Otazky

Metody pro výpočet antén – od nejjednodušších po nejsložitější

V digitálním věku se velká část experimentů s anténními zařízeními přesunula z anténních polí a střech budov k osobním počítačům. K tomuto účelu vznikají profesionální programy, které jsou pro běžného uživatele často z důvodu nákladů nedostupné. Program MMANA GAL vyniká, je zcela zdarma a jeho výsledky jsou stejně spolehlivé jako placené produkty. Jen je potřeba se s tím naučit pracovat. Dále budou ukázány nejzákladnější techniky pro práci v programu, které vám umožní dále rozvíjet vaše dovednosti a využívat všechny možnosti MMANA GAL.

Vytvoření antény pomocí grafického editoru

Prvním krokem při výpočtu vybrané antény je vytvoření jejího modelu. Grafický editor MMANA GAL je jednoduchý, ale poněkud neobvyklý. Mnoho uživatelů se vzdává učení programu již v této fázi, i když zde není nic mimořádného. Program se stahuje a instaluje standardním způsobem, který nemá žádné speciální funkce. Po spuštění je potřeba v nabídce vybrat ruštinu.

Vytvoření dipólu

Anténu můžete začít vypočítat její jednoduchou verzí – dipólem. Ve své klasické podobě se jedná o horizontální anténu skládající se ze dvou polovin s napájením uprostřed. Celková délka obou polovin se obvykle volí tak, aby byla ½ přijímané vlnové délky.

Vytvoření dipólového modelu lze uvažovat na příkladu antény pro televizní kanál 30 – v některých regionech je na něm vysílán první digitální televizní multiplex. Středová frekvence tohoto kanálu je 546 MHz, vlnová délka je 0,549 m a délka dipólu by měla být 0,274 m.

В Korektura potřeba si vybrat Úprava drátu. Otevře se grafický editor.

V červeném obdélníku můžete vybrat jednu ze tří akcí:

úprava drátu (obrázek gumy);
vytvoření drátu (obrázek tužky);
vytvoření rámu (rámového obrazu).

Musíte vybrat úpravu drátu.

Tlačítka pro výběr promítání jsou zvýrazněna zeleným obdélníkem:

trojrozměrný obraz;
rovina XY;
rovina XZ;
Letadlo YZ.

Protože je anténa vodorovná, musíte vybrat rovinu XY (Z je svislá osa).

Nyní je nakresleno dipólové plátno. Je vhodné to udělat symetricky vzhledem k počátku souřadnic – to usnadňuje pozdější analýzu. V pravém horním rohu se okamžitě objeví štítek s údaji o vodiči (je zde pouze jeden vodič, proto je označen jako vodič N1). V zeleném rámečku je jeho délka 20 metrů. To je hodně, takže to musíme snížit. Chcete-li to provést, přepněte do nabídky úpravy drátu a zkraťte délku na požadovanou délku, přičemž zachováte symetrii. V tomto případě musíte postupně zvyšovat měřítko.

Největší přesnost, kterou poskytuje grafický editor, umožňuje vytvořit anténu o délce 0,28 metru. To nestačí, takže musíte stisknout tlačítko Ano a přepněte na kartu Geometrie.

Zde můžete okamžitě nastavit pracovní frekvenci antény na 546 MHz (to je nutné provést nikoli výběrem z rozbalovacího seznamu, ale ručně). Dále je potřeba nastavit tloušťku plechu – pokud je vyroben z drátu o průměru 2 mm, pak je potřeba nastavit poloměr na 1 mm.

Přečtěte si více

Náplň do koláčů se zelím, velmi chutná: recept s fotografií

Tabulka drátů ukazuje souřadnice vytvářeného drátu. Musíte je zmenšit, abyste získali požadovanou délku. K tomu je potřeba do zeleně označených sloupců zadat 0,137 a -0,137, pak získáte anténní list o délce 0,137 * 2 = 0,275 m Soubor pak můžete uložit běžným způsobem pod jménem , například Dipól.

Vytvoření rámu

Můžete také vytvořit anténu ve formě čtvercového rámu s obvodem rovným vlnové délce. Délka strany bude ¼ λ (0,137 m), napájení je přiváděno do středu spodní příčky. Můžete to udělat nakreslením 4 vodičů v režimu vytváření vodičů nebo můžete režim vybrat Vytvoření rámu (zvýrazněno červeným čtvercem). Stačí vybrat rovinu XZ – rám bude svislý (zelený čtverec).

Nutno podotknout, že spodní drát je jednička – do něj se pak nainstaluje napájecí zdroj. Otevřením trojrozměrného pohledu můžete obdivovat vzhled rámu.

V záložce Geometrie jsou tam souřadnice začátků a konců všech čtyř drátů, které tvoří rám. Zde je třeba nastavit pracovní frekvenci a poloměr drátu, ze kterého bude plech antény vyroben, a také uložit soubor antény s názvem Rám.

Vytvoření antény pomocí stolu

Anténu můžete vytvořit také pomocí tabulky zadáním souřadnic začátku a konce drátu. Na první pohled je to nepohodlné. Ale můžete vytvořit anténu, která je násobkem vlnové délky, nastavením jednotky měření „v lambdach“. Délku plátna pak není třeba počítat z frekvence, ale rozměry rovnou nastavit v polovinách či čtvrtinách vlnové délky.

Výsledkem je stejný dipól, jak je vidět v tab Pohled. Tuto anténu lze také uložit např. pod názvem Dipole 1.

Instalace napájecího zdroje

Po vytvoření anténní tkaniny je třeba nainstalovat zdroj energie (jednoduché antény jej mají). Tímto způsobem je označeno místo, kde je připojen napájecí kabel. Chcete-li to provést, na kartě Geometrie existuje pole zdrojů.

Ve sloupci PULSE musíte zadat w1c, což znamená:

w1 – vodič 1 (číslo vodiče) a dipól se skládá z jednoho vodiče;
с – střed, umístění zdroje na vodiči uprostřed.

Zbývající sloupce mohou být v této fázi ponechány nedotčené. Na kartě Pohled Umístění napájecího zdroje vidíte, je označeno kroužkem.

Pokud potřebujete napájet anténu, která není uprostřed drátu, jsou možné následující možnosti:

w1e – zdroj je umístěn na konci vodiče (konec);
w1b – na začátku drátu (začátek).

Pokud potřebujete posunout zdroj po délce drátu, musíte vědět, že výpočetní program rozdělí každý drát na segmenty (tato znalost se bude hodit při dalším vývoji programu). Potom můžete přesunout bod posuvu o celý počet segmentů doleva nebo doprava od středu a záznam bude w1c5 (nebo w1c-5), což znamená posun o 5 segmentů doleva nebo doprava.

To je také vidět v záložce Pohled.

Stejným způsobem se instaluje i napájení smyčkové antény.

Výpočet a analýza výsledků

Anténa bude napájena přes 75ohm kabel, takže v menu Instalace – Nastavení Před zahájením výpočtů musíte vybrat tuto hodnotu.

Přečtěte si více

Jak ručně přišít nášivku slepým stehem na džíny a kalhoty, aby nebyla vidět

Zbytek nastavení nabídky lze ponechat, dokud nebude program plně zvládnut. Nyní můžete přejít k výpočtu parametrů antény. Na kartě Výpočty je nutné stanovit výšku, ve které bude anténa umístěna, a také materiál, ze kterého je vyrobena.

Po stisknutí tlačítka Start MMANA vypočítá parametry dipólu. Je vidět, že anténa má mírnou indukční reaktanci (kvůli zesílené látce) a její délka se musí mírně zmenšit a pak se musí provést výpočet znovu – a tak dále, dokud nejsou získány parametry vyhovující uživateli. Poté se očekává zcela přijatelná shoda s kabelem 75 Ohm bez dalších opatření. Vyzařovací diagram lze zobrazit na odpovídající záložce.

Pokud provedete výpočty pro rám, pak všechno není tak krásné. Vysoká indukční reaktivita a špatné přizpůsobení (SWR>8).

Jsou nutná další opatření. Můžete si pohrát s obvodem rámu, abyste anténu dostali do rezonance.

Automatická optimalizace antény

Aby dipól rezonoval, můžete ručně změnit jeho délku. Ale program umí „naladit“ antény sám. Existuje na to funkce Optimalizace.

V záložce Výpočty existuje odpovídající tlačítko. Když na něj kliknete, otevře se karta. Vzhledem k tomu, že dipólová anténa se skládá z jednoho vodiče, pak v grafu Typ musíte vybrat drát a nastavit číslo na 1. Proměnná souřadnice bude X1, to znamená, že MMANA „přeřízne“ nebo prodlouží drát na jedné straně. Je třeba zvolit cíl nastavení – minimální reaktivitu. K tomu je motor jX nastaven na maximum, ostatní motory na minimum. Po stisknutí tlačítka Start dojde k automatické optimalizaci.

Na konci procesu je jasné, že program dosáhl ideální rezonance. Má aktivní odpor asi 73 ohmů, což dokonale odpovídá 75 ohmovému koaxiálnímu kabelu. Na kartě Geometrie je jasné, že k tomu je nutné zmenšit jednu z polovin vibrátoru na 12,6 cm.

Instalace reaktivních prvků

Program také umožňuje osadit do antény reaktivní prvky – kapacitu a indukčnost. To může být nutné například pro elektrické prodloužení nebo zkrácení listu antény, pokud fyzické roztažení není možné.

Například je nutné elektricky zkrátit obvod rámu, k čemuž je třeba do jeho mezery vložit kapacitu.

V záložce Geometrie K tomuto účelu slouží pravý dolní okraj.

Zátěž můžete nainstalovat v blízkosti napájecího bodu. Chcete-li to provést, uveďte ve sloupci PULS w1c1 (podobně jako při instalaci napájecího bodu), což znamená, že kapacita je zahrnuta uprostřed prvního vodiče s posunem o 1 segment (zvýrazněno červeným obdélníkem). MMANA ihned uvede typ zatížení – LC (zelený obdélník). Lze jej změnit kliknutím do tohoto pole, ale v tomto případě program „uhádl“. Zbývá pouze nastavit hodnotu kapacity – v tomto případě 5 pF (modrý obdélník) a nezapomenout aktivovat krabičku Povolit zatížení (fialový). Na kartě Pohled můžete vidět kapacitní zatížení ve formě křížku na spodním „příčníku“ rámu.

Modul NEC-2 pro MMANA

Pokud je anténa umístěna nízko (pod čtvrt vlnou) nad vodivým povrchem (země, střecha domu), lze parametry antény vypočítat přesněji pomocí utility NEC-2. S jeho pomocí je třeba otevřít soubor antény vytvořený v MMANA GAL (s příponou *.maa).

Přečtěte si více

Bity šroubováku (52 fotografií): které jsou lepší? Vlastnosti profesionálních bitů Phillips a magnetických bitů. Jak je vložit do šroubováku?

U VHF antén to není nutné, protože vlnové délky jsou zde krátké a vliv země v nízkých nadmořských výškách je malý. Proto byl jako příklad vytvořen krátkovlnný dipól pro dosah 20 metrů, zavěšený ve výšce 5 metrů (soubor Dipole 20 m.maa).

Po mírné optimalizaci této antény bylo možné získat rezonanci na 14,15 MHz a přijatelné přizpůsobení.

Otevřením souboru antény vytvořeného v MMANA v modulu NEC-2 můžete souhlasit s navrženými parametry uzemnění (červený obdélník) a izolace (modrá) vodičů nebo zadat vlastní, pokud jsou známy.

Na kartách Tabulka of výsledky иRP pozemků můžete vidět aktualizované parametry antény a aktualizovaný vyzařovací diagram.

Omezení programu

Omezení MMANA se týkají především segmentace vodičů na segmenty. V počáteční fázi vývoje je lepší použít automatickou segmentaci a nemyslet na to.

Pro přesný výpočet je ale nutné počítat s velkými vodivými plochami umístěnými vedle antény – jejichž prostorová velikost je srovnatelná s 0,1 vlnové délky (nebo lépe s těmi menšími). Mohou to být stěny domu, výtahové šachty, železobetonové podpěry atd.

Takže pro výpočet vodorovného rámu pro rozsah 160 m, zavěšeného ve výšce 30 metrů podél obvodu domu v krátké vzdálenosti od zdí, bylo nutné znázornit stěny domu v poněkud zjednodušené podobě. .

Tento model byl implementován v hardwaru. Měření ukázala velmi dobrou shodu mezi výpočtem a skutečnou anténou. Při modelování bez zohlednění stěn domu byly výsledky nápadně odlišné.

Tvůrce programu Makoto Mori bohužel již dávno přestal vyvíjet. Ale ani na této úrovni není program prvním desetiletím, které by průměrně kvalifikovaným uživatelům umožnilo vypočítat a simulovat i složité anténní systémy, a alternativa k MMANA GAL z hlediska jeho celkových výhod se v blízké budoucnosti neočekává.

Prohlížeč tohoto souboru je dostupný pouze registrovaným uživatelům. Ale máme super rychlou registraci: stačí e-mail!

Text ze souboru (strana 2)

– vstupní impedance antény – charakteristická impedance podavače (vlnovodu) – normalizovaný odpor antény Tento poměr platí pro typ hlavní vlny. Energie dodávané anténě a vyzařované anténou.Moc je rozdělena na dvě části: