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

ANTENE SCURTATE

Gheorghe Oproescu - Tavi YO4BKM

Există sute de modele de antene scurtate, fie produse de firme, fie descrise în cărţi, reviste sau pe diferite saituri, toate oferind cele mai îmbietoare caracteristici, dar nu am văzut o modelare a lor la îndemâna tuturor. Destul de recenta postare pe forum a topicului "Simularea unei antene" de YO3AOE care solicita o modelare la antenele scurtate, răspunsul pe care i l-am dat precum şi problemele legate de folosirea antenelor scurtate m-au determinat să scriu acest articol care oferă elemente de principiu de care trebuie să se ţină cont de câte ori se pune problema folosirii unei antene scurtate. Mai ales în ce priveşte randamentul şi adaptarea, două noţiuni diferite care se confundă adesea.

 

1. Din nou întrebarea: ce este o antenă?

Am expus detaliat în http://radioamator.ro/articole/view.php?id=883 ce este o antenă. Pentru ce ne interesează aici precizez doar că antena este un dispozitiv care "varsă" sau "toarnă" energia de radiofrecvenţă produsă de emiţător într-un anumit mediu în care este plasată. Cea mai bună comparaţie a antenei o consider cu o pâlnie prin care turnăm un lichid dintr-un vas (emiţătorul) în alt vas (mediul), în care antena (pâlnia) trebuie să asigure transferul de energie (lichidul) cu o anumită putere (debitul) cu pirderi (stropi, revărsări) cât mai mici. Apar astfel probleme de adaptare şi de pierderi dacă pâlnia nu se adaptează bine la cele două elemente, fie are gura prea mică şi lichidul mai curge pe alături, fie are gâtul prea mic şi lichidul curge greu etc. Mai trebuie considerat şi faptul că nu antena consumă energie de la emiţător ci mediul, aşa cum nu pâlnia consumă lichidul ci unul din vase. Antena nu face decât să transfere energia funcţie de modul cum se "cuplează" la cele două medii şi de caracteristicile proprii. Dar, deoarece spre ea pleacă energia emiţătorului, se poate considera convenţional şi pentru a explica mai uşor ce se întâmplă, că antena se comportă ca un consumator.  

 

2. Rezistenţa de radiaţie, rezistenţa de pierderi, randamentul unei antene orizontale.

În domeniul electric consumatorul activ (sau disipativ, cel care foloseşte la ceva util energia primită, spre deosebire de consumatorul reactiv sau conservativ care, în mod alternativ primeşte şi trimite înapoi energia fără să o transforme în nimic) se caracterizează printr-o mărime fizică numită rezistenţă, deoarece numai pe o rezistenţă se poate disipa energie conform cunoscutelor legi din electrotehnică. Antena, care transferă energie către mediu, este văzută de emiţător ca un consumator mixt: atât activ, cât şi reactiv, posedând atât rezistenţă cât şi reactanţă. De la bun început nu iau în considerare reactanţa, ea nu intră în expresia randamentului şi poate fi făcută nulă pentru orice fel de antenă, cu orice lungime, folosind elemente de compensare întocmai ca la reţelele de alimentare cu energie electrică unde se folosesc compensatoare pentru factorul de putere. Voi analiza doar componenta activă, aceasta are rolul hotărâtor în bilanţul energetic şi în traficul radio. Componenta activă are şi ea două părţi: o rezistenţă de radiaţie RRad care transformă energia electrică de radiofrecvenţă în energie a undelor de câmp electromagnetic şi o rezistenţă de pierderi RP care transformă ireversibil energia electrică de radiofrecvenţă în căldură prin efect Joule. Rezistenţa de radiaţie se defineşte acolo unde curentul prin antenă este maxim şi acest punct poate exista pe lungimea fizică a conductorului antenei sau în afara lui, după cum se va arăta mai jos. Randamentul unei antene rezultă împărţind rezistenţa de radiaţie la suma celor două, rezistenţa de radiaţie plus rezistenţa de pierderi. Este evident că randamentul este cu atât mai mare cu cât rezistenţa de radiaţie este mai mare iar rezistenţa de pierderi este mai mică. Rezistenţa de radiaţie depinde de dimensiunile antenei, de frecvenţă şi de amplasarea ei, rezistenţa de pierderi depinde doar de dimensiunile antenei şi de frecvenţă după relaţia

                                         (1)

unde l=lungimea conductorului în m, d=diametrul în m, n = frecvenţa în Hz, m = permeabilitatea absolută în H/m, r =rezistivitatea în Wm. Permeabilitatea absolută se află din  ,  este permeabilitatea realtivă a materialului din conductor. Pentru cupru relaţia (1) devine  , pentru aluminiu  unde, de data asta l este în m, d este în mm, n  este în MHz.

Rezistenţa de radiaţie se calculează mai greu, de aceea voi prezenta valorile acesteia calculate deja pentru diferite situaţii concrete. Înainte de asta trebuie să precizez că rezistenţa de radiaţie a unei antene se compune din însumarea algebrică a altor două rezistenţe: una proprie antenei, ca şi cum ar fi plasată departe de orice alt obiect (antena izolată) şi care depinde doar de dimensiunile ei şi de frecvenţa de lucru şi o a doua rezistenţă, care aparţine antenei imagine din sol (sau din orice mediu bun conducător de electricitate care are o întindere suficientă, comparabilă cu dimensiunile antenei). Valorile rezistenţei imaginii nu depind proprţional cu distanţa dintre antenă şi sol, variaţia lor fiind destul de complexă. Dar, cunoscută această valoare, la antene paralele cu solul rezistenţa imaginii se scade din cea a antenei propriuzise (undele sunt în antifază), la antenele verticale cele două rezistenţe se adună (undele sunt în fază).

Text Box:  
Figura 1. Dipol în semiundă, variaţia rezistenţei de radiaţie

Pentru a se înţelege mai bine lucrurile prezint în figura 1 comportarea unui dipol clasic, în semiundă (din cupru, lung de 40,513 m, diametrul conductorului 3mm, frecvenţa de lucru 3,7 MHz), aşezat orizontal la diferite înălţimi. Rezultatele sunt obţinute cu un soft propriu. Trebuie precizat că adaptorul de antenă nu modifică rezistenţele de radiaţie sau de pierderi ale antenei, deci nu influenţează randamentul ci doar face ca puterea emiţătorului să se transfere cât mai complet către antenă (emiţătorul să lucreze la putere maximă). Efectul adaptării se controlează uşor cu ajutorul SWR-metrului şi, odată realizată adaptarea pentru reflectate nule sau minime, nu mai interesează acest aspect, singurul motiv al ineficacităţii emiţătorului rîmâne doar randamentul antenei. Se remarcă randamentul destul de ridicat la înălţimi mari ale antenei unde rezistenţa de radiaţie este mare în comparaţie cu rezistenţa de pierderi de cca 2,13 W. Dacă ar fi fost suspendată la o înălţime de 3 m (înălţimea unei frânghii de rufe) rezistenţa de radiaţie ar fi devenit de 3,2 W şi randamentul 60%, la 1 m înălţime rezistenţa de radiaţie devine 0,36 W iar randamentul 14%.

Să vedem acum ce se întâmplă la aceeaşi frecvenţă cu un dipol orizontal de numai 6 m lungime, alimentat simetric. Rezistenţa de pierderi este de 0,315 W. Folosind softul de modelare se obţine că la 3 m înălţime rezistenţa de radiaţie devine 0,0025 W iar randamentul 0,78%. La 6 m înălţime rezistenţa de radiaţie devine 0,0096 W iar randamentul cca 3%. Aproape toată puterea emiţătorului încălzeşte antena, cu atât mai eficient cu cât adaptarea este mai bună, dar şi adaptarea se face greu. Dacă la dipolul în semiundă reactanţele sunt de maxim zeci de Ohm, în cazul de faţă  componentele reactive ajung la sute de Ohm capacitiv, acestea trebuind să fie compensate cu inductanţe sau cu adaptoare mai sofisticate.

Dacă în loc de dipol cu lungimea de 6 m alimentat simetric s-ar fi folosit o alimentare asimetrică, numai la unul din capete (un monopol, de fapt o antenă fir lung scurtată) rezistenţa de radiaţie a radiantului lung de 6 m ar fi fost de cca 0,0192 W la 3 m înălţime şi  0,0742 W la 6 m înălţime faţă de sol, randamentele fiind de 5,7% respectiv de 19%, aşadar mult mai bune. Crescând lungimea firului la 20 m, rezistenţa de pierderi creşte la 1,05 W, rezistenţa de radiaţie devine cca 1,54 W la 3 m înălţime şi 5,95 W la 6 m înălţime. Se obţin randamente de cca 60%, respectiv 85%. Componentele reactive sunt sub 20 W inductiv (antena prea lungă faţă de sfertul de undă, pentru reactanţă nulă ar fi trebuit să aibe lungimea de 19,75---19,8 m, apare efectul de  scurtare dependent de diametrul conductorului).  

Iată deci soluţia: o sârmă de 19---20 m care devine o antenă destul de bună între două beţe chiar la numai 3 m înălţime, cu un randament de 60%. Fiind asemenea unei antene LW, se alimentează direct de la adaptorul de antenă (orice cablu de alimentare complică adaptările), este un fir care radiază chiar de la emiţător sau de la adaptor. Această antenă scurtată prezintă însă rezistenţe foarte mici de alimentare, practic ele sunt egale cu rezistenţa de radiaţie, necesitând intercalarea între adaptorul de antenă şi antenă a unui transformator ridicător de impedanţă. Cel mai potrivit ar fi două transformatoare 1:4 înseriate sau un transfomator 1:9.

Pe banda de 7 MHz firul de 20 m prezintă o impedanţă de alimentare foarte mare (la capetele sale se formează noduri de curent) dar poate fi ori scurtat la 10 m, ori transformat într-o antenă VS1AA (eventual Windom) de 20 m lungime alimentată la o anumită distanţă faţă de unul din capete, în care caz va lucra, în principiu, pe toate frecvenţele superioare lui 7 MHz.

În tabelele următoare sunt prezentate caracteristicile unor antene fir lung orizontale precum şi ale unei antene Windom, modelate cu softuri proprii.

 

Tabelul 1. Fir lung de 20 m (alimentat direct de la adaptorul de antenă), frecvenţa de 3,7 MHz.

Cifrele reprezintă, în ordine: randamentul, rezistenţa de alimentare, reactanţa de alimentare.

 

H=3 m

H=5 m

H=6 m

d=1 mm

32,8%;  1,5W;   6,4W

57,0%;   4,2W;  13,5W

65,3%;  5,9W;  16,8W

d=2 mm

49,4%;  1,5W;   6,4W

72,7%;   4,2W;  13,5W

79,0%;  5,9W;  16,8W

d=3 mm

59,4%;  1,5W;   6,3W

80,0%;   4,2W;  13,5W

85,0%;  5,9W;  16,8W

 

Cât priveşte antenele Windom pentru 7 MHz sau mai sus, datele se prezintă în tabelul 2, unde nu am mai indicat randamentul care este peste 90%. Prezint acest lucru şi pentru a demola nişte legende care spun că adaptarea unei antene Windom se face cu transformator de impedanţă, care depinde de înălţimea antenei (afirmaţie corectă), dar care este acelaşi pentru toate benzile (afirmaţie incorectă). Nu numai datele de mai sus arată acest lucru ci şi practica observată de autor la exploatarea unei antene Windom de peste 8 ani. Făcând modelări cu condiţii concrete de amplasare (conductibilitate sol, vecinătăţi) se poate găsi o combinaţie între lungime, punct de alimentare, înălţime, distanţă de vecinătăţi care să o facă relativ insensibilă la schimbarea benzilor, numai că o astfel de combinaţie este mai rară decât un loz câştigător şi nu beneficiază pretutindeni de aceleaşi condiţii.

 

Tabelul 2. Antena Windom, fir lung de 20 m, diametrul de 2mm, alimentat la 4 m.

Cifrele reprezintă, în ordine: rezistenţa de alimentare, reactanţa de alimentare.

 

H=3 m

H=5 m

H=6 m

7,1 MHz

31 W;     -181 W

79 W;     -128 W

108 W;  -111 W

10,12 MHz

86 W;    1171 W

203 W;  1247 W

261 W;  1250 W

14,25 MHz

143 W;    470 W

285 W;    465 W

324 W;    416 W

18,12 MHz

107 W;   -425 W

166 W;  -480 W

160 W;   -512 W

21,3 MHz

75 W;     -203 W

111 W;  -236 W

106 W;   -252 W

24,94 MHz

230 W;    890 W

318 W;    783 W

292 W;     736 W

28,5 MHz

688 W;  1234 W

690 W;    887 W

546 W;     978 W

 

Pentru lucrul în portabil la frecvenţele superioare celor 7 MHz se pretează antene verticale întregi (cea mai simplă şi ieftină fiind antena Marconi, în sfert de undă, pusă la sol), care de la 14 MHz în sus au sub 5 m lungime. O construcţie telescopabilă face posibilă acordarea lor astfel ca pe orice frecvenţă să prezinte impedanţa de 36 W activi şi 0 W reactivi. O construcţie de genul cu contragreutăţi înclinate (triple-leg) este complicată deoarece necesită şi acordarea contragreutăţilor.

 

3. Antene verticale scurtate.

Antenele verticale "întregi" au o rezistenţă de radiaţie mai mică decât cele orizontale şi, ca urmare, un randament mai prost. Scurtarea lor deteriorează şi mai mult randamentul. Dacă la antena orizontală de 6 m pe frecvenţa de 3,7 MHz randamentul poate ajunge la aproape 20%, la antenele verticale este cel mult jumătate. Şi asta nu din cauza nedaptării, ci din cauza rezistenţei de radiaţie foarte reduse. Niciun sistem de adaptare cu bobine, trans-match, contragreutăţi, nu face altceva decât să aducă impedanţa antenei la valori apropiate de valoarea pe care debitează emiţătorul, dar nu va modifica raportul dintre rezistenţa de radiaţie şi reziastenţa proprie exact acolo unde energia electrică se disipă pe energie de câmp şi energie termică, adică la antenă. În scopul uşurării adaptării se practică "lungirea artificială" a antenei, de fapt o compensare a reactanţei acesteia. O antenă scurtată are o reactanţă capacitivă (valori negative) care trebuie anulată cu o bobină care are reactanţa pozitivă, egală cu modulul reactanţei antenei. Aşa se formează impresia că o bobină la baza antenei lungeşte antena, de fapt anulează efectul capacitiv al scurtării. Bobina se aşează la baza antenei unde, din întâmplare, curentul prin antenă este maxim, fiind maxim şi efectul de "lungire". Plasând-o altundeva pe lungimea antenei bobina va avea nevoie de mai multe spire, deoarece curentul scade spre vârf. De fapt bobina lungeşte, în acest caz, numai porţiunea care se află între ea şi vârful antenei care, fiind mai scurtă decât antena, va avea nevoie de o inductanţă mai mare. Aşadar explicaţii diferite ale aceluiaşi fenomen: o inductanţă "lungeşte" o antenă iar eficacitatea este maximă dacă este pusă unde curentul este maxim. Dar nu numai inductanţele pot face acest lucru. O antenă verticală scurtată poate fi lungită şi cu o capacitate, plasată în punctul de tensiune maximă (curent nul), adică la vârful antenei. Această capacitate numită capacitate terminală se poate realiza plasând în vârf un număr de spiţe dispuse orizontal (ideal ar fi un disc), care crează o capacitate cu pământul. Problema dimensionării acestei capacităţi este foarte complicată şi nicio sursă din cele consultate nu oferă un model de calcul, deşi descriu în detaliu antene cu capacitate terminală. Ce se ştie cu siguranţă este că o capacitate terminală mai are şi efectul de a mări impedanţa de radiaţie a antenei, deci îmbunătăţeşte randamentul, ceea ce nu se poate spune că face bobina de la baza antenei. Din aceste motive capacităţi terminale se pun şi la antene nescurtate, cum ar fi antenele în l/4 sau 5l/8.

Text Box:  
Figura 2. Distribuţia curentului în antene verticale

Pentru a înţelege cum funcţionează o capacitate terminală arăt în figura 2 distribuţia curentului printr-o antenă simplă, fără capacitate terminală iar în figura 3 cum influenţează capacitatea terminală distribuţia curentului dacă antena se scurtează.

În figuri este reprezentată distribuţia convenţională a curentului, adoptată pentru a se explica fenomenul fizic, distribuţia reală fiind alta şi mai derutantă.

Este evident că la vârful antenei curentul este nul, I=0. Luând acest punct ca origine pentru coordonata rectilinie y, curentul în lungul antenei va avea expresia:

 

Text Box:  
Figura 3. Antenele din figura 2,  scurtate şi cu capacitate terminală.

            (2)

 

unde sinusul se calculează pentru valorile unghiurilor setate în radiani.

Chiar dacă antena este mai scurtă de un sfert de undă (figura 2.c) există un curent maxim în imaginea antenei din pământ, aşa cum şi în cazurile din figura 2.a) sau 2.b) curentul se "prelungeşte" în imaginea din pământ.

Scurtând oricare din antenele arătate în figura 2 distribuţia curentului se va modifica, punctul de curent nul va exista la vârful coborât al antenei iar cel de curect maxim se va apropia mai mult de pământ sau va intra mai adânc în acesta, dar poate să rămână şi la fel dacă, prin adăugarea unei capacităţi terminale la vârf, se face ca aici să nu mai fie un curent nul (cum apare în orice vârf de antenă), ci va avea o valoare nenulă, figura 3. Prelungind imaginar distribuţia sinusoidală a curentului deasupra scurtării, până la anularea lui, se realizează o "prelungire" a antenei.

Text Box:  
Figura 4. Rezistenţe de radiaţie la antene verticale
Scurtarea se face cu o valoare b, impusă de particularităţile de montaj, transport, funcţionare, reducând înălţimea antenei de la H la H1. În lipsa unui model de calcul în literatura consultată pentru capacitatea terminală, încerc să dezvolt eu unul.

În primul rând, din considerente de instalare şi funcţionare sunt impuse valorile H1 şi b.

Curentul care trebuie asigurat prin capacitatea terminală este cel la care y=b, adică

 

     (3)

 

Antena fiind destul de scurtă se acceptă de toţi autorii de specialitate consultaţi (trecuţi la bibliografie) că energia radiată în lungul antenei este aproximativ constantă, deşi în ralitate începând cu punctul de alimentare spre vârf se consumă din energie prin radiaţie, numai că la lungimi mai mici de o semiundă radiaţia este destul de constantă pe lungimea antenei. Se mai acceptă ca fiind nesemnificativă energia radiată de curenţii orizontali, deci la întrarea curentului în spiţe nu există rezistenţă de radiaţie ci numai reactanţă capacitivă. Porţiune verticală radiază şi este caracterizată de o rezistenţă de radiaţie care se află din figura 4 [3]. Astfel, din condiţii de amplasare se determină H1, din condiţii de impedanţă se determină b. Pentru a fi mai concret în prezentare, voi trece direct la alegerea valorilor pentru banda de 80 m, dar anunţ că vor apare surprize. Având interesul ca antena să fie cât mai puţin înaltă, din diagramă nu pot alege decât valoarea minimă , adică 9,6m. La această înălţime, fără capacitate terminală (curba cu b/l=0) antena are o rezistenţă de radiaţie de cca 3 W, ceea ce duce la un randament scăzut. Prelungind-o artificial cu o capacitate terminală, tot din figura 4 se obţine că pentru b=16 m (curba cu b/l=0,2) rezistenţa de radiaţie va avea cea mai mare valoare, de cca 22 W. Aşadar o astfel de antenă este similară cu o antenă nescurtată (b=0) cu înălţimea de 25,6m (0,32l) , numai că în loc să aibe o rezistenţă de radiaţie de cca 68 W ( figura 4 pentru b/l=0, valoare excelentă pentru randament!) are numai 22 W (destul de acceptabilă). Şi asta cu efortul de a monta un catarg de 9,6 m, ancore, spiţe la înălţime etc. Scurtând-o la lungimi sub 9,6 m, fără capacitate terminală rezistenţa de radiaţie scade sub 1 W şi devine insuficientă pentru un randament acceptabil. Dar, de ce se zice că dau rezultate şi antenele scurtate excesiv? Cred că sunt două explicaţii: o schemă pretenţioasă şi sensibilă pentru adaptarea infimei rezistenţe de alimentare la cei 50 W ai emiţătorului şi o putere suficient de mare la emiţător astfel ca, cu tot randamentul scăzut, să ajungă ceva şi în eter. Precum antenele MicroVert, magnetice etc care, nu ştiu cum se întâmplă, dar funcţionează bine numai la alţii şi nu este numai părerea mea.  Dar, să continui dimensionarea antenei. Curentul Imax se poate afla din puterea debitată în antenă care este:

                                    (4)

Se face împărţirea la 2 în formula puterii deoarece se ia în calcul puterea radiată în câmp electric, existând şi o putere identică radiată ân câmpul magnetic. Din (3) se află curentul I1 în punctul unde se leagă spiţele

                                                  (5)

În punctul de curent maxim există o tensiune minimă Umin care se află tot din formula puterii

                                   (6)

Am arătat că energia - deci şi puterea - sunt constante pe lungimea antenei, astfel încât

               (7)

Reactanţa capacitivă XC a capacităţii terminale rezultă din condiţia de a asigura un curent I1

                                                (8)

de unde se află valoarea capacităţii

                                                         (9)

La un conductor orizontal capacitatea este dată de

,   dimensiunile în metri                       (10)

de unde , cunoscând sau impunând H1 şi diametrul conductorului d se află lungimea acestuia.

În cazul analizat rezultă  XC=24,32 W, C=1,77nF. Alegând 20 spiţe cu diametrul de 3 mm capacitatea unei spiţe va fi de 88,5 pF de unde cu (10) se află lungimea lor, l=15m. Enorm, nu? Şi de necrezut! Dar, hai să fac o comparaţie cu un exemplu concret, făcut de alţii. În articolul [4] imediat sub figura 22 se prezintă o antenă pentru banda de 7 MHz care este scurtată la H1=5m (0,125l) având 4 spiţe cu diametrul de 6 mm şi o lungime de 2,77m. În continuare rezultă, succesiv:

 

- Capacitatea unei spiţe (formula (10)): 

- Capacitatea terminală totală:

- Reactanţa terminală la 7 MHz  

Autorul articolului invocat arată că la baza antenei scurtate este nevoie de o sarcină (în articol scrie încărcare) de 282,2 W inductivi. Aşa şi trebuie să se întâmple, o antenă scurtată se lungeşte fie cu o bobină la bază (locul unde se alimentează), fie cu o capacitate la capătul opus. Reactanţele celor două elemente (bobină sau capacitate) sunt egale în modul. Dacă se compară cei 299 W obţinuţi de mine la capacitatea terminală cu cei 282,2 W arătaţi de autorul citat se vede o bună conformitate, mai ales că, după cum arată [2],[3] formula (10) poate da erori până la 10%.

În aceste condiţii, aplicând (8) şi luând se poate afla ce scurtare b s-a produs:

  (0,055l)

Consultând graficul din figura 4 pentru H1=0,125l şi b=0,055l (2,2 m) rezultă o rezistenţă de radiaţie a antenei scurtate şi cu capacitate terminală la vârf de cca 11W, care corespunde unui curent maxim aflat în afara antenei (sub capătul de jos). Rezistenţa la baza antenei, unde se face alimentarea, este:

                                                   

foarte apropiată de valoarea dată de autorul citat, care este 24,7 W. Iată că modelul dezvoltat de mine este destul de exact pentru simplitatatea sa. Dar, ce se întâmplă cu antena descrisă de mine pentru 3,7 MHz, care are nişte spiţe enorme? Nimic deosebit, totul este normal. M-am "repezit" să fac cea mai drastică scurtare (respectiv o valoare b=0,2l, de aproape 4 ori mai mult ca antena pe 7 MHz) şi am neglijat că, pentru a aduce în parametri o asemenea scurtare enormă creşte foarte mult reactanţa care trebuie compensată, deci şi capacitatea terminală, spiţe multe lungi. Se vede că scurtarea antenei de 7 MHz este mai "rezonabilă" şi, ca atare, mai fezabilă. Aşadar o antenă verticală nu poate fi scurtată, practic, oricât dorim, din aceleaşi motive: dificultăţi constructive. Convingerea mea este că antenele verticale scurtate reprezintă cel mai prost compromis în comparaţie cu antenele orizontale scurtate.

 

Notă. Pun la dispoziţie oricui softurile proprii pentru modelarea antenelor dipol simetric, dipol asimetric (Windom), Long-wire, verticale. Se obţin impedanţele de radiaţie, randamentele, impedanţele de alimentare şi diagramele de radiaţie în plan vertical sau orizontal pentru orice dimensiuni ale antenei (lungime, diametru, punct de alimentare) şi amplasare. Doritorii trebuie să posede o adresă pe Yahoo (Yahoo transferă uşor fişiere executabile arhivate, celelalte browsere pun probleme) şi să-mi trimită un E-Mail de solicitare la care să răspund cu Reply.

 

  Versiunea PDF

 

Bibliografie:

[1] Orfanidis S.J. Electromagnetic Waves & Antennas, www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa  31 August 2010.

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

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

[4] http://www.radioamator.ro/articole/view.php?id=111

Gheorghe Oproescu - Tavi YO4BKM

Articol aparut la 8-12-2014

6428

Inapoi la inceputul articolului

Comentarii (11)  

  • Postat de Alex Farkas - YO5AMF la 2014-12-09 11:18:47 (ora Romaniei)
  • Interesant articol! Tavi, iti propun tratarea antenelor scurtate - tot asa aprofundat - prin bobina " loading coil" si dimensionarea acesteia . ( realizarea practica este mai usoara, fata de capacitatea terminala, care necesita puncte de ancorare separate.) Metoda care asigura eficienta maxima esrte combinarea celor doua metode.
    Obs: sa se corecteze notatiile in formule , in loc de " W ", trebuie " ohm "...
    felicitari si multumiri ptr. munca depusa!
    Sarbatori fericite, 73/Alex

  • Postat de Cezar - YO3FHM la 2014-12-09 13:50:39 (ora Romaniei)
  • @YO4BKM: Felicitari, e muncit articolul!
    @YO5AMF: Referitor la "loading coil", YO4BKM mentioneaza clar, in subpunctul 3 al articolului: "Ce se ştie cu siguranţă este că o capacitate terminală mai are şi efectul de a mări impedanţa de radiaţie a antenei, deci îmbunătăţeşte randamentul, ceea ce nu se poate spune că face bobina de la baza antenei."

    73! de Cezar

  • Postat de Gheorghe Oproescu - Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2014-12-09 18:47:03 (ora Romaniei)
  • TNX cu aceleasi urari si din partea mea! Pentru Alex YO5AMF, daca apare W in loc de "Ohm" este din cauza generatoarelor de fonturi (caractere) implementate pe calculatorul D-tale. Probabil lipsesc caracterele grecesti. De la o tasatatura "latina" caracterul "Omega" apare tastand W cu generatorul de caractere setat pe Symbol (litere grecesti). Pentru a elimina dezavantajul, incearca si deschide articolul in formatul pdf, gasesti un link deasupra bibliogariei, pus acolo cu mare generozitate de N2YO, TNX! 73 de Tavi!

  • Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2014-12-09 21:49:23 (ora Romaniei)
  • @YO4BKM: buna idee cu postarea versiunii pdf. Deodata, explicatiile la formula <1> devin lizibile. De remarcat ca problema cu caracterele grecesti apare (la mine cel putin) doar in tabele si in text, dar nu si in formule care sunt scrise probabil in alt format. Banuiesc ca instalarea fonturilor grecesti built-in in Windows va rezolva complet problema de editare.




    Intr-alta ordine de idei, sper ca spiritul articolului sa ajunga si la radioamatorii care nu au meserii tehnice si un background suficient in electronica/electrotehnica/fizica.


    Chiar daca unii radioamatori vor primi cu mai putin entuziasm cele cateva formule din material, explicatiile in lb.romana despre rezistenţa de radiaţie, rezistenţa de pierderi si randamentul unei antene sunt foarte bine venite. Vorbim despre trei parametri extrem de importanti, insuficient abordati dintr-unele carti de antene populiste aparute in lb.romana din anii '60-'70 incoace. In ochii mei, articolul este foarte important deoarece subliniaza importanta intelegerii fenomenelor legate de antena si reducerea considerabila a factorului aleatoriu si a empirismului exacerbat uneori in constructia si reglarea antenelor. Dificultatea intelegerii unor explicatii si a unor formule este pe deplin compensata de beneficiile unei proiectari, constructi si reglare corecte care chiar daca nu produc un quantum-leap, creste semnificativ performanta globala a unei antene atat la emisie cat si la receptie. Si compromisurile inerente de spatiu, inaltime si buget pe care trebuie sa le acceptam in locatii dificile, trebuie sa fie constientizate si reduse la minimul posibil. Din pacate, acest lucru nu este posibil de facut numai dupa "ureche" si SWR-metru.




    As remarca ca acest articol completeaza pe cele precedente ale lui YO4BKM, YO8CRZ, YO4UQ.... dar se cere continuat si integrat intr-o serie care sa lege parametri de mai sus si de ceilalti parametri extrem de importanti care determina performanta de ansamblu a antenelor. Vorbesc aici de modul in care energia este radiata de antena atat in plan orizontal cat si vertical. Randamentul electric este foarte important, dar degeaba am reusit o antena mult scurtata cu un randament de 60% daca majoritatea energiei este radiata pagubos, la unghiuri de elevatie (plecare) extrem de nefavorabile. Asa ca Tavi, asteptam cu interes urmatoarele articole.


    Multumiri pentru material si pentru efort.
    <73>
    Morel


    4X1AD ex.YO4BE

  • Postat de Dan - YO3GH (yo3gh) la 2014-12-09 22:55:20 (ora Romaniei)
  • Multumim ptr articol si ptr efortul de a oferi comunitatii aceste info , de acord cu Morel si asteptam continuarile :) 73!

  • Postat de Florin - YO8CRZ la 2014-12-10 08:33:41 (ora Romaniei)
  • Articol interesant si instructiv. Este imposibil sa fie acoperite toate aspectele legate de antene scurte intru-un articol (exista carti intregi despre asta…). Un aspect important legat de antenele scurte este Q-ul antenei. Datorita reactantelor mari implicate si a rezistentei de radiatie reduse, Q-ul creste foarte mult si determina reducerea benzii operationale (limitata de VSWR) a antenei. Un caz extrem este antena Magnetic Loop unde Q-ul poate ajunge la valori de peste 500 si determina o banda operationala in unele cazuri de sub 5kHz… Si apropos de antene magnetice, nu doar antena Magnetic Loop intra in aceasta categorie. Cerinta esentiala este: curentul in elemental radiant sa fie practic constant pe intrega lungime a elementului radiant. Un dipol extrem de scurt (<1/10 lambda), cu incarcare capacitiva terminala prezinta aceleasi proprietati in privinta impedantei joase a campului de radiate (in zona reactiva) ca si o antena ML. Cat de mult se poate scurta o antena? Depinde de compromisul pe care-l consideram acceptabil, referitor la randament si banda operationala. Beam-ul cu doua elemente pe care l-am descris in cartea Radiotehnica, are doar 50% din lungime in banda de 20m. Pretul scaderii lungimii antenei cu 50% a fost ca banda de 20m a trebuit impartita in doua segmente de cca. 200kHz. La punctul de alimentare am folosit inductante comutabile cu relee. Randamentul obtinut a fost insa suficient de bun si in doi ani de exploatare am lucrat cu aceasta antena scurta multe DX-uri dificile. Toate lucrurile astea, evident nu se fac la intamplare. Totul se poate evalua/calcula in prealabil, de la randament la pierderi prin incalzire, banda operationala, sau rigiditate mecanica. 73 Florin

  • Postat de Gheorghe Oproescu - Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2014-12-10 11:45:29 (ora Romaniei)
  • Buna inspiratie a avut N2YO sa ataseze si versiunea in format pdf, eu i-am trimis-o din inertie, cum trimit toate lucrarile destinate publicarii. Nu stiu exact ce s-a intamplat de data aceasta, este adevarat ca am implementat in calculator pe langa Word-ul din MS-Office si un alt generator de caractere, Kingsoft Writer (permite pastrarea hyperlinkurilor la convertirea in pdf, ceea ce, de exemplu, pdf 995 nu face). De curiozitate am deschis articolul pe un alt calculator, cu un sistem de operare mai vechi, care nu este "contaminat" cu Kingsoft Writer si se vad toate caracterele grecesti.
    In alta ordine de idei, ma bucur observand in comentariile postate completari si elemente care mi-au scapat. Multumesc lui Morel 4X1AD pentru punctarile facute si recomandarea de a lega intr-un tot unitar - dar intr-un mod pragmatic - toti parametrii (constructivi, functionali, de performanta) ai unei antene, recomandare care cred ca va guverna de acum modul de abordare a articolelor tehnice postate aici, cel putin mie imi este de folos. Cat priveste completarile lui Florin, YO8CRZ, experienta sa, dar si faptul ca este si radioamator practicant, nu numai posesor de licenta, largesc conul de lumina pe care am vrut sa-l pun pe antenele scurtate. Chestiunea cu cresterea lui Q si ingustarea benzii mi-a scapat, fiindca nici nu m-am gandit la ea. Ideile dezvoltate in comentarii arata ce se asteapta pe viitor de la articole, pe care le astept si eu cu acelasi interes ca toti radioamatorii interesati de practicarea hobby-ului cat mai in cunostinta de cauza. 73 si apropiatele sarbatori sa va aduca pace si bucurii!

  • Postat de Ioan Mircea Radutiu - YO3AOE la 2014-12-10 19:26:13 (ora Romaniei)
  • Foarte bun! articolul,extrem de lamuritor,multumim! pentru el si mai asteptam si altele,tot atit de aplicate.O ultima intrebare,de fapt doua-din partea mea-pentru Tavi: in cartea "Antene pentru radioamatori" de Iosif Remete-YO2CJ,volumul 1,la pagina 138 sus,la descrierea antenei Gotham,se indica clar si categoric ca distanta de la baza elementului radiant-activ la sol este optima la valoarea de fix 0,9m,iar lungimea tronsonului de cablu coaxial de cuplare la statie este critica si trebuie sa fie de exact 8,64m.M-ar interesa cum si de unde au fost gasite aceste valori extrem de precise,in sensul de prin ce metode au fost ele determinate,si mai ales daca intr-adevar sint atit de importante si determinante,atita vreme cit la alte antene verticale scurte chiar industriale,de genul BB-6W, BB-7V,Comet CHA-250,etc. nu exista nici un fel de asemenea restrictii!.Cu stima si 73!,Nelu-YO3AOE

  • Postat de Gheorghe Oproescu - Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2014-12-11 10:01:24 (ora Romaniei)
  • YO3AOE, TNX pentru comnetariu si pentru intrebari. Dar asa este cand stai cu fundul in doua luntri. De doua zile ma aflu iar la Braila si, cum am spus, toata zestrea (aparatura, carti etc) se afla la tara (cca 140 km) unde nu ma impiedic de vecinii de bloc. Acolo am toata teoria antenelor in mai multe carti, inclusiv cartea lui YO2CJ, imi amintesc ca este prezentata si antena Gotham dar mi-ar mai trebui detalii. Inaltimea bazei unei antene verticale fata de sol modifica, asa cum se intampla la orice antena, impedanta de radiatie si, implicit, impedanta de alimentare. Pe vremea cand a aparut cartea, sau mai exact cand a aparut referinta de care s-a servit YO2CJ, se construiau antene care sa prezinte o impedanta de alimentare cat mai apropiata de a emitatorului, nefiind intalnite prea des adaptoare de antene cu plaja mare de acoperire. Asta poate explica si lungimea critica a cablului (cat este impedanta lui?), la capatul de intrarea in statie cablul coaxial prezinta o impedanta compusa din impedanta sa proprie si cea a antenei. Daca vei urmari cum sunt prezentate anumite antene la care s-a dispus de suficiente date vei observa ca se fac referiri la SWR in raport cu impedanta de iesire din TX fara sa se foloseasca adaptoare, deci ansamblul antena-cablu realizau o impedanta cu SWR cat mai mic. Date exacte o sa pot avea cand voi ajunge iar la tara. 73!

  • Postat de Lucian Damian - YO8SSB (yo8ssb) la 2014-12-11 11:36:58 (ora Romaniei)
  • Felicitari Tavi pentru articol, este foarte interesant si de mare ajutor!

    73 de YO8SSB!

  • Postat de Ioan Mircea Radutiu - YO3AOE la 2014-12-11 11:43:13 (ora Romaniei)
  • Da,am inteles situatia,nu este nici o problema si nici o graba,pot sa mai astept pina ajungi la sursa-hi!.Oricum,descrierea este suficient de clara si de amanuntita,antena respectiva este extrem de simpla si de asta ma si mira ca nu am auzit pe nimeni lucrind cu asa ceva,iar referirile de pe Internet sint extrem de vagi si aproape inexistente,desi informatia este foarte veche,sau poate ca tocmai de aceea-hi!.73!,Nelu-YO3AOE

    Scrieti un mic comentariu la acest articol!  

    Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "ANTENE SCURTATE"
    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 | Despre Radioamator.ro | Contact