Re: Verticala
Scris: Joi Apr 29, 2021 6:47 pm
1.In universul complex al antenelor exista o serie de legende urbane lansate prin anii ’50 care prin citarile si copierile successive ale unor autori de articole sau carti au dus mai departe tot felul de inexactitati si deseori chiar bazaconii pe care doar acum le realizam. In ultimele doua decade, accesul la programe de proiectare/simulare de antene a devenit mult mai usor (ba chiar gratuit, ex. softurile gen 4NEC2 si MMANA Gal etc.) si radioamatorilor care nu au studii bazate pe fizica, radiotehnica, electrotehnica etc.. Trecerea la lucrul pe calculator a multor chestiuni legate de antene a dus la o largire fara precedent a bazei de cunostinte si inerent la o intelegere superioara a functionarii lor. Legile fizicii si matematicii nu s-au schimbat ci doar capacitatea noastra de intelegere si accesul la informatie tehnica superioara. Pana atunci informarea si studiul in aceasta materie s-a facut prin intermediul unor handbook-uri serioase, verificate scrise si publicate de persoane competente, dar si prin diverse carti sau articole bine intentionate dar fara suficienta acoperire tehnica. Internetul afost extrem de bine venit dar totodata a devenit si o sursa abundenta de informatie tehnica necontrolata/neverificata. Cine a intrat in lumea softurilor de antene chiar si de nivel radioamatoricesc mediu, s-a trezit deodata ca intelege mult mai bine functionarea, modul corect de instalare, citirea si constientizarea parametrilor esentiali de radiatie, posibilitatile de imbunatatire a performantelor si reducere a compromisurilor. Doar asa putem intelege mai bine specificatiile reale ale unei antene din hatisul de date oferit de producatori industriali sau de garaj nu intotdeauna clare, precise si adevarate. Ca sa nu mai vorbim de reclamele ditirambice facute unor antene minune care sunt foarte departe de adevar si provoaca mari dezamagiri cumparatorilor sau constructorilor care nu poseda suficiente cunostinte tehnice. Mai avem cazuri in care producatori relativ cunoscuti sau autori de articole nu mint in specificatii si detalii dar le prezinta doar pe cele avantajoase ascunzand anumite aspecte mai putin sexy.
Constat cu placere ca daca acum 7-8 ani erau doar cativa radioamatori YO care foloseau softuri de antene, acum doar eu cunosc peste 100 si banuiesc ca sunt cu mult mai multi.
2. Revenind la oile noastre, exista inca multa confuzie intre diverse verticale si astfel se baga in aceiasi oala verticalele rezonante cu radiale elevate rezonante, cele nerezonante amplasate pe sol cu radiale nerezonante, verticalele rezonante amplasate pe sol sau pe acoperisuri metalice cu sau fara radiale. In general rolul sistemelor de radiale si al solului nu este bine inteles si de aici o serie intreaga de instalari si configuratii cu SWR de valori acceptabile dar cu eficacitate de radiatie redusa. Si nu vorbesc doar de locatii extrem de dificile.
3. O verticala rezonanta cu radiale rezonante trebuie izolata galvanic de suportul metalic deoarece acesta se va transforma in parte din antena. Si probabil impamantat mai mult sau ma putin la baza. Sa nu uitam ca la radialele rezonante, este prezenta o tensiune maximaEu unul nu as dori sa leg galvanic un stalp de fier/otel de inaltime aleatorie, departe de lungimea rezonanta a radialelor acordate. Impedanta antenei, respectiv SWR-ul, se va modifica dar nu asta este problema. Trei radiale per banda prezinta un numar mic, corespunzator doar prin faptul ca se poate ajunge la un SWR acceptabil dar nivelul de pierderi in sistemul de antenna si de radiale se mentine mare (zeci de procente). Cum am mai spus, daca SWR-ul se poate masura corect cu usurinta, nivelul de pierderi respectiv eficacitatea de radiatie nu se poate calcula sau evalua corect de catre radioamatorul mijlociu. Cine nu doreste sa se complice prea mult, poate macar respecta cat de cat un set de recomandari de instalare alcatuit de persoane de competenta recunoscuta. Exemplul cel mai bun de care beneficiaza radioamatorii YO este colegul nostru YO8CRZ.
Un alt aspect este cel legat de “asa fac toti in ultimii 60 de ani. De ce sa fac eu altfel ?”. Aceiasi producatori sau constructori care afirma ca “merge si-asa” cu radialele legate galvanic la un pilon o fac in virtutea inertiei si a faptului ca nu vor sa dezvolte simpozioane sau conferinte cu fiecare client mai cusurgiu despre analiza pierderilor. Instaleaza antena si daca obtii un SWR de 1.5 este suficient, la revedere. Vrei sa faci cercetari si experimente stiintifice, treaba ta. Este oare atat de greu sa faci aceasta izolatie galvanica prin adaugarea unei simple piese izolatoare la baza radiatorului de care sa legi doar radialele si mufa pentru coaxialul de alimentare ? Dar pierderile nu se vad la “ochi”. Mentionez ca aceiasi producatori (ex. Hy-Gain, Fritzel, Diamond, Hustler, Cushcraft etc.) au afirmat in manualele lor ca pentru un vertical mono sau multiband sunt suficiente doua radiale per banda. Asa este, daca tot ceea ce te intereseaza este un SWR sub 1.5 . In realitate, pierderile intr-un camp de doar doua radiale sunt foarte ridicate (zeci de procente). Este adevarat ca un numar adecvat de radiale pentru un randament acceptabil pune un numar de probleme logistice sau/si cu vecinii. Dar imbunatatirea performantei antenelor cere eforturi si solutii creative pentru cei care vor sa fie cat de cat competitivi. La fel de adevarat este si faptul ca pentru amatorii de cateva QSO-uri duminicale de “placere”, aceasta goana de a stoarce cat mai mult omeneste posibil dintr-o antena verticala sau filara nu-si prea are rostul.
Mai sunt si alte aspecte care ma fac sa fiu destul de sceptic in fata specificatiilor oferite de producatori. Un exemplu sunt cei care arunca cu galetile de decibeli uitand sa spuna in ce conditii sunt obtinute. Multi ani, raportul Fata/Spate (F/B) din multe manuale avea niste valori sublime. Au trebuit sa vina softurile ca sa intelegem ca F/B prezentat era doar cazul cel mai bun, obtinut la o singura frecventa, in rest prabusindu-se vertiginos cu multi dB. Prin anii ’80 a fost celebru cazul lui Mosley care dadea castiguri si rapoarte F/B absolut fanteziste pana cand QST ARRL nu a mai acceptat reclame de antene cu specificatii neexplicate (valabil si astazi). Ca sa nu vorbim de o decedata firma ale carei verticale VHF aveau castiguri mai mari decat un Yagi cu 15 elemente.
4. Apropo pierderi, folosirea de materiale altele decat cuprul in reteaua de radiale. Cu toti cunoastem pe cei care afirma ca merge “bine” si sarma de aluminiu ieftin, de fier mort sau zincat, plasele zincate, conductoarele de bronz fosforos etc.. Daca ii rogi sa detalieze or sa-ti spuna ca au SWR bun sau ca au lucrat odata Noua Zeelanda. Oricine va arunca o privire in tabelele de conductivitate/rezistivitate a diverselor metale va constata diferente de ordin de marime fata de cupru. Pot evident sa inteleg problema costului conductorului de cupru pentru sistemul de radiale al unui vertical pentru benzile de 160 sau 80m. Insa daca ne gandim cat investim intr-un vertical standard scurtat de 27m din aluminiu doar ca sa obtinem randamente de radiatie de 5-10% cu un numar foarte redus de radiale, cred ca merita reflectat mai mult pe aceasta chestiune.
5. Un acoperis de tabla, chiar si de cupru, va avea o rezistenta de pierderi foarte ridicata datorita imbinarilor si geometriilor asimetrice. Aceste pierderi vor creste rapid in timp din cauza intemperiilor, agentilor contaminanti etc.. Si impedanta/SWR-ul va prezenta fluctuatii. Acest acoperis s-ar potrivi mai curand la o verticala scurtata nerezonanta pentru cazurile extreme de locatii profund nefavorabile. In plus, din experienta mea, acoperisul de tabla va receptiona cu mai multa harnicie zgomotele electrice locale in situatia ca verticalul oricum are un nivel superior de zgomot in zonele urbane. Acoperisurile sunt conectate deobicei la un pamant iluzoriu care va contribui negativ la stabilitatea semnalelor si nivelul de zgomot.
6. Marturiile de genul “cutare antena lucra fabulous” au prea putina valoare tehnica si mai mult una emotionala. Adevarata evaluare a unei antene se poate face doar comparativ si simultan cu o antena de referinta oarecare prin comutare A/B. Observatiile si comparatiile se fac in timp mai indelungat, la ore si sezoane diferite pentru ca fiecare are o anumita diagrama de radiatie in plan vertical si orizontal si se va comporta/radia diferit la diferite distante. Orice altfel de aprecieri vor exemplifica doar nostalgiile tineretii cand propagarea era exceptionala si noi aveam mult par in frizura dar nu ne va ajuta sa optimizam antenele ca sa scoatem maximum omeneste posibil din configuratia /limitarile respective.
73 de Morel 4X1AD ex.YO4BE
Constat cu placere ca daca acum 7-8 ani erau doar cativa radioamatori YO care foloseau softuri de antene, acum doar eu cunosc peste 100 si banuiesc ca sunt cu mult mai multi.
2. Revenind la oile noastre, exista inca multa confuzie intre diverse verticale si astfel se baga in aceiasi oala verticalele rezonante cu radiale elevate rezonante, cele nerezonante amplasate pe sol cu radiale nerezonante, verticalele rezonante amplasate pe sol sau pe acoperisuri metalice cu sau fara radiale. In general rolul sistemelor de radiale si al solului nu este bine inteles si de aici o serie intreaga de instalari si configuratii cu SWR de valori acceptabile dar cu eficacitate de radiatie redusa. Si nu vorbesc doar de locatii extrem de dificile.
3. O verticala rezonanta cu radiale rezonante trebuie izolata galvanic de suportul metalic deoarece acesta se va transforma in parte din antena. Si probabil impamantat mai mult sau ma putin la baza. Sa nu uitam ca la radialele rezonante, este prezenta o tensiune maximaEu unul nu as dori sa leg galvanic un stalp de fier/otel de inaltime aleatorie, departe de lungimea rezonanta a radialelor acordate. Impedanta antenei, respectiv SWR-ul, se va modifica dar nu asta este problema. Trei radiale per banda prezinta un numar mic, corespunzator doar prin faptul ca se poate ajunge la un SWR acceptabil dar nivelul de pierderi in sistemul de antenna si de radiale se mentine mare (zeci de procente). Cum am mai spus, daca SWR-ul se poate masura corect cu usurinta, nivelul de pierderi respectiv eficacitatea de radiatie nu se poate calcula sau evalua corect de catre radioamatorul mijlociu. Cine nu doreste sa se complice prea mult, poate macar respecta cat de cat un set de recomandari de instalare alcatuit de persoane de competenta recunoscuta. Exemplul cel mai bun de care beneficiaza radioamatorii YO este colegul nostru YO8CRZ.
Un alt aspect este cel legat de “asa fac toti in ultimii 60 de ani. De ce sa fac eu altfel ?”. Aceiasi producatori sau constructori care afirma ca “merge si-asa” cu radialele legate galvanic la un pilon o fac in virtutea inertiei si a faptului ca nu vor sa dezvolte simpozioane sau conferinte cu fiecare client mai cusurgiu despre analiza pierderilor. Instaleaza antena si daca obtii un SWR de 1.5 este suficient, la revedere. Vrei sa faci cercetari si experimente stiintifice, treaba ta. Este oare atat de greu sa faci aceasta izolatie galvanica prin adaugarea unei simple piese izolatoare la baza radiatorului de care sa legi doar radialele si mufa pentru coaxialul de alimentare ? Dar pierderile nu se vad la “ochi”. Mentionez ca aceiasi producatori (ex. Hy-Gain, Fritzel, Diamond, Hustler, Cushcraft etc.) au afirmat in manualele lor ca pentru un vertical mono sau multiband sunt suficiente doua radiale per banda. Asa este, daca tot ceea ce te intereseaza este un SWR sub 1.5 . In realitate, pierderile intr-un camp de doar doua radiale sunt foarte ridicate (zeci de procente). Este adevarat ca un numar adecvat de radiale pentru un randament acceptabil pune un numar de probleme logistice sau/si cu vecinii. Dar imbunatatirea performantei antenelor cere eforturi si solutii creative pentru cei care vor sa fie cat de cat competitivi. La fel de adevarat este si faptul ca pentru amatorii de cateva QSO-uri duminicale de “placere”, aceasta goana de a stoarce cat mai mult omeneste posibil dintr-o antena verticala sau filara nu-si prea are rostul.
Mai sunt si alte aspecte care ma fac sa fiu destul de sceptic in fata specificatiilor oferite de producatori. Un exemplu sunt cei care arunca cu galetile de decibeli uitand sa spuna in ce conditii sunt obtinute. Multi ani, raportul Fata/Spate (F/B) din multe manuale avea niste valori sublime. Au trebuit sa vina softurile ca sa intelegem ca F/B prezentat era doar cazul cel mai bun, obtinut la o singura frecventa, in rest prabusindu-se vertiginos cu multi dB. Prin anii ’80 a fost celebru cazul lui Mosley care dadea castiguri si rapoarte F/B absolut fanteziste pana cand QST ARRL nu a mai acceptat reclame de antene cu specificatii neexplicate (valabil si astazi). Ca sa nu vorbim de o decedata firma ale carei verticale VHF aveau castiguri mai mari decat un Yagi cu 15 elemente.
4. Apropo pierderi, folosirea de materiale altele decat cuprul in reteaua de radiale. Cu toti cunoastem pe cei care afirma ca merge “bine” si sarma de aluminiu ieftin, de fier mort sau zincat, plasele zincate, conductoarele de bronz fosforos etc.. Daca ii rogi sa detalieze or sa-ti spuna ca au SWR bun sau ca au lucrat odata Noua Zeelanda. Oricine va arunca o privire in tabelele de conductivitate/rezistivitate a diverselor metale va constata diferente de ordin de marime fata de cupru. Pot evident sa inteleg problema costului conductorului de cupru pentru sistemul de radiale al unui vertical pentru benzile de 160 sau 80m. Insa daca ne gandim cat investim intr-un vertical standard scurtat de 27m din aluminiu doar ca sa obtinem randamente de radiatie de 5-10% cu un numar foarte redus de radiale, cred ca merita reflectat mai mult pe aceasta chestiune.
5. Un acoperis de tabla, chiar si de cupru, va avea o rezistenta de pierderi foarte ridicata datorita imbinarilor si geometriilor asimetrice. Aceste pierderi vor creste rapid in timp din cauza intemperiilor, agentilor contaminanti etc.. Si impedanta/SWR-ul va prezenta fluctuatii. Acest acoperis s-ar potrivi mai curand la o verticala scurtata nerezonanta pentru cazurile extreme de locatii profund nefavorabile. In plus, din experienta mea, acoperisul de tabla va receptiona cu mai multa harnicie zgomotele electrice locale in situatia ca verticalul oricum are un nivel superior de zgomot in zonele urbane. Acoperisurile sunt conectate deobicei la un pamant iluzoriu care va contribui negativ la stabilitatea semnalelor si nivelul de zgomot.
6. Marturiile de genul “cutare antena lucra fabulous” au prea putina valoare tehnica si mai mult una emotionala. Adevarata evaluare a unei antene se poate face doar comparativ si simultan cu o antena de referinta oarecare prin comutare A/B. Observatiile si comparatiile se fac in timp mai indelungat, la ore si sezoane diferite pentru ca fiecare are o anumita diagrama de radiatie in plan vertical si orizontal si se va comporta/radia diferit la diferite distante. Orice altfel de aprecieri vor exemplifica doar nostalgiile tineretii cand propagarea era exceptionala si noi aveam mult par in frizura dar nu ne va ajuta sa optimizam antenele ca sa scoatem maximum omeneste posibil din configuratia /limitarile respective.
73 de Morel 4X1AD ex.YO4BE