|
Tajemství optimálního průměru prvků
antény Yagi.
Úvaha neznalého radioamatéra na informace přicházející z
Ruska.
Ne, nebojte se, nebudu vás unavovat rozborem
výpočetních metod antén typu YAGI na nízkých VKV pásmech. Jen jsem ve
spaní přemýšlel o souvislostech, které vedly RA6FOO k zaťatému prohlášení,
že jednoznačně odmítá design 23cm Yagi antén DG7YBN, které zveřejnil
tady. Na diskusi
totiž tvrdil, že tyhle antény jsou navrženy zcela jistě špatně, on to umí
navrhnout lépe a je schopen při stejné délce antény z ní dostat minimálně
o 2dB větší zisk. Atd, atd. Ponechme stranou hujerská vyjádření. Já jsem
teorií elektromagnetického pole políben jen letmo, na fakultě mne tyhle
vysoce matematické teorie moc nebavily, protože jsem zaměřen zcela
prakticky. Dohadovat se proto, zda je pro návrh Yagi antén lepší používat
SW MMANA,
či EZNEC a další, jde zcela mimo mě, s
čímž se netajím. Dotyčný tvrdil, že prvky antén musí být výrazně
štíhlejší, že pro kmitočtově třikrát vyšší pásmo by měly být prvky
silnější s druhou mocninou, což by například v případě uvedených antén pro
23cm, které používají prvky o průměru 3,2mm vedlo u antény pro pásmo 70cm
k průměru téměř 30mm a taková anténa by již nedosáhla optimálního zisku,
který by dosáhnout mohla, potažmo u 2m antény by již šlo o teoretický
průměr 260mm... A že prý při využití EZNECu i MMANA bude každá takto
optimalizovaná anténa téměř o 5MHz pod projektovaným kmitočtem kvůli
tlouštce prvků a že na 23cm, a proto by měl být průměr prvků jen cca 1mm.
Trochu jsem o tom přemýšlel. a napadla mne otázka té mocniny. Pro 3x
nižší kmitočet, kde se bere požadavek RA6FOO na 9x nižší průměr prvku? Co
takhle plocha? Plášť prvku bude Pí x D x V. To
asi ne. Takže plocha ? Bude-li kmitočet 3 x nižší, potom jednotka
vlnové délky pokryje plochu prvku 32 vícekrát. Jenže po tom
prvku teče nějaký VF proud a ten má zatraceně malou hloubku vniku
(skineffect). Bude tedy také záležet na jeho povrchové vodivosti. A
protože anténní prvky většinou nejsou ze zlata, ani mědi, ale z nějaké
slitiny hliníku, neměl by být prvek zoxidován. Anebo zoxidován jen
rovnoměrně, což povede ke snížení rychlosti šíření VF proudů po jeho
povrchu. Prvek tedy bude rezonovat asi o něco níže a asi by proto měl být
lehce zkrácen, aby se dostal do pásma. Možná, že právě na to ten RA6FOO
naráží, ale nejsem si jist, zda fyzice toho mechanismu sám rozumí. Mně z
toho plyne jediné - budete-li dělat anténu s prvky ze zlata, udělejte je o
něco tenší a kratší, než to děláte dosud. Na podrobnosti se můžete
dotyčného zeptat. Určitě vám rád poradí i když jsem skeptický k tomu, zda
ta rada bude správná. Jinak řečeno: důvěřuj, ale prověřuj... Zatím však
stále dělejte antény s prvky okolo 6-10mm na 2m, 4 až 8mm na 70cm a 3 až 4
mm na 23cm. Nejlépe čistě eloxované a nevodivě spojené s ráhnem, byť to
není v souladu s platnou normou. A sledujte návrhy antén od těch
radioamatérů, kteří jsou chytřejší, než já a s uvedenými programovými
produkty opravdu pracovat umí a dokonce přitom přemýšlejí o vnějších
okrajových podmínkách. U zde citovaného radioamatéra si tím nejsem zcela
jist... Co si o tom myslíte?
73 ok1vpz (http://www.ok2kkw.com/email.htm)
EN:
The secret of the optimal diameter of
the elements of the Yagi antenna.
An ignorant radio amateur's reflection on the information coming from
Russia.
No, don't worry, I won't bore you with an analysis of computational
methods of YAGI antennas on low VHF bands. I was just thinking in my sleep
about the context that led RA6FOO to clenched the statement that he
unequivocally rejects the design of the 23cm Yagi antennas DG7YBN, which
he published here.
At the discussion, he claimed that these antennas are definitely poorly
designed, he can design it better and is able to get at least 2dB more
gain from it for the same antenna length. Etc, etc. Let's leave aside the
rowdy statements. I'm only briefly familiar with the theory of the
electromagnetic field, as I study it at the faculty many years ago. I
didn't really enjoy these highly mathematical theories because I'm
completely practical person. Therefore, arguing whether it is better to
use MMANA
SW for the design of Yagi antennas, or EZNEC
and others, is completely beyond me, which I do not hide with. The person
in question claimed that the antenna elements must be significantly
slimmer, that for the frequency band three times higher, the elements
should be thicker with the square, which, for example, in the case of the
23 cm antennas in question, which use elements with a diameter of 3.2 mm,
would lead to a diameter of almost 3cm thick for the 70 cm band and such
an antenna would no longer achieve optimal gain, which it could reach, or
for a 2m antenna it would already be a theoretical diameter of 26 cm...
And that when using EZNEC and MMANA, each antenna optimized in this way
will be almost 5MHz below the projected frequency due to the thickness
fault of the elements and that if it is 23cm, therefore the diameter of
the elements should be only about 1mm. I've been thinking about it a bit.
And the question of the power occurred to me. For a 3x lower frequency,
where does the RA6FOO requirement for a 9x lower element diameter come
from? How about a desktop? The shell of the element will be Pi x D x V.
Probably not good way. So the area again? So the area? Maybe. If the
frequency is 3 times lower, then the unit of wavelength will cover the
area of element 32 more times. But there is some RF current
flowing over that element and it has a damn small depth of penetration
(skineffect). Thus, it will also depend on its surface conductivity.And
since the antenna elements are usually not made of gold or copper, but of
some aluminum alloy, the element should not be oxidized. Or it will be
oxidized only uniformly, which will lead to a decrease of the speed of
propagation of RF currents on its surface. So the element will resonate a
little lower and should therefore be slightly shortened to get into the
range. Maybe that's what RA6FOO is referring to, but I'm not sure he
understands the physics of the mechanism himself. The only thing I can get
out of this is that if you are going to make an antenna with elements made
of gold, make it a little thinner and shorter than you are doing now. You
can ask the person for details. I'm sure he'll be happy to give you
advice, although I'm skeptical about whether that advice will be correct.
In other words: trust but verify... In the meantime, however, still make
antennas with elements around 6-10mm at 2m, 4-8mm at 70cm and 3 to 4 mm at
23cm. Preferably purely anodized and non-conductively connected to the
boom, even if it does not comply with the applicable standard. And watch
the antenna designs from those radio amateurs who are smarter than me and
really know how to work with these software products and even think about
external boundary conditions, because such mathematic models just
described a Nature. I'm not entirely sure about the above mentioned
hamradio guy quoted it here.. What do you think about?
73 ok1vpz (http://www.ok2kkw.com/email.htm) |