele de mai sus ?

    Nota Bene: toata analiza urmatoare este facuta pentru 7MHz, dar poate fi adaptata cu usurinta pentru oricare banda, in functie de dorintele, posibilitatile financiare si spatiul disponibil al utilizatorului.

    La primul punct de mai sus raspunsul este cunoscut. Nimeni nu se claseaza in top fara antene dedicate.

    La al doilea, amintirile tin de virsta.

    La ultimul punct raspunsul este afirmativ daca se indeplinesc citeva conditii suplimentare, si anume:

  • esti in relatii bune cu vecinii

  • esti in relatii foarte bune cu sotia

  • obtii finantarea din partea ministrului de finante

  • ai timp sa executi sistemul de antene

  • nu ai doua miini pe stinga si balea de lemn.

    La penultimul punct, discutia este mai ampla si urmeaza in continuare. Deci ce ne trebuie? Noua in YO, ca si intregii Europe, ne trebuie 6 directii de radiatie.


    Harta azimutala.

    Am cautat sa cumpar un dispozitiv pentru 6 directii si nu am gasit nicaieri. Array Solution mi-a raspuns la un mail si mi-a comunicat ca nu a avut in vedere realizarea unui astfel de dispozitiv. Daca vreau

    neaparat, se poate face dar este foarte scump.


    Intrebare

    Raspunsul este simplu daca privim harta azimutala desenata pentru America si pentru celebrele locatii de concurs din caraibe.


    America

    Caraibe

    Raspuns corect: lor nu le trebuie!

    Alta intrebare ar fi daca se poate face un sistem cu 6 directii de radiatie?

    Raspuns corect: se poate.

    Cine nu vrea, nu trebuie sa citeasca capitolul urmator, si poate trece la parte practica.

    Suport matematic

    Pentru dezvoltarea modelului matematic presupunem trei antene, radiator punctiform izotrop, amplasate in virfurile unui triunghi echilateral, notate A1, A2 si A3 in figura P31 - Geometrie. Pentru a analiza fenomenul de compunere a undelor radiate, consideram o directie de radiatie oarecare, teta, si un punct de observatie destul de indepartat, A. Fata de punctul de observatie A. antenele sint amplasate la o diferenta de drum fata de centrul de simetrie al sistemului X1, X2 si X3 .


    Geometrie

    Expresiile matematice ale diferentelor de drum Xi sau a diferentelor de faza corespunzatoare sint redate in Fig. P32.


    Matematica 1

    Consideram ca toate trei antenele radiaza semnal sinusoidal, si ca antenele Ai radiaza in faza. In punctul de observatie A, cele trei semnale sinusoidale se compun asa cum se arata in Fig.P33


    Matematica 2

    iar expresia matematica a rezultantei este de forma relatiei [10] din Fig.P34


    Matematica 3

    Studiul matematic se reduce la determinarea parametrilor acestei ecuatii care sa produca cele sase directii de radiatie dorite. Parametrii determinati sint prezentati in Fig. P35


    Matematica 4

    Tinind cont de faptul ca puterea radiata are expresia de forma p=kU^2, expresia puterii rezultate in punctul de observatie A , in coordonate polare, are forma din Fig. P36 De remarcat faptul ca cele sase grupe de defazaje suplimentare care se introduc in schema sint multipli de sfert de lungime de unda.


    Ecuatia puterii

    Reprezentarea grafica a caracteristicii de directivitate pentru una din cele sase directii este redata in Fig. P37


    Teta 0 grade

    Suprapunerea celor sase diagrame de directivitate este redata in Fig. P38


    Directivitate 1

    Partea Desenata

    [cine a sarit peste matematica trebuie sa reintre in text de aici ]

    Constructia sistemului de antene si a blocului de comanda trebuie deci sa asigure alimentarea celor trei antene cu semnal de aceiasi amplitunine si sa introduca intirzierile necesare fiecarei directii de radiatie din cele 6 posibile. Totodata trebuie ca schema aleasa sa mentina impedanta vazuta de emitator constanta si egala cu 50 ohmi. Conditiile de realizat sint deci, asa cum se arata in Fig. P39, urmatoarele doua:


    Matematica 5

    Practic schema de conexiuni arata ca in Fig. P40 in care se vede ca aceiasi antena [A1] trebuie sa se poata conecta la emitator fie direct, fie prin linie de 0.25 lamda fie prin linie 0.5 lamda [ doua linii 0.25 lamda inseriate.


    Schema Z

    A doua conditie, ca emitatorul sa vada aceiasi impedanta indiferent de directia de radiatie aleasa, se rezolva asa cum se vede in fig. P41 si P42.


    Matematica 6


    Schema RF

    Introducerea in circuit a liniilor de intirziere dupa tabelul de adevar din Fig. P39, se face cu relee cu contacte normal deschise. Releele sint comandate in cc de un comutator 1x6 si de o matrice de diode. Schema de conexiuni din cutia cu relee este completata cu 7 relee normal inchise, care au rolul de a face implicita o directie preferentiala pentru situatia lipsei de tensiune de comanda. [ JA in cazul de amplasare cu A1 la sud, A2 la NE si A3 la NV].


    Schema de conexiuni in cutia cu relee


    Matricea de Diode


    Relee 12A normal deschis


    Amplasare piese pe placa releelor

    Si cam asta ar fi tot ceea ce trebuie stiut si facut. Dar "practica te omoara"

    Analiza conditiilor din amplasamentul propriu

    Daca antenele nu sint amplasate in cimp deschis este posibil sa nu se poate respecta geometria ! Daca antenele se amplaseaza in localitate pe unul sau mai multe acoperisuri, situatia poate fi si mai complicata. In cazul concret al amplasamentului meu, mi-am propus sa realizez sistemul pe 7 MHz., sa-l amplasez pe casa si sa aibe directi de radiatie cu cutia de relee nealimentata in cc , NE = JA. DAR.......

    1) Nu pot respecta Geometria. Daca antenele A2 si A3 se afla la distanta prescrisa [ abaterea este de 127mm adica 1%], Antena A1 se poate monta numai intr-o pozitie excentrica, asa cum se vede in Fig. P47.

    Introducind valorile reale ale diferentei de drum in ecuatiile diagramei de putere - Fig. P48 - caracteristica de directivitate se modifica asa cum se vede in Fig. P49. Creste putin cistigul inainte, DAR cu pretul degradarii raportului fata - spate. De asemenea , datorita stricarii simetriei sistemului, cele sase diagrame de radiatie nu mai sint egale. Diagramele 1 si 4 se latesc, diagramele 3 si 6 se ingusteaza, in timp ce diadramele 2 si 5 nu sufera modificari notabile. Fiecare caz de amplasare posibila trebuie analizat in parte pentru a pune in evidenta toate implicatiile posibile. Pentru amplasamentul real redat in Fig. P47, rezultatele acestei analize sint prezentate in figurile de la P48 pina la P54


    Amplasarea posibila


    Ecuatiile in Amplasament Dat


    Teta Zero comparat


    Directivitate Comparata


    Directivitate Realizata


    Harta azimutala centrata pe Constanta


    Directiile de Radiatie


    Tari pe directiile de lucru

    Realizarea practica

    Dupa ce concluzia a fost cert stabilita, si dupa ce s-a aprobat trecerea la executie, am analizat difetite modalitati de realizare practica. Am avut de ales intre realizarea antenelor din teava sau sirma. Am ales varianta a doua, cu precizarea ca atit elementul radiant cit si contragreutatile se executa din lita de antena sau cupru blanc, sustinute de undite din fibra de sticla de 10 m lungime. In conditiile de vint de pe litoral, experientele anterioare, atit crucea de malta cit si o verticala de 7 m, au confirmat superioritatea acestei optiuni. Tineti cont si faptul de loc de neglijat ca undita este autoportanta indiferent de pozitia in care se monteaza.


    Verticala de 7m

    Specialistul nostru in lemn nu a agreat sistemul de prindere de mast clasic utilizat de fabricantii de verticale pe scara larga [ Hy Gain, Hustler, Cushcraft, Aero Bacau, etc,etc, etc.] deoarece presupune doua piese strunjite si o imobilizare cu O-ringuri la sprijinirea de sus. Nu uitati ca sint 12 undite de sustinut.


    Se refuza sistemul clasic


    Solutia clasica este scumpa si complicata

    A fost solicitat un specialist in constructii metalice, care a imaginat un arici confectionat din teava si profile , care fixat pe mast, sprijina atit elementul vertical cit si cele trei contragreutati ale fiecarei antene. Fiecare arici se monteaza prin insurubare cu mufa filetata in virful mastului . Mastul este executat din teava zincata de 2". Astfel intreg sistemul este autoportant.


    Specialistul in constructii metalice


    Ariciul si hotul de struguri


    Ariciul la uscat Detalii


    Arici montat in virful mastului

    Antena A1 se fixeaxa pe lemn, pe stilpul de colt al unui balcon. Mastul are 2 m lungime, (1m incastrarea, 1 m deasupra acoperisului).


    Specialistul in lemn proiecteaza


    Suport Pentru mast


    Suport de mast fixat in lemn


    Mast fixat in suport


    Antena A1 - mast


    Antena A1 - 1m peste acoperis


    Ariciul A1 vazut de la distanta de 5m

    Antena A2 si Antena A3 se monteaza pe mast de 3m [ 1 m incastrarea si 2 m deasupra acoperisului]. Mastul se fixeaza pe zid de caramida , cu suporti ancorati cu suruburi conexpand de M10 [trei prinderi pe ficare mast].


    A2 - Ariciul


    A2 - vazuta din A1


    A2 - vazuta din amplasamentul A3


    A3 - vazuta de jos


    A3 - vazuta din alt unghi

    O vedere panoramica a celor doi arici, aflati la cota +7m fata de cota trotuarului este in fig P74


    Vedere panoramica peste acoperisuri

    IMPORTANT

    Nu uitati sa cereti inainte de a va apuca de lucru aprobarea ministrului de finante.


    Cu Ministrul de finante in excursie la Sighisoara in 2005
    (inainte de prezentarea cererii de finantare)


    BUGET


    In loc de incheiere

    Nota Bibliografica

  • Cu acest subiect am luat contact in anul 1981 citind despre patru antene sinfazate in 3.5 Mhz, la pagina 20-15 si urmatoarele din ARRL 1981 - THE RADIO AMATEUR'S HANDBOOK

  • Am reluat subiectul in 2003 dupa ce am descoperit site-urile http://www.comteksystems.com si http://www.arraysolutions.com/prod_category.htm

  • Subiectul nu mai este tratat si in ARRL 2006 - The Radio Amateur's Handbook.

  • Despre doua antene vorbeste Alex, YO5AMF in Radioamator .ro la adresa http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=333

    Gheorghe Andrei Radulescu YO4AUP

    Articol aparut la 10-10-2006

    14797

    Inapoi la inceputul articolului
  • Comentarii (11)  

  • Postat de Marius - YO2LHD la 2006-10-11 09:41:03 (ora Romaniei)
  • PE PAGINA LUI TK5EP http://tk5ep.free.fr LA SECTIUNEA TEHNICA SE GASESTE DESCRIS UN SISTEM DE ANTENE ASEMANATOR. MERITA VAZUT ARTICOLUL!
    73!FELICITARI PENTRU REALIZARE!!!!!!!!!!

  • Postat de Ovidiu - YO2DFA la 2006-10-11 15:26:28 (ora Romaniei)
  • Am ascultat prezentarea de la Ploiesti cu deosebita atentie! Acum am citit acest articol cu mare placere! Felicitari pentru realizare!
    Ovidiu

  • Postat de Lilian - YO3BL la 2006-10-11 16:23:29 (ora Romaniei)
  • Mult text ,
    nu am inteles nimic .... Eventual , pentru doritori de 3 el in 7mc - ceva simplu si cu dimensiuni vezi adresa -http://dl2kq.de/ant/3-30.htm
    73 si numai bine , Lilian .

  • Postat de crescatorul de pisici - la 2006-10-11 18:48:31 (ora Romaniei)
  • Cam multe pisici.In rest totul e ok.

  • Postat de VASILE - YO6EX (yo6ex) la 2006-10-13 11:55:53 (ora Romaniei)
  • Avand in vedere ca unditele sunt autoportante, se poate si mai simplu. Verificat de subsemnatul, sta bine merci de doi ani in varful casei. Sistemele de fazare si comutare industriale nu sunt pentru punga noastra. Nici nu meritau amintite. Referitor la pisica... fiecare cu operatorul lui hi hi hi...

  • Postat de marius alexandru - YO4HGX la 2006-10-14 06:20:40 (ora Romaniei)
  • Interesanta directivitatea asta "rotitoare" a verticalelor, am mai citit undeva despre ea insa nici acum n'am reusit sa pricep mare lucru (acum poate si din cauza ca figurile nu au denumiri, trebuie sa cam ghicesti care si cu ce corespunde iar la scrisul marunt... cred ca e vremea sa consult un oftalmolog). In poze se vad doar catargele si "aricii", ati reusit pana la urma sa puneti si "unditzele", antenele propriu-zise? Cel mai important lucru este dupa parerea mea faptul ca lipsesc impresii personale, practic ce rezultate ati obtinut? Sunteti multumit? Merita banii si efortul? O eventuala comparatie intre un singur vertical si tot sistemul cu masuratori la rx/tx ctrl, sau un beam de 2 elemente? Oricum, felicitari pentru realizare, e impresionanta!

  • Postat de David Moldovan - YO5BTZ la 2006-10-14 22:48:56 (ora Romaniei)
  • Cred ca ar trebui amintita la bibliografie in primul rand cartea lui REGINALD V.JONES: "Un razboi ultrasecret" in care sunt descrise sistemele de ghidare a pilotilor germani de pe bombardierele din cel de-al doilea razboi mondial.

  • Postat de Farkas Alexandru - YO5AMF la 2006-10-16 11:03:09 (ora Romaniei)
  • felicitari george ptr realizarea practica a sistemului pe 7mhz!!
    eu am incercat pe 28mhz (27mhz),cu doua antene, unde dimensiunile si distantele intre antene sunt mai "la indemana".
    avantajul acestui sistem este tocmai in benzile mai joase, unde nu se pot utiliza un sistem rotitor cu mecanism din cauza dimensiunilor exagerat de mari.
    oricum acest sistem necesita o suprafata apreciabila de teren. (distanta intre antene sa fie de lambda/2)....dar cine dispune de un teren mare la casa, poate incerca. pe acoperisul terasa, a unui bloc oricum este mai dificil sa plasezi 2-3 antene ....
    distributia RF-ului in sistem cu conditii de amplitudine si de faza se poate face prin mai multe metode. "box'-ul industrial de distributie este elegant...dar scump.
    ptr cei care vor sa incerce sistemul le recomand prima data realizarea sistemului cu 2 antene.
    oricum este necesar instrumentul matematic ptr stapinirea fenomenelor de combinare in spatiu a semnalelor radiate de fiecare antena.
    articol fff interesant!!
    73/dx cu succes!
    Alex

  • Postat de Alex Farkas - YO5AMF la 2006-10-16 11:53:10 (ora Romaniei)
  • scuze ptr "botez" draga Gheorghe! 73/dx

  • Postat de VASILE - YO6EX (yo6ex) la 2006-10-18 11:53:27 (ora Romaniei)
  • Sistemul de antene conectate fazat nu este foarte complicat, dar presupune ceva experienta in constructia antenelor verticale si adaptarea lor. Rezultatele sunt surprinzatoare, dar numai cu un sistem corect executat. Asteptam detalii tehince/electrice de la autor. Din ce se spune in articol o constructie HM nu este posibila.

  • Postat de iovan - (neradioamator) la 2010-01-08 23:41:18 (ora Romaniei)
  • La multi ani la toata lumea!
    As dori un ajutor din partea unui profesionist in antene sa ma ajute sa calculez o antena conica dubla logaritmica daca e posibil...
    Multumesc anticipat!

    Scrieti un mic comentariu la acest articol!  

    Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "Directivitate rotitoare din trei antene verticale fixe"
    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.
    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 | Despre Radioamator.ro | Contact