Широкополосный Hexbeam

1. Введение

В этом разделе сайта описаны новые конструкции Hexbeam, которую я разработал осенью 2007 года. Она была предметом статьи, которую я написал в декабре 2007 года издания Antennex — он-лайн журнал для экспериментаторов антенны. Уникальной особенностью новой конструкции является пересмотренной форме Рефлектор, показанный справа, что значительно увеличивает пропускную способность и улучшает КСВ, за счет 17″ увеличение радиуса поворота на 20м версии. Для ясности мы называем новые дизайн как «широкополосный Hexbeam», и обычная конструкция, как «классический Hexbeam».

2. Производительности

Широкополосный против классическом исполнении
Диаграмма справа показывает, как широкополосный Hexbeam сравнивает с классическим Hexbeam на 20м, а Таблица показывает, как производительность широкополосного Hexbeam складывает против пару популярных коммерческих 5-полосный ВЧ балки относительно размера Cushcraft MA5B и намного больше, «полный размер», HyGain TH11DX

А вот ролик, демонстрирующий разницу между моим широкополосного Hexbeam на 20 и мой 132ft перевернутый дуплетом в ее центр на 20 футов. Первая половина каждого 10-секундного периода является Дублет и оставшийся период является Hexbeam. Половину второй разрыв был вставлен, чтобы подчеркнуть перекидным.

Hexbeam против Дуплета 20м США

3. Детали дизайна


Эта Таблица показывает рекомендуемые Размеры для 5-полосный широкополосного Hexbeam изготовлены из  медного провода. Группа feedpoints взаимосвязаны с 50 Ом коаксиал.

Этот 5-полосный дизайн требует горизонтальном расстоянии около 130″ от центра столба к советы разбрасыватели. Если Вы не можете приспособить это увеличенный размер, не поддавайтесь искушению придерживаться чем меньше классической формы для 20м и принять новую форму 17м через 10м: моделирование показывает, что производительность 20м пропускная способность страдает сильно, наверное из-за середине секции 17м Отражатель обеспечивает радиочастотный тракт связи между «колен» отражателя 20м.


Ряд конструкторов уже интересуется размеры 30м или 40м версии антенны; они показаны в следующей таблице. Они предполагают, что антенна состоит из #16 калибра медные провода, и разъем блоки используются для присоединения проволочных элементов к кончику-дистанционирование провода. Обратите внимание, что эти размеры являются результатом компьютерного моделирования упражнения — я еще не построили антенн чтобы подтвердить их.

4. Фон

Следствие геометрия в классическом Hexbeam является относительно узкой полосой пропускания производительности; обычно Ф/Б превышает 10 дБ на полосе составляет лишь 1,4% от центральной частоты и КСВ выше 2:1 Для значительная часть этой группы. Эта узкая полоса пропускания в значительной степени определяется добротность отражатель, который я измерил около 30 элемент 10м построено от #16 провод. Сравните это с линейного диполя, который имеет добротность около 10. Я рассудил, что если бы я мог найти способ сокращения Q я должен в конечном итоге с более широким диапазоном антенны.

Я провел много часов моделирования Рефлекторов и оценки идей на полигон 10м — вы можете увидеть деталь на отражатель экспериментов страницы. Я попытался с помощью чем толще проволока различных типов, в том числе 2 разновидности коаксиального кабеля и «клетке» провода. Я тоже протестирован альтернативный отражатель форм. Все идеи оцениваются, на сегодняшний день наиболее эффективным и простой в реализации, чтобы изменить форму отражателя. Даже при использовании относительно тонких #16 провода новые формы есть радиационное сопротивление 44 ом и Q около 17. Это требует увеличения радиуса поворота примерно 15%. Моделирование Hexbeam с этой геометрией получены очень обнадеживающие результаты: Ф/Б > 10 дБ и КСВ < 2:1 Для всех 20м, 17м, 15м и 12м групп, и примерно 1 МГц, 10м. Моделирование предложено было мало, чтобы сделать такие же изменения в форме элемента водителя; в сущности, сохранив классическую форму для водитель доставляет лучше подходит к 50 Ом и во избежание дальнейшего увеличения радиуса поворота.

Построение и тестирование monoband версия 10м новой антенны подтвердили результаты моделирования, и так построена вся 5-полосный тестовом пучке. 20м, 17м и 15м результаты были сразу же удовлетворительное, но потребовалось некоторое время, чтобы оптимизировать производительность 12м и 10м; близость эти группы часто вызывает проблематичных взаимодействий, которые не всегда предсказанных моделированием, и окончательные размеры проволоки для этих групп были результатом «проб и ошибок» на полигон.

На следующих диаграммах показаны измеренные показатели 5-полосный прототип с фундаментной плитой на высоте просто под 20 футов. На этой высоте, земной размышления вызывают 10м и 12м пик Ж/Б цифры подавлены по сравнению со свободного места, и 20м и 17м цифры должны быть увеличены.

 

Далее мы рассмотрим некоторые технические детали позади широкополосный Hexbeam. В частности, мы рассмотрим, какие размеры антенны имеют важное значение для конкретных параметров производительности. Вот «резюме»:

  • Отражатель размеры определить настройки антенны
  • Габариты водителя во многом определяют Импеданс использования антенны
  • Конец интервала, в основном, влияет на пик производительности Ф/Б
  • Провода датчика не критична, но требует драйвера размеры, чтобы быть изменен

1. Как это работает?

Принципы работы Hexbeam ничем не отличаются, чем у любого 2-элемент «паразитные» луч. Один элемент — около половины длины волны длинные — это «управляемый» передатчиком, другой — также около половины длины волны давно находится к вибратору. В результате его близости, токи наводятся в этом второй элемент, в результате которых у власти вновь излучал его, потому что это не управляемый непосредственно этот элемент называется «паразитировать».

Относительные величины и фазы токов в паразитных элементов результату в «переизлучаемых» власти, усиливая мощности у водителя в некоторых направлениях, в то время как его отмена в других — следовательно, антенна становится «направленным». В широкополосной Hexbeam спереди-к-назад коэффициенту пика на частоте около 0,7% выше собственной резонансной частота отражателя. В Азимут диаграмме справа показана направленность, что характерно для антенны.

Вызов дизайнера антенна для управления «взаимной связи» между элементы таким образом, что относительные амплитуды и фазы соответствующих токи оптимизирует производительность антенны. В случае Hexbeam это «взаимное соединение» частично управляется общими расстояние между элементами, и, критически, разрыв между советами драйвера и рефлектора.

Если дизайнер имел полный контроль относительной величины и фазы на всех частотах, отличная производительность Hexbeam станет возможным более широкая полоса пропускания — успехов сверх 6.8 дби (4.7 дБ больше, чем диполь) и Ф/Б коэффициенты за 40дб. Но, конечно, в «реале» такой контроль невозможен, поэтому прежде чем начинать слишком увлекся, мы должны управлять нашими ожиданиями!


2. Производительность Яги

На диаграмме справа показаны смоделированные производительность полноразмерной 2-элементной Яги 20м monoband в свободном пространстве; это делает полезным ориентиром для оценки производительности широкополосного Hexbeam.

Эта Антенна имеет драйвер 386″, а 418″ отражатель, и 133″ Длина стрелы (0.16 длины волны) — это типичный дизайн компромисс между увеличение, спереди-к-назад коэффициенту (Ф/Б) и разумное соотношение до 50 Ом. Антенна имеет 18.3 м радиус поворота и, как предполагается, построен из 3/8 дюймовые алюминиевые диаметр.

Мы видим, что полноразмерная Яги-относительно широкополосные антенны. Выигрыш выпадает лишь на 0,7 дБ на 20-ке и никогда не опускается ниже 5.8 дби. Ж/Б зависит от всего 1дб в диапазоне, выступая на 11 дБ. С другой стороны, КСВ значительно варьируется от 2.1 на нижней границы полосы до 1,0 в верхней части диапазона.

Итак, что мы можем разумно ожидать от широкополосного Hexbeam чуть более половины размера Антенна тебе?


3. Широкополосное представление Hexbeam

Эта Диаграмма показывает производительность типичного 20м monoband широкополосного Hexbeam. Каждой ногой водителя это 219.5″ длинные и общая длина отражателя 415″». Расстояние между драйвером и отражателем советы 24″ и он построен из #16 калибр голой медной проволоки; она имеет радиус поворота 10.7 футов. Размеры были выбраны, чтобы обеспечить хороший компромисс между коэффициентом усиления и F/B и КСВ. Эта антенна будет использоваться в качестве ориентира, поскольку мы исследуем влияние различных измерений на Производительность широкополосный Hexbeam.

Первое, что мы видим, что Hexbeam меньше прямого усиления, чем у Яги, и получить падает на 1,2 дБ по всей полосе — результат, который характерен для конца-соединил провода пучками. Тем не менее, выигрыш не хуже чем 1.4 дБ (1/4 точки с) ниже Яги и мы могли подумать, что это разумная цена, чтобы заплатить за уменьшение размера.

В Hexbeam бьет Яги «руки вниз» для Ф/Б по полосе, достигнув пика в 26 дБ и никогда не опускаясь ниже 14дб. Чем больше КСВ «выдрессированный» с минимальным объемом 1,4, поднявшись на 1.7 по краям полосы. Приятной особенностью широкополосный дизайн, что позволяет разместить минимум КСВ на той же частоте, что пик Ф/Б.

За сравнительно небольшую антенну, широкополосный Hexbeam держит хорошо против Яги и ее очень хорошо сравнивает с коммерческим ВЧ мини-балки. Например, согласно данным, опубликованным Cushcraft, выигрыш 20м в MA5B составляет 3,6 dBi и его 2:1 полоса пропускания КСВ 90 кГц.

Теперь давайте рассмотрим, какие размеры широкополосного Hexbeam являются критическими, и как они влияют на ее производительность.


4. Отражатель

Зависимость отражатель

Длина рефлектора на широкополосный Hexbeam мало влияет на увеличение и пик Ф/Б, но он имеет ярко выраженный влияние на тюнинг пучка (т. е. на частотах, где она обеспечивает максимальное усиление и лучший Соотношение Ф/Б). Она также имеет некоторое влияние на КСВ, как результат соотношения водитель / отражатель меняется, но он мал по сравнению с эффектом на тюнинг.

Если мы изменим длину рефлектора на нашем опорной антенны из 411″ до 419″ в 2″ действия и сюжет, отношение F/B на каждом шаге, мы получим результаты, показанные справа. Мы видим, что для каждого 2″ увеличение длины рефлектора частота пика Ф/Б падает около 68 кГц. И потому что 2″ составляет 0,5% от общей протяженности, в то время как диапазона 68khz составляет 0,5% от центральной частоты, мы сделать вывод, что широкополосный Hexbeam тюнинг линейно зависит от отражателя Длина в размере 34KH/ на дюйм.

Путем экстраполяции можно вычислить эквивалентные числа для остальных кв диапазонах, которые полезно помнить, если вы должны настроить ваш широкополосный Hexbeam:

  • 20м — 34KHz/дюйм
  • 17м — 54KHz/дюйм
  • 15м — 73KHz/дюйм
  • 12м — 101KHz/дюйм
  • 10м — 128KHz/дюйм

Получив длина рефлектора права имеет важное значение, если HexBeam для выполнения хорошо. Это, пожалуй, наиболее важного из всех размеры антенны.


5. Водитель

Зависимость водителя

Длина каждой ноги водителя на нашем опорной антенны был изменен с 217.5″ до 221,5″ в 1″ действия; усиление и F/B и КСВ были отмечены на каждом шагу. Был незначительный эффект на увеличение, F производительности/Б, или настройки антенны, но есть ощутимый эффект на КСВ, как показано справа.

Самая короткая длина водителем (217.5″) был произведенные самой низкой КСВ; однако, принимая во внимание, что Ф производительность/Б сосредоточена в полосе, и что прямого усиления пиков ниже нижней границы диапазона, кратчайшие водитель не может быть лучшим выбором с функциональной точки зрения. Водитель 219.5″ может быть лучше выбор: он производит кривую КСВ, что лучше по центру, и его минимальное значение КСВ не неприемлемо хуже 1.43 против 1.24.

На первый взгляд может показаться странным, что этот паразитный луч имеет длину водителем, что значительно больше, чем отражатель (2 х 219.5″ против 415″). Эта кажущаяся аномалия объясняется различной формы элементы. Детальный анализ результатов моделирования показывает, что 439″ водитель собственная резонансная примерно 14.320 МГц — это 280 кГц выше в 415″ рефлектора резонанс 14.040 МГц! Что здесь важно не относительные величины, а относительные резонансные частоты.

Мы заключаем, что длина водителем менее критична, чем длина рефлектора на хорошую работу. Выбирая драйвер резонируют примерно на 2% выше по частоте, чем рефлектор результаты в хорошем соответствовать 50 Ом во всем рабочем диапазоне.

Это не случайно это тот же рефлектор/драйвер соотношение часто используется на классической Hexbeam; но в случае это антенна, потому что драйвер и отражатель такой же формы, соотношения справедливы и для длины провода.


6. Конец Интервала

Покончить с зависимостью от расстояния

Размер конечного интервала на эталонной модели был изменен от 16″ до 32″ В 4″ ступени; на каждой стадии прямого усиления, КСВ и F производительность/Б были отмечены в группе. Размер конца Расстояние немного повлияло на настройки антенны. Она оказала определенное влияние на прямого усиления, но главным удар был на пике значение F/B и, в меньшей степени, КСВ, как показано в таблицах справа.

Мы могли бы попытаться выбрать большой интервал в погоне за лучшим Пиковая производительность Ф/Б. Тем не менее:

  • Ф производительность/Б немного лучше в группе краями с большим интервалом;
  • КСВ страдает;
  • подробный анализ моделей Азимут показывает, что высокая F число/Б может быть несколько иллюзорно. В некоторых случаях они являются результатом глубокого, узкого, «насечки» в кардиоидную диаграмму, которая может быть особенно полезны в повседневной эксплуатации.

Этот шаблон кардиоида начинает развиваться с конца расстояний между 24″ и 28″. Так что если мы выбираем более «скромные» расстояние, как 24″, мы потеряем мало практической Ф/Б производительность и будет держать КСВ ниже 2:1 в группе.

Покончить с зависимостью от расстояния


7. Провода датчика

Провода датчика зависимости

Провода датчика влияет на все широкополосных Hexbeam характеристик, в определенной степени, хотя его влияние на тюнинг минимален. Толще провод улучшает прямого усиления, потому что это уменьшает потери меди; она изменяет КСВ потому что он настраивает водителя более высокой частоты, но это уменьшает пик Ф/Б, потому что это увеличивает Водитель / отражатель соединения.

Диаграмма справа показывает эффект на ж/б шагая датчик провода от #12 до #20, и мы видим снижение в пик Ф/б от 28 дБ до 25 дБ, что чем толще провод вызвало. Мы также видим что произошло незначительное изменение в настройке антенны. Это удивительный результат, потому что U-образный резонансного рефлектора относительно невосприимчив к диаметру провода — это обсуждается в провода размер и тип раздела.

Мы заключаем, что нет никаких весомых причин, чтобы использовать один провод датчика, а не другой. Выбирая тоньше остальных, таких как #16 теряет немного вперед зарабатывать, но это повышает пик Ж/Б и результаты в более светлый антенны. Если провод датчика существенно отличается от #16 используется, драйвер размеры должны быть расширены как пояснили в Размер провода и типатаким образом, чтобы сохранить КСВ характеристики.

Чтобы оставить запись, войдите в систему

Регистрация
(пока нет записей)

Продолжение.

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.