Calculul antenelor

Antene HF/VHF/UHF/SHF, piloni, analiza, proiectare, constructie, impamantare, feederi...
Avatar utilizator
YO4BKM
Mesaje: 994
Membru din: Dum Iun 20, 2010 8:40 pm
Contact:

Calculul antenelor

Mesajde YO4BKM » Dum Iul 31, 2022 4:48 pm

Buna sera,
Am o mare rugaminte pentru cei care dispun de aplicatii de orice fel (aplicatii pe PC, aplicatii grafice, aplicatii tabelare etc) pentru dimensionarea antenelor Yagi-Uda (cu dipol deschis) si, bineinteles, dispun de timpul necesar. Vreau sa fac niste comparatii intre algoritmii folositi de diverse aplicatii de calcul si, pentru asta, am nevoie de urmatoarele date pentru o antena cu 1 reflector si 4 directori pentru 145.0 MHz:
- Impedanta de alimentare R+jX;
- Raportul fata/spate;
- Castigul in dBi sau dBd;
Daca este posibil, m-ar interesa datele pentru o antena concreta cu:
Diametrul elementilor 14 mm;
Reflectorul lung 0.985 m la -0.517 m (originea distantelor este in dipol);
Dipolul lung 0.935 m;
Director 1 lung 0.902 m la 0.598 m;
Director 2 lung 0.890 m la 1.438 m;
Director 3 lung 0.898 m la 2.106 m;
Director 4 lung 0.890 m la 2.979 m;
Dar la fel de utile vor fi si datele pentru orice alta antena, cu conditia sa mi se arate si constructia ei. Se pot trage de aici niste concluzii care vor interesa pe multi dintre noi si promit ca voi reveni cu toate detaliile pe masura ce primesc informatii.
73 de Tavi YO4BKM!
Antena te ridică, antena te coboară, antena îți dă viață, antena te omoară.
73!

YO3ITI
Mesaje: 368
Membru din: Vin Dec 11, 2020 9:09 pm
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde YO3ITI » Lun Aug 01, 2022 11:04 am

Bună dimineața,
Văd că nu v-a răspuns nimeni.
Rapid, la botul calului, în Matlab, pentru dimensiunile cerute (pot exista erori, nu am verificat, e făcut rapid):

Z = 53 + 103i @ 145MHz
G = 6,87dBi

yo4bkm_yagi.png


Vedeți și aici: http://www.yo3iti.ro/wiki/index.php/Modelarea_antenelor

Toate pot fi optimizate dacă aș avea instalat Optimization Toolbox, dar mi-a fost lene să-l descarc și să-l instalez. Dacă vă interesează, să-mi spuneți.

O să încerc și în HFSS, sper să-mi suporte licența.

Cu stimă
M

Cod: Selectaţi tot

%% programatic, o antenă Yagi cu 4 directoare și un reflector

%% frecvențe etc
Fc = 145e6;                   % frecvența centrală
diametru = 14e-3;             % dimensiune material
c = physconst('lightspeed');  % viteza luminii
lambda = c/Fc;                % lungimea de undă
Z0 = 50;                      % impedanța
BW = 0.015 * Fc;              % lărgimea de bandă pentru simulări
Fmin = 120e6;                 % frecvența minimă
Fmax = 160e6;                 % frecvența maximă
Nf = 101;                     % câte puncte de simulare
freq = linspace(Fmin, Fmax, Nf);  % vectorul de distribuție (liniară) spațială

%% dipolul
dip = dipole;
dip.Length = 0.935;
d.Width = cylinder2strip(diametru/2);
dip.Tilt = 90;
dip.TiltAxis = 'Y';


%% antena
ant = yagiUda('NumDirectors',4);
ant.DirectorSpacing = [0.598 1.438-0.598 2.106-1.438 2.979-2.106];
ant.DirectorLength = [0.902 0.890 0.898 0.890];
ant.ReflectorSpacing = 0.517;
ant.ReflectorLength = 0.985;

ant.Exciter = dip;
show(ant);

%% simulări
figure('NumberTitle','off','Name','Radiația antenei');
pattern(ant,Fc);

% valoarea impedanței la 145MHz
z = impedance(ant, Fc);

% raport față-spate
D_max = pattern(ant, Fc, 0, 90);
D_back = pattern(ant, Fc, 0, -90);
F_B = D_max - D_back;

%% grafice
% azimut
figure;
pattern(ant, Fc, 0:1:360, 0);

% elevație
figure;
pattern(ant, Fc, 0, 0:1:360);

% graficul impedanței
figure;
impedance(ant, freq);

figure;
returnLoss(ant,freq,Z0);

% graficul directivității la frecvențe multiple
% pattern(ant, [144e6 145e6 160e6], 0, 1:1:360, ...
%   'PlotStyle', 'waterfall', ...
%   'CoordinateSystem', 'rectangular');
====================
73 de YO3ITI

YO3ITI
Mesaje: 368
Membru din: Vin Dec 11, 2020 9:09 pm
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde YO3ITI » Lun Aug 01, 2022 11:34 am

Am descoperit o eroare, ignorați post-ul anterior.
Mi se părea ciudată directivitatea și am verificat codul din nou, nu luasem în considerare grosimea elementelor.

Rezultatele cu dimensiunea materialului:

Z = 10,6 + 6,62i @ 145MHz
G = 13,7 dBi
F/B = 10,25

yo4bkm_yagi2.png
====================
73 de YO3ITI

Avatar utilizator
yo9rij
Mesaje: 388
Membru din: Vin Dec 28, 2012 6:36 pm
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde yo9rij » Lun Aug 01, 2022 12:25 pm

Eu am folosit MMANA-GALpro si am obtinut urmatoarele date:
wide band 5 el Yagi 144
*
144.5
***Wires***
6
-0.517, -0.5, 0.0, -0.517, 0.485, 0.0, 0.014, -1
0.0, -0.48, 0.0, 0.0, 0.455, 0.0, 0.014, -1
0.598, -0.451, 0.0, 0.598, 0.451, 0.0, 0.014, -1
1.438, -0.45, 0.0, 1.438, 0.44, 0.0, 0.014, -1
2.106, -0.444, 0.0, 2.106, 0.454, 0.0, 0.014, -1
2.979, 0.445, 0.0, 2.979, -0.445, 0.0, 0.014, -1
***Source***
1, 0
w2c, 0.0, 1.0
***Load***
0, 1
***Segmentation***
400, 40, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
0, 0.0, 4, 50.0, 120, 60, 0.0
###Comment###
Mod by YO9RIJ 8/1/2022 12:24:30 PM

Avatar utilizator
yo9rij
Mesaje: 388
Membru din: Vin Dec 28, 2012 6:36 pm
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde yo9rij » Lun Aug 01, 2022 12:27 pm

Pun pe email si restul detaliilor pentru ca nu reusesc aici sa pun un printscreen!
73!

Avatar utilizator
YO4BKM
Mesaje: 994
Membru din: Dum Iun 20, 2010 8:40 pm
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde YO4BKM » Lun Aug 01, 2022 2:33 pm

Mulțumesc YO3ITI, am văzut ce ai folosit. Eu nu folosesc MATLAB și informațiile pe care mi le-ai trimis sunt importante pentru mine. Deocamdata nu m-au interest și optimizările, acestea depid de multe criterii de optimizare (caștig maxim, impedanță impusă, gabarit etc).
Eu mi-am construit o aplicație proprie (cu mult timp în urmă în mediul Delphi 7, acum în Lazarus) folosind modelul matematic din Electromagnetic Waves and Antennas de Sophocles J. Orfanidis, Rutgers University, ediția 2016 (https://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/) capitolul 25.6, eram obișnuit cu metodele autorului din edițiile mai vechi (2010, 2008, 2004, 2002). La rugămintea mea mi-a acordat în 2012 permisiunea să folosesc materialul său, inclusiv pentru articole, cu obligația indicării sursei.
Antena propusă aici pentru comparații cu alte modele are urmatorii parametri, calculați cu aplicația mea:
Z=24,8-16j Ohm
Raport față/spate=17,64 dB
G=12,44 dBi
Aceeași antenă, dată ca exemplu de autorul arătat mai sus, are ca parametri
Raport față/spate=17,6 dB
G=12,54 dBi
Nu indică impedanța.

O altă antenă dată de autor ca exemplu, cu reflector-dipol-director având lungimile 1,035m 0,993m 0,951m si distanțările -0,258m 0 0,258m, diametrul conductorilor 12,4 mm, pentru 145 MHz are parametrii calculați cu aplicatia mea:
Z=9,3+1,2j Ohm
G=8,12 dBi
In exemplul autorului antena are:
Z=9,15+1,57j Ohm
Nu indica valoarea câștigului.

Orfanidis rezolvă exemplele sale numerice folosind tot MATLAB, dând inclusiv codurile, în care dimensiunile sunt date ca fractiuni de lungime de undă. Eu am preferat sa rezolv antenele pentru frecvente (și lungimi de undă) concrete, la care dimensiunile să rezulte în metri, pentru a avea o imagine clară a gabaritului acesteia. Dar, deosebirile între valorile obținute cu MATLAB de Orfanidis și YO3ITI, pot arăta ceva îngrijorător. Dacă nu s-au comis erori de programare, ar însemna că produsele IT pot diferi când sunt furnizate diverșilor utilizatori. Cu decenii în urmă am întâlnit astfel de situații, în domeniul mecanic, care m-au făcut să abordez in manieră proprie aplicațiile de care aveam nevoie, folosind formulele care sunt universal valabile, chiar dacă asta mi-a luat foarte mult timp.

Tot cu aplicația făcută în mediul Lazarus am optimizat antena cu 6 elemenți de mai sus după criteriul impedanței de alimentare Z=50+0j Ohm. Au rezultat valorile:
Z=50,1-0,4j Ohm
Raport față/spate 14,98 dB
G=11,46 dBi
pentru care antena are dimensiunile:
Diametru conductor=15 mm
Lungimile pentru reflector, dipol si cei 4 directori = 0,985 0,950 0,902 0,890 0,898 0,890 metri,
Distanțele dintre elemenți =-0,650 0,000 0,733 1,453 2,106 2,979 metri.

Pentru optimizare folosesc metoda gradientului, practic aflu extremul unei functii de „n” variabile, unde n=2 x număr de elemenți. Antena cu 6 elemenți coține 12 variabile (lungimile a 6 elemenți, poziția a 5 elemenți deoarece dipolul are poziția în origine și diametrul elemeților. Dar va trebui sa o perfecționez deoarece este foarte lentă.

@YO9RIJ, mulțumesc pentru datele trimise pe eMail, îți voi da răspuns tot pe eMail.

73 de Tavi YO4BKM!
Antena te ridică, antena te coboară, antena îți dă viață, antena te omoară.
73!

Avatar utilizator
YO4BKM
Mesaje: 994
Membru din: Dum Iun 20, 2010 8:40 pm
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde YO4BKM » Lun Aug 01, 2022 2:41 pm

Yagi-Uda optimizat cu aplicatia proprie.
Fişiere ataşate
Antena YAGI-UDA optimizat.jpg
Antena te ridică, antena te coboară, antena îți dă viață, antena te omoară.
73!

YO3ITI
Mesaje: 368
Membru din: Vin Dec 11, 2020 9:09 pm
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde YO3ITI » Lun Aug 01, 2022 2:44 pm

YO4BKM scrie:...Dar, deosebirile între valorile obținute cu MATLAB de Orfanidis și YO3ITI, pot arăta ceva îngrijorător. Dacă nu s-au comis erori de programare, ar însemna că produsele IT pot diferi când sunt furnizate diverșilor utilizatori. [....]
73 de Tavi YO4BKM!


Nu cred că sunt diferențe între algoritmi atât de semnificative încât să dea diferențe sensibile între rezultate. Mai degrabă cred că totul depinde de priceperea noastră, a celor care utilizează programele. Nu mă consider un expert, pot interveni multe probleme. Până acum, însă, programul care mi-a plăcut cel mai mult a fost HFSS de la Ansoft. CST e similar. Ambele oferă posibilitatea de a proiecta și testa o antenă cu absolut toate componentele sale (elemente de prindere, bride, boom, etc plus materialele lor) și a le include pe toate în simulare. Din păcate am o versiune student, limitată la 64 de mii de elemente de teselare ceea ce e complet insuficient dincolo de un yagi cu 3 elemente.

Oricum, am proiectat ceva mai demult un Moxxon în Matlab și a ieșit foarte bine. Ăsta: http://www.yo3iti.ro/wiki/index.php/Antenă_Moxon_70cm.


73 de M
====================
73 de YO3ITI

YO3ITI
Mesaje: 368
Membru din: Vin Dec 11, 2020 9:09 pm
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde YO3ITI » Lun Aug 01, 2022 3:02 pm

====================
73 de YO3ITI

yo8vet
Mesaje: 37
Membru din: Mar Oct 26, 2021 9:37 am
Contact:

Re: Calculul antenelor

Mesajde yo8vet » Lun Aug 01, 2022 7:21 pm

Eu abia am început să mă joc cu EZNEC Pro, așa că poate-mi explică și mie cineva dacă am făcut ceva greșit la modelul ăsta (am respectat dimensiunile din mesajul inițial al lui YO4BKM).
Fişiere ataşate
2022-08-01.png


Înapoi la “Antene”

Cine este conectat

Utilizatori care navighează pe acest forum: Niciun utilizator înregistrat și 7 vizitatori