כיצד לחשב את אורך האלמנט האופטימלי עבור יאגיאנטנה שלך

עיצוב יאגי אנטנה: מדוע אורך החומר

אנטנה של יאגי-וודה היא מערך מקבילה המרכז את אנרגיית הרדיו בכיוון אחד, תוך דחיית אותות מאחור.העיצוב משתמש בשלושה סוגים של אלמנטים: FLT:0 מונע אלמנטFLT:1 המחובר למזינה, AFLT:2;2;2;reflectorFLT 3: 3 מאחוריה, ואחד או יותר מ- 4FLTs:

האלמנט המניע הוא המרכיב היחיד המחובר ישירות למדר או למקלט שלך.המשקל, לחתוך יותר מהגורם המניע, מבטל קרינה בפני האחורי.מנהלים, קצר יותר בהדרגה ככל שהם מרחיבים קדימה, להתמקד באנרגיה קדימה.כאשר מכוונים כראוי, זרמים בדירקטוריון lag מאחורי האלמנט המניע, יצירת התערבות קונסטרוקטיבית קדימה והרסנית מאחורי מערכת יחסים זו מסבירה גם שגיאה 1 מ"מ על גבי 2 מטר יכול לעבור על ידי מספר מגה-ידי מהפך.

השגת אורך אלמנט דורש הבנה אורכי גל, חשבונאות עבור עובי מוליך וחומרים בום, ולאחר תהליך כוונון שיטתי.מדריך זה עובר בכל שלב, חישובים בסיסיים ועד כוונון שדה סופי.

החל מ- Wavelength

כל אורך האלמנט של יאגי הם שבריר של אורך הגל החופשי בתדירות היעד שלך.היחסים הבסיסיים הם:

(ב) λ (metres) = 300 / f (MHz) 1

300 הקבועים מגיעים ממהירות האור במיליוני מטרים לשנייה.עבור להקת החובבים 2metre, שמרכזה 145 מהרץ:

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור 70 ס"מ ב 435 MHz: λ=300 / 435 ⁇ 0.690 מ 'A 915 MHz ISM-band אנטנה נותן λ ⁇ 0.328 מ 'תמיד להשתמש בתדירות המרכז המדויקת שאתה מתכוון לפעול, כי שיעור התדירות של 1% משנה את אורך האלמנטים באופן בלתי צפוי.

מציאות של Velocity Factor

אורך גל חופשי-מרחבי מניח ואקום.באוויר ההבדל הוא רשלני, אבל כאשר אלמנטים עוברים דרך חומרים מסולקים או מצופים, אורך חשמלי יעיל משתנה.בקושי aluminium מוטות באוויר הם הצפוי ביותר.אם אתה משתמש ציפוי חוט או ציפויים דיאלקטריים, מצפה לגורם מהירות של 0.95 ל-0 - כלומר אלמנטים פיזיים צריכים להיות קצרים יותר מאשר חישובים חופשיים.

בוממות מתכת יוצרות אפקטים נוספים.כאשר אלמנטים עוברים דרך בום מתכת ללא בידוד, הבום פועל כעומס קיבולי, קיצור אורך החשמל. הרבה בנאים להוסיף תיקון בום של 0.5 עד 1 מ"מ למילימטר של קוטר באורך הפיזי. A 25 מ"מ בום מרובע עשוי לדרוש תוספת של 10-15 מ"מ לכל רכיב לפני הזינוק.

חישוב האלמנט הדחוף

האלמנט המונע מתנהג כמו dipole למחצה גלים. בחלל חופשי, מדד dipole resonant 0.5λ, אבל גורמים בעולם האמיתי כמו עובי מנצח ואפקטי קצה לקצר אותו.הנוסחאות המעשיות משתמשות בגורם מהירות k, בדרך כלל 0.95 עבור אלומיניום חשוף:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

במ"מ, הנוסחה המסורתית היא L= 142.5 / f (MHz), שכבר מהווה השפעות סופיות בחוט עבה סביר.

האלמנט המונע יכול להיות דיפול פשוט, dipole מקופל (התרחשות ל-300 ⁇ עבור התאמה קלה יותר עם 4:1 balun), או dipole gamma-matched dipoles להשתמש באותה הנוסחה חצי גלית אבל דורש כוונון את המגמגמים המתאימים. בנה את האלמנט הראשון המונע, למדוד את האנטנה שלו עם מנתח, ולאחר מכן לחתוך את האלמנטים קפסטי בהתאם.

תוצאות Diameter

מוליכים מקלעים Q ולהרחיב רוחב פס, אבל הם גם לקצר את אורך resonant. A 145 MHz dipole שנעשו מ 12 מ"מ aluminium אמבטיות עשוי למדוד 1.92 מטרים במקום 1.97 מטרים.שיפור רוחב הפס שווה את המאמץ הנוסף חישוב - יאגי עם 12 מ"מ אלמנטים עשוי לכסות פעמיים את טווח התדר של אחד בנוי עם 3 מ"מ.

(הופנה מהדף EZNECFLT:1 ו-(FLT:24NEC2FLT 3: 3) משלב תיקונים בקוטר באופן אוטומטי.ה- ARRL מספק משאבים עיצוביים, גנרטורים מקוונים כמו FLT:4K4HCG של Yagi DesignerFLT:5 לתת ממדים מהירים כמו הערכות ראשונות, ולאחר מכן עם סימולציה.

קביעת הרהורים

המשקף יושב מאחורי האלמנט המונע, לחתוך 3–5% יותר זמן. עבור חוט דק, להתחיל בערך 0.503 λ ל- 0.51 λ. at 145 MHz:

0.503 λ = 1.040 מטר
0.510 λ = 1.055 מטרים
0.520 λ = 1.076 מטרים

ספיגה בין רפלקציה לבין אלמנט המונע בדרך כלל נע בין 0.15 ל- 0.2λ.סגור מעליות ספיגה מעצורים ולהגדיל את הטעינה; ספיגה רחבה יותר מפחיתה את אורך אינטראקציה. מכוונן תוך צפייה ביחס הקדמי-ל-back--- רוב הבנאים מתחילים ב-0.505 λ ו- 3 מ"מ ב 1-2 מ"מ במרווחים עד לאות אחוריות בתדר העיצוב.

טעות נפוצה היא להפוך את המשקף ארוך מדי, אשר דוחף את הדלפק הקדמי-לחזור נמוך יותר בתדירות ולהפחית את הרווח קדימה. A רפקור או מעשים קצרים מדי כמו מנהל שני, מטלטלטלת ישירות.עם בום מתכת ואלמנטים מוכלים, להוסיף את תיקון הפריחה לפני שטרישוטף.בצע מטאטא רפיח: 3 מ"מ בשני שלבים ורשום את היחס הקדמי-ל-ב- כאשר אתה רואה אורך ברור ל- 325;

מנכ"ל

מנהלים נחתכים קצרים יותר מהגורם המניע.רצף התחלה טיפוסי:

(ב) ⁇ (ב"ג:0) ,1 ,364 λ λ (עבור 145 מ"ג: 0.941 מטרים)
(ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"א)
(ב) 0.435 λ
(ב) 0.425 λ

ערכים אלה משתנים עם תיקון בום. A מוליך על בום מתכת מתנהג כאילו יותר חשמל בגלל שפע של בום.כלל אצבע: להוסיף בערך 0.002λ עבור כל 0.01 של תיקון קוטר.

הבמאי טונינג הוא יותר סלחני מאשר רפטינג - עלייה בפסגות רחבות - אבל משחק אימפולסיבית הוא רגיש.אם מנהל הוא קצר מדי, מונע אלמנט resonance עובר למעלה ו- VSWR עולה. הרצף המעשי: להגדיר את המשקף, להוסיף את הבמאי הראשון, לבדוק מחדש.אם VSWR מינימום נע מעל תדירות היעד שלך, להאריך את הבמאי; אם למטה, לקצר את כל מושכות נוספת, ואז לשחזר את כל אחד מהם מחדש, ואז לשחזר את כל אחד מהם מחדש, ואז לשחזר את כל אחד מהם.

ספיגה ואפקטים שלה

אורך האלמנט לבדו אינו מבטיח ביצועים. ספיגה היא קריטית באותה מידה:

השתקפות של אלמנט מונע: 0.15 λ ל-0.25
רכיב Driven למנהל הראשון: 0.1 λ
מנהל: 0.15 λ עד 0.25 λ

Wider ספיגה את אורך הפריחה ונותן מעט גבוה יותר עלות של כיכרות צד. Narrower ספאcing להפחית את עומס הרוח אבל עשוי צר רוחב פס וירידה אימפולסים.

ספיגה גם משפיעה על דחיית קלט.אם יאגי שלך מראה טוב VSWR dip אבל נקודת הזנה מונעת הרבה מ 50 ⁇ , להתאים את רפלקטור-לה המונע הראשון.הגדלת ספיגה זו מעלה חוסר יכולת; מורידה אותו.מנהל ספאק יש השפעות משניות אבל עוזר רוחב פס דק.

פיתוח מעשי

אין חישוב מחליף את הכוונון האמפירי.זרימת העבודה הזו הוכיחה אמינה עבור בנינים משרים:

(FLT:0) חומרי בחירה: FLT:1 (ה) בחר תדר מרכז וחומר אלמנט - 6061-T6 אלומיניום הוא איזון טוב של כוח והתנהלות לשימוש חיצוני.
(FLT:0) ,Calculate אורכות תיאורטיות: FLT:1 מתחיל מאורך גל חופשי ושברירי אלמנט. החל 0.95 גורם מהירות עבור מנצחים דקים, 0.92–0.93 עבור צינורות עבים.
(FLT:0Build the left key: FLT:1 Aהתאספו עם רשת התאמה, על בום. Measure resonant תדירות עם מנתח אנטנה.Tm סימטרי עד VSWR dips בתדירות היעד.
(FLT:0)Add the Reflector:FLT:1 Install atdesign in דחוס ללא דירקטורים. Measure Pattern על ידי הליכה מקור אות מאחורי האנטנה.כוונון אורך רפלקטור עד שיאי דחייה אחוריים בתדר עיצוב. A שדה סטרנגת מטר או S-מטר על המקלט פועל עבור השוואות יחסיות אם מנתח ספקטרום אינו זמין.
(FLT:0) מנהלים אחד על ידי אחד:FreaLT:1) הוסף הבמאי הראשון, למדוד את הדחף ואת התבנית, טרים כנדרש.הוספת מנהל שני, לחזור על כל אלמנט parasitic מעט מושך חזרות אלמנט מונע.המנהל הסופי עשוי צריך ±3 מ"מ של התאמה.חשב באמצעות צ'יישו חי עבור בדיקת VSWR.
(FLT:0) בדיקת אי-ציות כללית: FLT:1; A היטב-tuned Yagi מציג 50 ⁇ (או 200 ⁇ עם 4:1 balun) אם עכבות הוא נמוך, להגדיל את הבמאי ספיגה או להפחית את ספיגה; אם גבוה, לעשות את השינוי הפוך.
(FLT:0) Weatherהוכחה: 1FLT (פעם מכוונן, ברגים מאובטחים, להשתמש תרכובת אנטי חמצון על מפרקי אלומיניום, וליישם סיליקון דיאלקטרי גרר לזרזים.

שימוש ב- Simulation Software

חישוב ידני מלמד את היסודות, אך עיצוב רב-התכליתי יאגי נהנה מאוד ממודלים ממוחשבים. EZNECIRFLT:1 ו-FLT:24NEC2FLT:3 הם סטנדרטים בתעשייה.הם נותנים לך להזין את התיאום, קוטרים וחומרים, ואז סימולציה, יחס מלפני-ל-ל-נגד, מניעת, ודפוסי קרינה ואופטימיים יכולים באופן אוטומטי לארוך.

מחשבים מקוונים מספקים ממדים מהירים החלים.ה-FLT:0K4HCG Yagi DesignerFigph:1 הוא בחירה פופולרית. השתמש בהם עבור עיצובים ראשונים, ולאחר מכן לאמת עם סימולטור 3D מלא. עבור מיקרוגל Yagis (2.4 GHz Wi-Fi), אורך פיזי יורד בקנה מידה מ"מ, ביצוע דיוק מכני.

בעת שימוש בתוכנה, בדוק את הגדרת המטוס הקרקעי.מרבית דגמי NEC-2 מניחים חלל חופשי, המתאים לתכנון ראשוני.אימות סופי צריך לכלול מודל נדלן בגובה הצפה של עלייה.מכום מהחלל החופשי לחשבון אפקטים קרקעיים בדרך כלל דורש לקצר את כל האלמנטים על ידי 0.5-1.5% בהתאם לגובה.

להקות ו- Multi-Band Considerations

יאגי יחיד הוא צר מטבעו, מתאים רוחב פס 2–3%.עבור כיסוי רחב יותר (14448 MHz), אלמנטים עבה. כמה עיצובים להשתמש במאים לכודים או אלמנטים מונעים על ידי רב-3%, אבל יהידים לכודים דורשים כוונון קפדני. עבור רוב הפרויקטים של מבשלות הבית, band יחיד-י עם רווח מתון הוא הבחירה הפרגמטית.

עבור ניתוח 2-metre על פני פיזור פשוטקס וחזרה, עיצוב עבור 146 MHz תדירות מרכז עם 8-10 מ"מ אלמנטים קוטר. רוחב הפס וכתוצאה מכך יכסה 144-148 MHz בנוחות.עבור מצבי פס צר כמו SSB או CW, אופטימיזציה לתדירות אחת ולקבל 1.5:1 VSWR בשוליים של הלהקה - מקובל לחלוטין עבור רוב הטראנסיביים.

דוגמה אמיתית: 2Metre 5Element Yagi

בואו לעבור עיצוב מעשי עבור 145.0 MHz באמצעות 6 מ"מ מוטות אלומיניום על פריחה מתכת מרובע 25 מ"מ עם מבודדים דרך בוזמים (גורם לערים 0.97). Free-space λ= 2.069 מטרים.

רכיב כונן (דפלה כפולה): אורך ההתחלה = 0.97 × 0.5λ= 1.003 מטרים בצד, לולאה כוללת - 2.006 מטרים. אורך Stub בדרך כלל 0.02λ ל 0.04λ עם נפיחות קצרה עבור כוונון.
הרהורים: 0.503λ × 0.97 = 1.010 מטרים, בתוספת תיקון של 12 מ"מ = 1.022 מטרים.
מנהל 1: 0.455 × 0.97 = 0.914 מטרים + 12 מ"מ = 0.926 מטרים.
מנהל 2: 0.445 × 0.97 = 0.894 מטר + 12 מ"מ = 0.906 מטרים.
מנהל 3: 0.435 λ × 0.97 = 0.874 מטרים + 12 מ"מ = 0.886 מטרים.

ספיגה: רפלקטור- מונע = 0.2λ (0.414 מ'), מונע-D1=0.15λ (0.310 מ'), D1-D2=0.2=0.2=0.D3= 0.3 λ (0.621 מ') הם ערכים מתחילים - סימולציה ראשונה, ולאחר מכן 3m בטווח בדיקה שדה פתוח.

השפעות קרקעיות וקידוד

כל חישובים מהחלל החופשי משתנים כאשר אתה עולה את האנטנה ליד הקרקע. השתקפות הקרקע משנה דפוס גובה ואימפולסיבית. Vertlyקוט מקוטב Yagis עם אדמה, שינוי אלמנט resonance. להעלות את האנטנה לפחות 1λ מעל הקרקע ו- re-tune.

Stacking two Yagis - קולני או רחב - דורש רתמה ממצה כי תלוי אלמנט הדגשה, ביצוע דיוק אורך אפילו יותר קריטי. Collinear ערימה בדרך כלל משתמשת ספיגה אנכית של 1 λ ל 1.5. λ ערימה על ידי ערימה אחורית משתמשת ספיגה אופקית של 0.5 λ עד 1λ ⁇ ⁇ ⁇ יש אורך חשמל שווה לכל אנטנה אם אורך שונה בין אגן יאגי, 000 כדי רתום כדי רתום כדי â â â â â â â â â ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â â â â â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ â â ¢ â â â â â ⁇ ⁇ â â ⁇ â ⁇ ⁇ â â ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ â â ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בעיות נפוצות ופתרונות

אפילו בעלי ניסיון נתקלים בבעיות.כאן הן בעיות תכופות:

(ב) [15] ,ההסבר נמוך מדי: 1FLT:1 כל האלמנטים הם ככל הנראה ארוכים מדי. טרים ב 1–2% ובדיקה מחדש.
(FLT:0) ,Impedance רחוק מ 50 ⁇ :03:03: ⁇ 1) , ספא לא נכון הוא הסיבה הרגילה.כוונו משחתתתת שומן ראשונה, ולאחר מכן הבמאי ספיגה.
(FLT:0) יחס החזית-ל-back-back:03: ⁇ 1) אורך רפלקציה לא נכון או ספיגה.בנוסף לאסימטריה בסיסית – 2 מ"מ הבדל בין שמאל ושמאל יכול למזער את התבנית. השתמש במלצר כדי לאמת טריזציות סימטריות.
(ב) ,0) ,Narrow רוחב פס: 1FLT:1 השתמש באלמנטים עבה יותר אם שינוי קוטר משמרת חזרה, חישוב אורך עם הקוטר החדש.
(ב) ⁇ :0) ⁇ : (ב) ⁇ (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כלים וחומרים

חיתוך עדיפות צריכה מדד טוב, האקרים מעומקים, וכלי מגרה.מארק עם חדי אבל לחתוך 1-2 מ"מ מחוץ לקו וקובץ עד הסוף.לעולם לא טרים שני הצדדים בו זמנית ללא מדידה. עבור להקות UHF ומיקרוגל, מטלפן דיגיטלי הוא חיוני.תמיד להשתמש ב- balun או Pawsey הנוכחי על האלמנט למנוע תנודות נפוצות ואפקטים משותפים כאשר מתגבשים את התבנית SWxipxipxiper הוא חיוני.

עבור מתקנים חיצוניים, השתמש בחומרה פלדה אל-חלד ואגוזים מנעול ניילון. Apply Noalox או אנטי-חמצן דומה למפרקי אלומיניום. Brace the בום כראוי למשקל האלמנט - 10element 2-metre Yagi יוצר עומס רוח משמעותי. השתמש רוטטור מדורג לפחות 1.5 פעמים הרוח מחושבת מומנט.

מחשבות אחרונות

אורך אלמנט Yagi בא הבנה אורכי גל, לזהות את התפקיד של כל אלמנט, ולאחר תהליך כוונון שיטתי.נוסחאות הזרע - 0.5λ, 0.52λ, 0.45λ - לתת לך נקודת התחלה, אבל ממדים אופטימליים יוצאים מן אותות דוגמנות ומדידה התאמות מקודמות.