Параметры Яги показаны в таблице 3. Эти антенны работают на DX участке 2 метра, обеспечивая приемлемый КСВ между 144,0 и 144.4MHz. На частотах выше 144,8 усиление по-прежнему хорошее, но КСВ очень высок. На мачте установлен предусилитель и КСВ будет иметь незначительное влияние на усиление при приеме при условии отсутствия паразитного возбуждения предварительного усилителя. Если вы хотите иметь антенны и для спутниковой связи и диапазон работы ниже 144...144,4 МГц, считаю необходимым выбрать другой дизайн, эти антенны имеют слишком низкое сопротивление на этих частотах.

-------- Текст, добавленный в мае 2006 ---------
(Страницы, ссылки на которые ранее были в Antennspecialisten сайте.)

Помимо неизбежных потерь в связи с конечной проводимостью элемента материала могут быть дополнительные потери из-за коррозии и из-за вихревых токов в траверсе и других металлических предметах рядом с центрами элементов. Также могут быть потери в диэлектрических материалах, например небольшой кусок пластика на конце элемента может привести к серьезным потерям. Эти ссылки могут дать некоторое представление о размерах этой проблемы: Потери в элементах при 413 МГц. Потери в элементах на 144 МГц.
--------- Конец добавленного текста -----------

3. ОТ ТЕОРИИ К РЕАЛЬНЫМ АНТЕННАМ.

С помощью метода, описанного в предыдущей статье, легко проектировать стеки из длинных Яги, которые имеют очень хорошие результаты в соответствии с компьютерным расчетом.

Расчетные параметры конструкции с 14 элементами приведены в таблице 4, а соответствующие размеры в таблице 5. При проектировании этого стека в параметры добавлены отклонения от 50 Ом, отношение F/B и омические потери в %. Все с небольшими величинами. Это антенны я использовал в качестве 4x14 кросс - Яги стек с очень хорошими результатами. Несколько ниже усиление по сравнению с таблицей 3, потому что чуть больше акцент на дополнительные параметры и F/B. У обычных высокодобротных конструкций почти вдвое больше элементов, необходимых для производства такого же усиления, 21,4 DBD.

Эта антенна была скорректирована в соответствии с процедурой, описанной в (5), экспериментальные длины элементов приведены в таблице 5. Отметим, что экспериментальные длины элементов зависят от траверсы, сделанной из 50-мм трубы и расположенной на 14 мм ниже каждого элемента (воздушный зазор между траверсой и элементами 14 мм). При использовании непроводящей траверсы разница между теорией и экспериментом немного больше, около 15 мм на 144 MHz. Измерение согласования в зависимости от частоты показывает, что сопротивление экспериментальной антенны после процедуры настройки на частоте дизайна является очень близким к 50 Ом. Изменение уровня КСВ и боковых лепестков с частотой очень хорошо согласуются между теорией и экспериментом. Обратите внимание, что процедура согласования в (5) использует только диаграммы. Это наблюдение приводит к следующей полной методике расчета, которая также была проверена экспериментально:

a) Сделайте свою модель или возьмите из этой статьи или любого другого источника. Приведенный ниже предполагаемый дизайн имеет расчетный импеданс 50 Ом. Если вы выбираете другое сопротивление, необходимые изменения очевидны.

b) Сделайте экспериментальную антенну на непроводящем буме. Убедитесь в том, что она находится подальше от проводников. Используйте правильно спроектированный 1:1 балун для подключения кабеля к антенне. По моему опыту ферритовые балуны недостаточно хороши. Убедитесь, что балун имеет 50 Ом, КСВ должно быть очень близко к 1,00. Для этого измерьте затухание при передаче сигнала через балун, нагруженный на резистор 50 Ом, подключенный к измерителю уровня к одной из сторон резистора и другой, на рис 1. Затухание должно быть 30 дБ или более, независимо от того, какая сторона остается неподключенной. КСВ должен оставаться 1.00. Хороший балун легко сделать с помощью электрического 1/ 4? стакана, рис. 1b.

c) Выясните, на какой частоте зависимость сопротивления от частоты похожа на расчетную кривую графика и вычислите относительную погрешность частоты ?f = (f измер. - f расчетная)|f расчетная. Если разность этих частот достаточно мала, этот шаг завершен.

d) Измените длины всех элементов в равной доле = 1/3λ х ?f. Повторите пункты "c" и "d". 2 или 3 шага повторения должно быть достаточно. Если вы хотите иметь антенну с непроводящей траверсой, на этом можно закончить. e) Установите рефлектор и все директоры, за исключением одного ближайшего к вибратору, на отрезки длиной 0,1 длины волны такой же трубы, какую вы хотите использовать для траверсы и с точно таким же способом крепления, как для окончательного варианта антенны. Если элемент установлен через бум, внутренний и внешний диаметры отрезков должны быть одинаковыми для всех элементов. Если вы хотите использовать бум, который толще в центре, повторите шаги от "e" до "h" для всех различных размеров бума, по одному за раз.

f) Для проектирования шага "e" с металлическим бумом повторите шаги "c" и "d" , но регулируйте только элементы, которые крепятся на металлические отрезки, вибратор и 1 директор при этом не изменяйте. Когда частично смонтированная на металл антенна находится на нужной частоте, вы выяснили, какая именно коррекция необходима, чтобы сделать бум-коррекцию для способа монтажа элементов по вашему выбору.

g) Сделайте компенсацию длины 1 директора, полученную при шаге "f", и смонтируйте его и вибратор на куске бума такой длины, чтобы он выступал по меньшей мере 0,05 длины волны за пределы этих двух элементов. 1 директор конечно должен быть установлен точно так же, как и другие директоры, но вибратор может быть установлен иначе. Если директора и рефлектор установлены через бум, удобно смонтировать вибратор над бумом, например, на квадратном куске полипропилена толщиной 3 мм. Перемещение вибратора немного в сторону от прямой, соединяющей центральную точку других элементов не приводит к большому изменению свойств излучения антенн, особенно если вибратор рассчитан на высокое сопротивление, и, следовательно, низкие токи, как например модели в этой статье.

h) Отрегулируйте длину вибратора до КСВ = 1 на расчетной частоте. Вибратор иначе реагирует на бум, ему необходима другая коррекция.

i) Если вы не хотите, чтобы трубки бума выступали около 0,05 длины волны на концах, отрежьте кусок трубы бума так близко, как механически возможно перед последним директором. Если КСВ изменился, удлините последний директор так, чтобы КСВ вернулся на свое прежнее значение. На этом этапе проверьте КСВ на нескольких частотах. Если вы делаете кросс - Яги, вам потребуются некоторая дополнительная длина бума позади рефлектора для поддержки фидеров, которые в таком случае выводятся назад за рефлектор. В противном случае вы можете сократить длину бума также, как это сделано на переднем конце бума, и использовать те же поправки к рефлектору.

Рисунок 1. Проверка балуна. Сопротивление резистора должно соответствовать сопротивлению нагрузки балуна (такое, чтобы иметь КСВ = 1 для источника сигнала). Земляная тока кабеля между источником сигнала и балуном должна быть рядом с точками симметричного выхода балуна.

Измеритель уровня подключается сначала к верхнему концу резистора, а затем к нижнему концу, как это указано пунктирными стрелками. В обоих случаях должны быть получены очень низкие показания. Используйте очень короткие провода и избегайте паразитных емкостей. Если другой конец резистора соединить с землей, уровень сигнала должен вырасти приблизительно на 30 дБ.

Рис. 1а. Любой стакан - хороший балун на некоторой частоте, если он не содержит плохой диэлектрик, как например ПВХ. На этом рисунке ПВХ коаксиальный кабель покрывается тонкой трубкой, в которой внешний проводник кабеля соединен с этой трубкой на правой по рисунку (ближней к антенне) стороне. С другой стороны трубка подключена к внешнему рукаву. Не имеет значения, есть здесь связь между экраном кабеля и трубкой, тока по внешней стороне нет. Если кабель покрыт полиэтиленом, или, если пластиковая оболочка снимается с кабеля, внутренняя труба не нужна. Тогда гильза просто подключена к внешнему проводнику коаксиального кабеля на левой (по рисунку) стороне.

Гильза может быть сделана с распорками. Также можно сделать стакан из толстого коаксиального кабеля, в котором внутренний проводник пустой. Внутренний проводник может быть оставлен или удален. Как видно из антенны стороны, стакан это короткий, 1/4? кабель с внешним рукавом, как внешний проводник и экрана кабеля (или внутренней трубки), как внутреннего проводника. Ток не будет течь на внешней стороне рукава из-за высокого сопротивления четвертьволнового стакана.

Проблема в том, чтобы знать реальный коэффициент укорочения этого стакана. Каждый делает своё предположение об этом.Сделав стакан, а затем, измерив его рабочую частоту, при известной его длине легко вычислить К укор. и сделать новый стакан, который будет соответствовать нужной частоте. Небольшой зазор в стакане (низкое волновое сопротивление) приводит к узкой полосе рабочих частот.

Если используются очень короткие тефлоновые прокладки, скорость волны равна скорости света, но если диэлектрическая пена заполняет весь стакан (например, из вспененного диэлектрика кабеля) скорость волны близка к спецификации для данного кабеля. Частоту можно регулировать сжатием внешнего проводника. Сжатие на конце ближе к антенне снижает частоту. Сжатие на другом конце увеличивает частоту. (Это надо понимать, как увеличение C соответственно снижение L в цепи LC резонанса. C, где электрическое поле - ближе к антенне, и L, где магнитное - ближе к дну стакана).

Процедура, описанная выше, может показаться сложной и трудоемкой. Это не совсем так, этот процесс быстро сходится, и не требует много часов. Необходимостью этого процесса является то, что бум поправки, доступные в любительской литературе, весьма неточны и для оптимизации Яги, таких как те, что в этой статье, они не достаточно хороши. Например, как правило, не известна толщина стенки трубы бума, а также диаметр отверстия и диаметра элемента, которые влияют на величину коррекции элементов, установленных через отверстия в бум. Для того чтобы понять физическую причину бумкоррекции, принимают во внимание центральную часть элемента, проходящего через отверстие в бум. Главным фактором влияния бума является то, что он снижает индуктивность элемента внутри бума. Общая формула индуктивности - интеграл от квадрата магнитного поля. Токи внутри бума уменьшают этот интеграл, в крайнем случае, случае бума в виде сплошного стержня с отверстием в ней позволяет использовать только очень тонкий изолятор, вплоть до нуля. В последнем случае эффект бума такой же, как и для неизолированных элементов. Из этого аргумента должно быть ясно, что размер отверстия, а также толщина стенки имеют большое значение.

-------- Текст, добавленный в мае 2006 ---------
(Страницы, ссылки на которые ранее были в Antennspecialisten сайте.)

Практические процедуры, описанные выше, не так важны, как это было в 1998 году, когда эта статья была написана. Ниже приведены ссылки на некоторые более поздние сведения, которые могут быть использованы для оценки того, как бумкоррекцию применять, когда отдельные элементы крепятся через отверстия в трубе бум.
Общая дискуссия о бумкоррекции. BC , программы для бумкоррекции. Бумкоррекция в других источниках Предыдущие работы других. Экспериментальная установка для измерения бумкоррекции.
Подробнее об оценке бумкоррекции в полости для измерений.
------- Конец добавленного текста ---------

4. УСТРОЙСТВО СТЕКОВ ЯГИ.

Когда делают стек из антенн предназначенных для использования в качестве одиночных Яги, рассчитанное усиление, как правило, то, как показано для 9 и 14 элементов на рис 2. На рисунке показано усиление для стека из 4 антенн с одинаковым расстоянием в E и H плоскостях. Для 14 элементов прибавка усиления 6,15 дБ достигается при расстоянии 6,2 метра. При этом большое расстояние между антеннами в стеке делает главный лепесток очень узким и боковые лепестки очень большими и большинство или все любители предпочитают более короткие расстояния для уменьшения боковых лепестков.

Рисунок 2. Зависимость усиления и КСВ от расстояния в стеке из 4 антенн. Эти Яги оптимизированы по максимальному усилению и КСВ по отношению к номинальному сопротивлению 50 Ом для одиночной антенны. Цифры прироста усиления предполагают надлежащее соответствие с фактическим сопротивлением в точке питания (как должно быть всегда в случае, когда антенна имеет узкую полосу)

Для иллюстрации эффекта изменения расстояния в стеке на рис 3 показано общее количество энергии, излучаемой в прямом направлении до определенного угла в зависимости от этого угла. Для одной антенны 14 элементов - кривая А. Те же четыре антенны в стеках 6,5 и 4,5 метров показаны кривой B и C соответственно. Около 10% энергии излучается под углом выше 50 градусов независимо от расстояния в стеке. Стек с 6,5 х 6,5 метра влияет только на излучение в диапазоне от 0 до 12 градусов, выше 12 градусов широкий интервал стека излучает как одна антенна. Стек с 4,5 х 4,5 метра, очевидно, делает главный лепесток шире (примерно в пропорции на 6.5/4.5), но боковые лепестки исчезают, и даже части боковых лепестков одной антенны под углом 28 градусов немного ослабляются. Стек 4,5 метра дает прирост усиления всего 5,6 дБ. Хотя вполне обычный, такой выбор расстояния слабо использует возможности стека. Повторяя процесс оптимизации, на этот раз все 56 элементов стека 4,5 м из четырех Яги, получаем новый дизайн, оптимизированный для расстояний 4,5 х 4,5 метра. Эта повторная оптимизация дает немного более высокий коэффициент усиления, и это хорошо конечно, но важным преимуществом является то, что при реоптимизации улучшение усиления приходит только от снижения излучения в ложной доле боковых лепестков без каких-либо изменений в форме главного лепестка. В результате повторного оптимизированная антенна имеет только около 5% от мощности излучения выше 50 градусов или в два раза меньше.

Рисунок 3. Доля мощности, излучаемой в интервале углов V от 0 до 180 градусов от направления главного лепестка 14 элементной Яги. При V = 180 градусов, все направления входят и 100% получено для всех антенн. Традиционное определение G/T предполагает, что любое усиление в направлениях V меньше 30 градусов является безвредным, а при V> 30 градусов антенна начинает видеть источники шума.
A = Одиночная 14 элем. антенна. Оптимизированная как одиночная.
B = 4 х 14 элементов в стеке 6,5 х 6,5 метра. Оптимизированная как одиночная.
C = 4 х 14 элементов в стеке 4,5 х 4,5 метра. Оптимизированная как одиночная.
D = 4 х 14 элементов в стеке 4,5 х 4,5 метра. Оптимизированная для стека 4,5 х 4,5 метра.

Антенна, предназначенная для стека 4,5 х 4,5 метра, имеет более чистую диаграмму, чем предназначенная для использования в качестве одной антенны и больше подходит в качестве кандидата на окончательный продукт. Если вы планируете использовать одну антенну, небольшая потеря усиления в прямом направлении не является большой проблемой. Если вы хотите использовать много антенн в стеке, чистая диаграмма является чрезвычайно ценной и, кроме того, трудно использовать очень большие расстояния в стеке по механическим причинам, поэтому очень острый основной лепесток антенны, оптимизированной как одиночная, в любом случае невыгоден.

Для иллюстрации того, что можно получить в стеке из 4 Яги длиной около 5 волн, набор конструкций представлен в таблице 6 и 7, их эффективность в таблице 8.

Если вы хотите антенну только для EME и вы живете в спокойном месте, как я, хорошая антенна будет 4 x 14 в стеке 5 х 5 или 5,5 х 5,5 метра. Если вы заинтересованы также в связях через отражения от ионосферы и следов метеоров, 4,5 метра будет лучшим выбором, потому что при 4,5 м 75% мощности, близкой к основному направлению, находится в пределах + / -10 градусов, в то время как потеря усиления только 0.47dB от максимума при 6 х 6 метров (только с 50% в пределах 10 градусов). Если вы живете в густонаселенном районе с большим количеством техногенных шумов и TVI оптимальным будет 3,5 х 3,5 метра, что дает 93% мощности в пределах + / - 20 градусов и усиление 20,17 DBD которое еще хороший показатель усиления и для EME. Обратите внимание, что антенна, предназначенная для использования в качестве одиночной антенны, на этом коротком расстоянии в стеке 3,5 х 3.5 м дает только 19.67dB с мощностью только 76% в пределах + / -20 градусов и потеря усиления исходит от нежелательного излучения боковых лепестков. Если возможности вашей станции ограничены QRM или TVI, реоптимизация для стека 3,5 х 3,5 метра дает близкие к максимуму 6 дБ прибавки в стеке!! Это должно стать напоминанием всем желающим получить чистый образец с Яги не предназначенными для этого.

Из сказанного выше должно быть ясно, что оптимальная антенна не обязательно та, что имеет максимальное усиление. G/T (усиление, деленное на шумовую температуру), как единственное число качества, стало популярным. Для 144MHz однако эта величина достаточно произвольна, поскольку зависит от предположения, что техногенный шум можно рассматривать как повышение температуры земли с 290 до 1000 градусов Кельвина или около того. Несмотря на то, что G/T тесно связан с G/(доля мощности излучения выше 30 градусов), я думаю, что правильный выбор антенны лучше всего сделать, рассматривая более одного показателя качества, по крайней мере для 144MHz. Интегрированное излучение в прямом направлении выше фиксированного угла легко вычисляется, и лучше рассматривать эти цифры в совокупности с усилением и омическими потерями.

Найти правильные поправки на систематические ошибки, и на влияние бума на близко расположенные конфигурации стеков возможно. Один из способов заключается в оценке всех поправок на модель, оптимизированную в качестве одиночной антенны, а затем, используя те же корректировки, антенны, предназначенные для стека. Другой альтернативой является использование конденсаторов и резисторов последовательно или параллельно, чтобы изменить сопротивление одной антенны на 50 Ом, тогда поправки могут быть оценены как указано выше. (Для 14 элементов в стеке 3,5 на 3,5 м, подключение 2 x 4.7 резистора последовательно с антенной, по одному на каждой стороне). Сетевой анализатор, который дает сопротивление непосредственно, конечно, будет лучше для этого.

5. некоторые другие варианты оптимизаций.

6. Влияние металла вблизи антенны.