Kysymys:
Kapasitiiviset hatut lanka-dipoleissa?
hotpaw2
2018-09-18 01:56:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kapasitiivisia hattuja näytetään mainostavan vaihtoehtona liikkuville pystysuorille antenneille. Yksi mainituista eduista on se, että ne voivat laajentaa SWR-kaistanleveyttä, mikä helpottaa antennin virittämistä.

Mikä voi olla kapasitiivisten hattujen käytön vaikutus, ei liikkuvaan pystysuoraan, vaan symmetrisesti langan molempiin päihin dipoli vai lyhennetty dipoli?

Koska tuulikuormitus ei ole yhtä suuri ongelma ei-mobiililanka-antenneissa, näyttää siltä, ​​että melkein minkä tahansa kokoinen kapasitiivinen hattu voi olla mahdollista käyttämällä mielivaltaisesti suuria johtavia lankalevyjä näytön materiaali (ripustettu tai lelurenkaiden sisällä jne.) Kuinka kapasitiivisten hattujen koon muuttaminen (tina-astian kannesta patio-oven kokoon) voi muuttaa antennin ominaisuuksia? (SWR, SWR-kaistanleveys, säteilynkestävyys, kuvio ja niin edelleen.)

Lisätty: Onko tuulen kuormituksen kasvun lisäksi muita haittoja? Miksi jokaisella dipolilla ei pitäisi olla pieni johtava levy (tai enemmän) lopussa?

Yksi kinkkuradioantennien perusteellisimmin tutkituista aiheista. Katso vastaukset kaikkiin näihin kysymyksiin ja paljon muuta ARRL-antennikirja-osiosta Lyhyt pystysuora antenni. Amatöörikirjallisuuden keskeinen artikkeli on Sevick, QST, maaliskuu 1973, "The W2FMI Ground-Mounted Short Vertical".
Hyvä kysymys. Toivon, että pidät hyvää vastausta, joka voi antaa tietoja. Vaikka kapasitiivisesta yläkuormasta on kirjoitettu paljon verrattuna induktiiviseen pohjakuormitukseen, vertailu täyspuoliseen aaltovaihtoehtoon ei ole jotain mitä olen nähnyt.
@BrianK1LI Suurin osa Jerry Sevickin hyvin lyhyen pystysuoran langasta oli itse kapasitiivisessa hatussa! Vuosia sitten minulla oli hänen kanssaan 40 m SSB QSO, joka käytti tätä antennia; ja sen välillä, kun kuuntelen hänen ottavan yhteyttä muihin, voin todistaa, että se toimi todella hyvin. Kapasitiivinen ylälataus on melko yleistä lyhyillä pystysuorilla, joita käytetään 160 metrin etäisyydellä (T-antenni tai käänteinen-L), ja - niin uskomattomalta kuin se saattaakin tuntua - ne voivat toimia melkein yhtä hyvin kuin täysikokoiset 120 tuuman verikaalit. Pidän tätä ajatusta dipoleihin kiehtovana.
-1
@MikeWaters: Jotkut vastaukset tähän: https://ham.stackexchange.com/questions/9826/how-low-can-a-vertical-dipole-be-mounted saattaa tarkoittaa, että matala dipoli (jopa kaksoishatulla? ) ei välttämättä säteile hyvin pystysuorana kiinteän maatason yli. Mietitkö, voisiko hattu muuttaa sitä jonkin verran ...
Tarkoitin * vaaka * ja * ei matala *, mutta olen samaa mieltä. Kommenttia muokattiin sen selventämiseksi.
PDF on puutteellinen. Huomaa, että s. 41 on jatkoa etuyhteydettömälle artikkelille.
Neljä vastused:
Chris K8NVH
2018-09-18 06:53:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kapasitiivisella päätykuormituksella "pidennetään" sähköisesti dipolia (eli viritetään se pienemmälle taajuudelle). Samanlainen kuin keskikuormitus induktorilla, mutta 3 huomattavaa eroa:

  1. Kapasitiivinen kuormitus on vähemmän häviöllistä
  2. Kapasitiivisella kuormituksella on suurempi kaistanleveys
  3. Kapasitiivinen kuormitus nostaa säteilyvastusta enemmän kuin vastaava induktiivinen kuormitus

Mahdolliset haittapuolet, muut kuin mekaaniset ongelmat, kuten tuulikuormitus: Niitä ei ole.

Miksi jokaisella dipolilla ei pitäisi olla pieni johtava levy (tai enemmän) lopussa?

Jos dipolit on jo viritetty oikealle taajuudelle, vastaisi "he eivät tarvitse sitä". Muita tapauksia ... sen kuvaaminen on vaikeaa, joten katso alla oleva vuokaavio.

dipole decision tree

Yhteenveto: Paras tapa olisi täysikokoinen, puoliaallonpituus, viritetty dipoli. Mutta jos langan pituusrajoituksia on jostain syystä, joukon "hattuja" lisääminen ei todellakaan ole järkevää.

Jos kyseessä on normaali dipoli, joka ei "tarvitse" kapasitiivista pääkuormitusta , voi vielä olla syytä lisätä pieniä "tinakannen kannet" loppuun - ja tietysti lyhentää johtoa hieman viritetyn taajuuden pitämiseksi vakiona. En voi mainita viittausta, mutta näytti sanovan, että tällaisen pienen kapasitiivisen pääkuormituksen lisääminen lisäsi hieman säteilyn kestävyyttä. Minun kaltaisille "kömpelöille" ihmisille tämä riittää kannustamaan hattujen lisäämistä kaikkiin muuten täydellisiin dipoleihini. Valitettavasti en voi mainita tätä viittausta, en muistanut optimaalista hatun kokoa, en ole varmistanut sitä itsenäisesti ja en osaa mitata säteilyvastusta.

Sanot, että "ei ole mahdollisia haittoja", ja "se on" kompromissiantenni ". Kunnioittavasti, se kuulostaa ristiriidalta. Mitä uskot eroista ja missä määrin? En tunne pätevyyttä vastata siihen täysin.
"Kompromissiantennilla" tarkoitan vain sitä, että antenni ei ole täysikokoinen dipoli. Jos se olisi täysikokoinen dipoli, ei olisi (enimmäkseen) mitään syytä lisätä kapasitanssipäät. Mutta koska puhumme hieman lyhyestä dipolista, vaihtoehdot ovat (1) korkihatut (2) induktanssikuormitus tai (3) antenniviritin. Tästä valinnasta lippiksellä ei ole haittoja muihin valintoihin verrattuna.
Lisävaikutuksia on 2, epäröin lisätä vastaukseen, koska (1) en löydä viittausta ja (2) vaikutukset ovat riittävän pieniä, jotta epäilen niiden vaikuttavan päätöksentekoprosessiin. Ensimmäinen on se, että pienet <\ I> lippalakit lisäävät hieman enemmän säteilynkestävyyttä kuin mitä langan kutistumisen vuoksi poistettiin (hyvä asia). Toinen on, että kuvio muuttuu hieman; hattuhatut ohjaavat kuviota hieman enemmän säteen suuntaan (yleensä hyvä asia).
Se ei ole kompromissiantenni verrattuna täysikokoiseen dipoliin, ellei ole mitattavaa haittapuolta. Dipoli, johon on lisätty pari pientä kapasitiivista hattua, voi olla lähes täysikokoinen, joten sitä ei pidä pitää erittäin lyhennettynä kompromissiantennina (ellei ole haittapuolta).
@hotpaw2 Riittävä, ehkä on parempi sana? Mitä yritän ilmaista, onko tehtävä päätös: "Pitäisikö minun tehdä johdot hieman pidemmiksi?" vs "pitäisikö minun tehdä hattu hieman isompi?" Yleensä "johto vähän pidempään" antaa parempia tuloksia. (Tämä EI SAA olla totta, kun sanotaan, että 95% langan täydellisestä pituudesta on, mutta en usko, että tilanteesta keskustellaan ja ero on silti hienovarainen.) Etsin sitä muuta viittausta kovemmin ja muokkaan tätä vastausta tarkkuus. Ehdotuksia "kompromissiantennin" korvaamiseksi kannustetaan ja pidetään tervetulleina :-)
Glenn W9IQ
2018-09-18 07:50:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lyhennetyssä antennissa käytetty kapasitanssihattu ($ \ le $ 1/8 λ pystysuorille ja $ \ le $ 1/4 λ dipoleille) muuntaa suurimmaksi osaksi kolmion muotoisen virranjaon syöttöpisteen suurimmalla virralla tasaisempi virranjako tai vaihtoehtoisesti se vähentää huippuvirtaa antennielementissä. Tällä on seuraavat vaikutukset:

1.) Antennin R r (säteilynkestävyys) nostaminen ja parantaa siten antennin tehokkuutta.

2.) Se auttaa neutralisoimaan lyhennetyn antennin luontaisen kapasitiivisen reaktanssin ja tekee siten antennin sovittamisen syöttölinjaan helpommaksi.

Kuten kaikki lyhennetyt antennit, myös antennin kaistanleveys on tyypillisesti pienempi kuin antennin "täysikokoinen" versio. Mutta hattu yleensä laajentaa kaistanleveyttä verrattuna muihin antennin sovitusmenetelmiin.

Kapasiteettihattujen käsite dipoleilla ei ole uusi. Tässä on kuva DX Engineeringin kaupallisesta dipolista. Huomaa selvästi näkyvät vaijerihatut:

enter image description here

Tässä on valokuva DJ0IP: sta, jossa näkyy hänen 40 metrin korkki dipoli hämähäkkipalkinsa alapuolella:

enter image description here

Klassinen mallinnusmenetelmä on antennin (tai dipolin tapauksessa kummankin jalan) käsittely ) avoimena siirtolinjana antennin (tai jalan) impedanssin suuruuden laskemiseksi. Lasketaan myös antennin (tai jalan) aallonpituuden aste. Nämä arvot antavat reaktanssin, jota tarvitaan antennielementin "puuttuvien asteiden" muodostamiseen. Lopuksi lasketaan kapasitanssihatussa vaadittu kapasitiivinen reaktanssi. Seuraavaa avoimen tai oikosuljetun voimajohdon yleistä reaktanssikäyrää käytetään tarvittavan reaktanssin laskemiseen puuttuvien asteiden perusteella:

enter image description here

lähde: QST, syyskuu 1978, Pystysuoran antennin suunnittelu, Walter Schulz, K3OQF

Yllä olevan kaavion tarkastus osoittaa, että jos elementin pituus on täysi 90 ° (1/4 aallonpituutta), siirtolinjan vaikutus muuttaa avoimen pään äärettömän impedanssin lähes nollaimpedanssiksi (lähellä nollaa) reaktanssi) vastakkaisessa päässä. Minkä tahansa välisen sähköpituuden kohdalla kuvataan kapasitiivisen reaktanssin suhde impedanssiin. Jos antenni on rakenteeltaan yksinkertainen, impedanssilaskin, kuten https://chemandy.com/calculators/round-wire-impedance-calculator.htm, voi osoittautua riittäväksi määrittämään impedanssin alkuperäinen suuruus lanka. Yleisesti käytetty kaava impedanssin suuruuden laskemiseen on:

$$ Z_ {MAG} = 60 (ln \ left (\ frac {2L} {r} \ right) -1) \ tag 1 $$

missä L on antennin tai dipolin jalan pituus ja r on johtimen säde, molemmissa samoissa yksiköissä.

Kapasitiivisen hatun kapasitanssi voi olla arvioitu:

$$ C_ {pF} \ approx0.89D \ tag 2 $$

jossa D on kapasitanssihatun halkaisija tuumina.

Yhtälö 2 on kohtuullinen approksimaatio levyille, silmille tai luurankoelementeille (esim. Kehällä olevalla langalla varustetuille pinnoille) rakennettujen pyöreiden kapasitanssimyssien kanssa. On tärkeää, että kapasitanssisuojuksen säde on <0,1 aallonpituutta, jotta hatusta ei tule säteilevä elementti pikemminkin kuin tiukasti kondensaattori antennin päässä.

Kapasitiivinen reaktanssi hatun ohmina saadaan kapasitiivisen reaktanssin vakiokaavalla:

$$ X_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ tag 3 $$

jossa f on taajuus hertseinä ja C on kapasitanssi faradeissa.

Kiitos lisäämästäsi "On tärkeää, että kapasitanssihatun säde on <0,1 aallonpituutta, jotta hatusta ei tule pikemminkin säteilevä elementti kuin tiukasti kondensaattori antennin päässä (päissä)." Jos säde olisi liian suuri, luulisin, että liian suuri teho haihtuisi antennissa (ja ehkä jopa ilman dielektrisessä, mutta epäilen sitä!). Mitä todella tapahtuisi?
Jerryn artikkeli osoittaa, että kun pääelementti on lyhennetty tietyn pisteen yli, sen ja kapasitiivisen hatun väliin on lisättävä latauskäämi. (Hänen 40 metrin antenni oli vain kuusi jalkaa korkea!) Oletan, että sama pätee hyvin lyhyeen dipoliin.
@MikeWaters En odottaisi suurta tehohäviötä ilman dielektrisessä, paitsi jos kosteuspitoisuus tai epäpuhtaudet ovat korkeat.
@MikeWaters Mitä tulee latauskäämin lisäämiseen hyvin lyhyelle antennille, epäilen, että tällä on enemmän tekemistä sen ongelman kanssa, että et voi saavuttaa riittävää kapasitanssia millään käytännöllisellä hatulla tarvittavien asteiden muodostamiseksi, joten tarvitaan myös induktori.
@MikeWaters Luulisin, että "liian suuren" kapasitiivisen hatun merkittävin vaikutus on se, että se ei enää täyttäisi "dipolin" tai "kapasitiivisen hatun" määritelmää. Erityisesti vakiovirran olettaminen koko hatussa lakkaa olemasta hyväksyttävä yksinkertaistaminen, joten antennin mallin on oltava monimutkaisempi kuin yksinkertainen dipoli, jos tulosten halutaan pysyvän tarkkoina.
@PhilFrost-W8II Olen samaa mieltä, Phil. Näyte "A" on käännetty L. Vaakasuoraa osaa kutsutaan usein kapasiteettihatuksi - selvästi se säteilee.
Richard Fry
2018-09-19 19:09:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tarkemmin sanottuna lineaarisen, 1/2 aallonpituuden pituisen, keskitetysti syötetyn, täydellisen dipolin vapaa tila, kaukakenttä direktiivisyys vaihtelee siitä "äärettömän pienestä", lineaarisesta, keskeltä syötetystä, täydellisestä dipolista vain noin 0,4 dB.

Kuitenkin näiden kokoonpanojen voitto riippuu säteilynkestävyyden suhde säteilyresistanssin summaan kaikkien muiden antennijärjestelmässä olevien lämpöä hajauttavien, ohmisten häviöiden kanssa. ansoja ja / tai "kapasitanssimyssyt", joissa on sähköisesti lyhyet säteilevät johtimet - mikä järjestelmän vahvistus voi pienentyä monilla desibeleillä verrattuna käytettäessä "täysikokoista" kuormittamatonta patteria.

[Viite: Antennit, 3. painos, Kraus / Marhefka, s. 23–26].

Mielenkiintoista, koska muutamat muut lähteet näyttävät viittaavan siihen, että pienet kapasitiiviset hatut (lähellä täysikokoisia dipoleja) pienemmät resistiiviset menettävät ja / tai lisäävät säteilynkestävyyttä verrattuna ihanteelliseen lanka-dipoliin. Onko siellä kenties ylityskohtaa?
user14067
2019-01-24 10:10:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Asensin 40 metrin dipolin, ja pihallani oli juuri tarpeeksi tilaa. Leikkain sen pituuteen kaavan mukaan, joten resonanssin olisi pitänyt olla lähellä ... Käytin 12-mittarista eristettyä johtoa. Testinä asensin 4 x 18 tuuman lankasäteitä molempiin päihin nähdäkseen vaikutuksen. Antennianalysaattorin avulla olin yllättynyt nähdessäni, että resonanssi laski noin 6.200 mhz: ssä. Korvasin 4 improvisoitua lankaradiaalia suuremmilla teräslangalla tehdyillä 3-lehtisen apilanmuotoisilla hattuilla, kiinnitin korkki hattuun lankaan käyttämällä jaettuja mutteriliittimiä ja juotin dipolin päät hattuun. Dipoli resonoi jonnekin ylemmällä 5 MHz: n alueella. Sitten lyhensin johtoa keskeltä, jotta se olisi lähellä resonanssia 40 metrillä. Tällä hetkellä antenni resonoi noin 7,350 mhz: n alueella, SWR on 1,2 / 1,3 @ R = 50 ohmia. Kun olen leikannut sitä hieman, dipolin pitäisi olla oikeassa. Ensimmäisessä kontaktissani henkilöön, jonka kanssa olin puhunut aiemmin, hän oli yllättynyt siitä, että tulin nyt yli 25-vuotiaaksi yli…. Dipolini kokonaispituus hattuineen on nyt noin 50'ish ft. Lippalakkien koko ja muoto määrää dipolin lopullisen pituuden. Ilman ajattelevia kondensaattorihattuja, kokoa, muotoa tai yhtälöitä jne. ... kokeile vain. Sanoisin, että kondensaattorihattujen käyttö ei millään tavalla tule kompromissiksi signaalille millään tavalla, jos sellaista on, se todennäköisesti parantaa huomattavasti dipolin tehokkuutta.

Ystävällisin terveisin, ReneVE6DAY



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 4.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...