Моделирование антенн

Диапазон 14 метров. Выбираем оптимальную частоту для CW: 21050 kHz. Получается длина волны 14.25 м. Свободное пространство, материал антенны - медь. Горизонтальная поляризация. Ширину полосы будем оценивать при SWR<2. Применяется MMANA версии 2.02.

Классические антенны

В качестве точек отсчета смоделируем несколько известных излучателей:

  • Полуволновой диполь длиной 6.9 м.
  • Вертикальная дельта: равносторонний треугольник высотой 4.405 м.
  • Вертикальный квадрат высотой 3.77 м.
  • Магнитная рамка: горизонтальный 12-угольник, медная труба, конденсатор в верхней точке. Диаметр 1 м, 1.2 м, 1.5 м.
Антенна Импеданс Полоса Усиление K удлинения Файл MMANA
Диполь 73 Ом 1540 кГц -0.10 dBd 0.9681 dipole.maa
Дельта 119 Ом 1372 кГц 0.76 dBd 1.0707 delta.maa
Квадрат 127 Ом 1469 кГц 1.09 dBd 1.058 quad.maa
Магн.рамка 1.5 м 2.4 Ом 87 кГц -0.96 dBd magloop15-12.maa
Магн.рамка 1.2 м 1.1 Ом 48 кГц -1.33 dBd magloop12-12.maa
Магн.рамка 1 м 0.6 Ом 30 кГц -1.9 dBd magloop1-12.maa


Тороид

Будем строить “бублик” квадратного сечения, расположение горизонтальное. Диаметр 1 м, 1.2 м, 1.5 м. Количество витков 16 и 32 (похоже, на 64-х витках MMANA уже врет).


Тороид Импеданс Полоса Усиление K удлинения Файл MMANA
1.5 м, 16 витков 15.9 Ом 154 кГц -0.95 dBd 1.375 toroid15-16.maa
1.5 м, 32 витка 18.9 Ом 167 кГц -0.91 dBd 1.624 toroid15-32.maa
1.2 м, 16 витков 10.1 Ом 96 кГц -1.37 dBd 1.382 toroid12-16.maa
1.2 м, 32 витка 12.5 Ом 104 кГц -1.39 dBd 1.665 toroid12-32.maa
1 м, 16 витков 7.1 Ом 64 кГц -1.77 dBd 1.361 toroid1-16.maa
1 м, 32 витка 9.1 Ом 70 кГц -1.76 dBd 1.661 toroid1-32.maa
1 м, 64 витка 12.4 Ом 91 кГц -2.46 dBd 1.992 toroid1-64.maa

Сравним усиление и полосу тороида и других антенн на графике. Ось X - коэффициент направленного действия антенны в процентах относительно идеального полуволнового диполя. Ось Y - ширина полосы в килогерцах, логарифмическая.

Тороид по сравнению с магнитной рамкой того же размера имеет примерно такое же усиление и заметно более широкую полосу. При уменьшении тороида уменьшается полоса пропускания. Чтобы перекрыть CW-участок без подстройки антенны, достаточно иметь тороид диаметром 1.2 м (1/12 длины волны).


Спиральный квадрат

Квадрат, каждая из сторон которого - спираль квадратного сечения. Расположение горизонтальное. Пробуем стороны квадрата 1 м, 1.2 м, 1.5 м. Количество витков 16 и 24.

Такая конструкция представляется более практичной в изготовлении.


Спиральный квадрат Импеданс Полоса Усиление K удлинения Файл MMANA
1.5 м, 16 витков 17.2 Ом 175 кГц -0.71 dBd 1.376 helquad15-16.maa
1.5 м, 24 витка 20.6 Ом 196 кГц -0.66 dBd 1.500 helquad15-24.maa
1.2 м, 16 витков 9.9 Ом 100 кГц -1.17 dBd 1.389 helquad12-16.maa
1.2 м, 24 витка 12.5 Ом 114 кГц -1.01 dBd 1.542 helquad12-24.maa
1 м, 16 витков 6.2 Ом 62 кГц -1.82 dBd 1.363 helquad1-16.maa
1 м, 24 витка 8.3 Ом 74 кГц -1.55 dBd 1.539 helquad1-24.maa

Сравним спиральный квадрат с другими антеннами на графике.

Согласование с 50-омным кабелем выполняется в виде петли, помещаемой между витками спирали. Здесь показан пример такого согласования, с последовательным конденсатором для компенсации возникающей реактивности.

Если требуется работа только в CW-участках диапазонов, годятся спиральные квадраты следующих размеров:

Диапазон Спиральный квадрат Высота Полоса Требуется Файл MMANA
40 метров 4 м, 32 витка 52 см 54 кГц 40 кГц helquad-40m.maa
20 метров 2 м, 32 витка 27 см 107 кГц 100 кГц helquad-20m.maa
14 метров 1.2 м, 24 витка 23 см 114 кГц 100 кГц helquad12-24.maa
10 метров 1 м, 24 витка 17 см 203 кГц 200 кГц helquad-10m.maa


Большое спасибо И.В.Гончаренко (DL2KQ) и А.И.Гречихину (UA3TZ) за конструктивную критику.

 
proj/ham/antenna.txt · Последние изменения: 2005/11/29 11:39
 
Copyright (C) 1996-2013 Serge Vakulenko
serge@vak.ru