Yagi Anten Performansı Üzerinde Boom Uzunluk Etkisi

Yagi-Uda anteni, amatör radyo operatörleri, yayın mühendisleri ve ticari kablosuz sistemler tarafından yaygın olarak kullanılan bir yön radyo iletişiminin temel taşı olmaya devam ediyor. Tüm parasitik elementleri yoğunlaştırmak ve elde etmek için enerji elde etmek, direktif ve genel aralıklar için vazgeçilmez bir rol oynamaktadır.Bu makale, tasarımda fiziğin geri çekilmesini, pratik ticaret-sonuçuşları araştırıyor, radyoların tüm parasitik öğelerini sağlayan merkezi destek yapısına veriliyor.

Yagi Antenna Design'daki Boom'un Rolü

A Yagi anten, bu elemanları destekleyen yatay bir kirişden oluşur (sonunda yarı dalga dipol) parasitik elementlerle çevrilir: 2 metre bandı için bir yansıma tasarımının arkasındaki ve bir veya daha fazla yönetmenin arkasındaki bir patlamadır.

Hidetsugu Yagi ve Shintaro Uda ilk olarak 1920'lerde patlamanın gerçekleşmesi için önemli olan element uzunluğu, elde etmek ve doğrudan bir anten seçmek için ilk adımdır.TheFL]Yagi-Uda anteni Wikipedia üzerinde çizer[Dönetici).

Boom Uzunluk Nasıl Etkiler Kazanıyor

Anten kazancı, dBi (bir izotropik radyatöre) veya dBd (elpolloatif) olarak ölçüldü, ölçümleme ve daha fazla değişken sınırlama nedeniyle daha fazla değer katabilir. A uzun bir bom daha fazla yönetmene katkıda bulunabilir, her biri optimize edilmiş bir tasarımda elde edilebilir.

Patlama uzunluğu, fazlanmış dizinin aperture boyutunu etkili bir şekilde ayarlar. yaygın olarak kullanılan bir baş kuralı, her seferinde 2.5 dB ile artış gösterir, sayı sayısı uygun olarak, verilen bir boks L'ye göre en yüksek teorik kazanç elde edilir: G ⁇ 10 log10(6.5 L/ ⁇ ) d, aynı zamanda 12.Dövme işlemine ulaşılabilecek şekilde..

Tasarımcılar, karşılıklı darbeden kaçınmak için element saymak ve boklamalar dengelemek zorundadır. yönetmenler çok yakından paketlandığında, rezonans frekansı değişimi ve besleme noktası engellenmiş, ayrıntılı eşleştirme ağları gerektiren araçlar. 4nec2 ve EZNEC gibi araçlar, tasarımcıların metali kesmeden önce bu etkileşimleri modellenmesine izin verir, boom uzunluğunın verimli bir şekilde kullanılmasını sağlar.

Doğrudanlik, Beam genişlik ve Long Boom Avantajı

Doğrudanlik, radyasyon kalıbının ne kadar odaklandığını açıklar. Daha uzun bir patlama, yarı güç kirişinin daralmasını azaltır (HPBW). Örneğin, üç katlı Yagi'yi 0,5'in üzerinde bir patlama ile doğrudan bir HPBW'ye taşır.

Bu arada, dar bir kiriş, geniş bir kirişle önemsiz olabilir - ancak EME (Mobounce) veya troposferik saçlar gibi kritik bir sinyal düşüşüne neden olabilir. Ancak, kirişlerin yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte kontrollerini hedeflemek için bazı hassasiyetler artırılabilir. Bazı operatörler bile hızlayıcıları geniş bir kiriş veya hesapla takip etmek için çok uzun bir patlamaya yardımcı olabilir.

İletişim Aralığını Longer Booms ile uzatın

Aralığı verici güce, alıcı duyarlılığına, anten kazanır ve proagasyon yolunda kaybı sağlar. VHF/UHF hattı-of-görüler iletişimde, Friis iletim denklemi, antenin bir ucundaki kazanç oranını yüzde 40 oranında artırabilir. Çünkü daha uzun bomlar doğrudan artışlar elde ederler, ek güç gerektirmez - bataryaya bağlı veya lisans sınırlı operasyonlar için.

433 MHz'de tipik bir dört uygulama Yagi'yi düşünün, 10 dBi, 0,5 metre uzunluğundaki bir bağlantıya dönüşür.Ses 15element Yagi, gürültü zemininin üstünde çalışma istasyonlarına sadece dört kat artış anlamına gelir.

Saf kazanç ötesinde, daha uzun zamanlayıcı bir verimlilik geliştirir.Repektör uzunlukları kullanarak ve optimize edilmiş spacing, gelen dalganın daha fazla artışını artırmak, zayıf imzalı senaryolarda sinyal gücünü artırmak. mühendisler için telemetri bağlantıları tasarlayın, örneğin 0, GB)RSGB[FL).

Boom Material ve onun Subtle Etkileri

Patlama materyali genellikle göz ardı edilen şekillerde performans etkileyebilir. alüminyum, elementlerin hatasını önlemek için standart bir seçimdir, ancak inşaatı zorlayabilir.

Boom resonance gerçek bir konudur: Operasyon frekansında yarım dalga uzunluğundaki metalik bir patlama, parasitik radyatör olarak hareket edebilir, desen ve yüksek çözünürlükteki kazanç elde eder. Tasarımcılar genellikle elektrik sürekliliğini izole eden veya bom uzunluğu yarı dalga uzun süre boyunca kaçınır.Cam booms elektrik etkileşimi ortadan kaldırır, ancak ağırlığı azaltır ve katılığı azaltır. Çoğu amatör için, standart alüminyum tüpler için uygun bağlar sağlar.

Mekanik sertlik de önemlidir. Rüzgar yanlış elemanlarında uzun bir patlama, deseni düşürmek ve reddetmek. Yüksek performanslı antenler genellikle transuss sistemleri, iç çiftleri veya daha ağır duvar tüplerini düz tutmak için kullanır.

Pratik Ticaret-offları ve Montaj Meydanları

Açık performans avantajlarına rağmen, daha uzun boğlar gerçek dünya engellerini getiriyor. Bunlar tasarım, inşaat ve dağıtım sırasında tartılmalıdır.

  • [FONT:0)Physical boyut ve portability: Beş katlı bir 6 metre üzerinde bir patlama olabilir, büyük bir araç gerektiren ve SOTA (Summits On the Air), ağırlık ve hızlı bir montaj genellikle bom uzunluğu ve rahatlığı arasında bir uzlaşmaya zorlayabilir.
  • [FONT:0)Wind yükleme ve yapısal bütünlüğü: Patlama, büyük rüzgar kuvvetlerine anteni maruz bırakabilir. Gusty koşulları, yörüngelere veya eksperatörlere zarar verebilir. Long booms genellikle kalın küvetli, cam dış bölümler veya güçlendirilmiş alüminyum, daha fazla ağırlık daha fazla.
  • [FONT=0)Elementeks hassas:[Dönetici:[Dönetici:0) Yönetmenin müdahale veya açıdaki küçük yanlışlar kazanç ve desen bozulmasına neden olur. Jigs ve dikkatli ölçümler inşaat sırasında gereklidir. Birçok evrici, kendi hizalarını doğruluk sağlamak için inşa eder.
  • [FONT:0)Mounting and rotasyon:[Dönder:[Dönder: 1 ) Uzun zamandır Yagi, yakın yapılarla çatışmaya yol açan bir yarıçap gerektirir.Returners üzerinde mekanik yük, genellikle daha yüksek tork derecelendirmeleriyle ağır-duty modellerini gerektirir.
  • [FONT:0]Malzemelerin En İyileri: [Dönetici:0)Maliyeler Yüksek kaliteli alüminyum, paslanmaz çelik donanım ve hassas makineli paralar, kompakt tasarımları kıyasla önemli ölçüde maliyetlerinden yararlanabilir. Ticari uzun-boom Yagis birkaç yüz ila birkaç bin dolara mal olabilir.

Yüklemeciler ayrıca yerel bina kodları ve ev sahipleri arasındaki sınırlamaları da dikkate almalıdır. Kentsel ortamlarda, daha kısa bir günlük-bölgesel dipol serisi, orta-boom Yagi gibi dönen bir ayak izi ile genişleyen bir kapsama alanı sunabilir.

Optimal Boom Length Tarafından Frekans Band

Evrensel “en iyi” bom uzunluğu yoktur - işletim bandına ve amaçlanan kullanıma bağlıdır. Aşağıdaki kılavuzlar amatör ve ticari radyo çevrelerinde yaygın olarak kabul edilir.

Frequency BandTypical Boom Length RangeElement CountExpected Gain
HF (14–30 MHz)0.2λ–1λ (often 3–8 m)2–55–12 dBi
VHF (144–148 MHz)0.5λ–3λ (1–6 m)4–158–16 dBi
UHF (430–450 MHz)1λ–5λ (0.7–3.5 m)6–2210–20 dBi
SHF (2.4/5 GHz)2λ–10λ (0.25–1.2 m)10–30+14–24 dBi

Bu rakamlar, alüminyum elementlerle tipik amatör inşaat varsayıyor. Örneğin, mevcut rotacı tork ve kule alanı ile uyumlu olan bir patlama uzunluğuna sahip her biri, 3 ⁇ 'in etrafındaki bir bono uzunluğuna sahip, metali kesmeden önce etkili bir kazanç sağlıyor.

Element Spacing: Gizli Değişken

Patlama uzunluğu genel dizi eksenini ayarlarken, bireysel elementler arasındaki etkileşim ayrı, kritik bir parametredir. Düzgün olarak uzayan yönetmenler genellikle en yüksek kazanç elde eder, ancak yönetmen yayılmak, yoğun bant genişliğine veya baskıya karşı çıkabilirken, daha uzun bir patlamayla mümkün olan, yansımaya dayalı frekans aralığına aşırı bir şekilde ulaşırken.

Aynı genel bok uzunluğu için, yönetmen pozisyonları, bir sleek 10element kirişi ile 1 dB daha fazla kazanım ve farklı uzunluklarla deneye izin veren bir mediocre performansçısı sunuyor. Mekanik olarak, boom, bu hassas spacingleri rüzgar ve buz yüklemesi altında tutmak için yeterince sert olmalıdır.

Gerçek Dünya Performansı Karşılaştırmalar

Kontrollü ölçümler, daha uzun bomların avantajlarını doğrulamaktadır. Merkezi Devletler VHF Society tarafından yapılan 70 cm Yagis karşılaştırdı, bağlantı bütçe faydalarını onaylayan 2.2 ⁇ botozon antenini elde ederek 0.8 dB'ye kadar 6. uygulama antenini genişletdi.

Avrupa amatör grubu tarafından yayınlanan bir testte, zayıf imzalı SSB temaslarında 2 metre üzerinde yedi tane uygulama Yagi, yarışma istasyonlarının genellikle 14.8 dBi ölçtüğünde, ek ağırlıklara rağmen, daha zayıf sinyal eşikleri 400 km boyunca iki S-units tarafından geliştirilmiştir.

Yaygın Pitfalls Boom Uzunluk'ı uzatırken

Patlamayı basitleştirmek ve yönetmenleri eklemek her zaman performansları artırabilir. Ancak, birkaç hata bu kazanımlara karşı çıkabilir:

  • [FONT:0)Komşça etkilerini görmezden gelmek:[DÜDÜT 1:0) Daha fazla element eklemek, tahrik elemanının radyasyon direncini azaltır, genellikle 50 GU'nın altına düşer. Uygun bir eşleme ağı olmadan (gamma maçı, T-bir, ya da katlanır dipol), VSWR kabul edilemez bir güç haline gelebilir.
  • [FONT:0)Boom rezonansı:[Dönetici:[Dönetici:0) Bir metalik patlama düzgün zeminli veya ayarlanmamışsa, desene yol açan bazı tasarımları, yansıma ve yönetmenlere bağlanmak için patlama gerektirir; diğerleri belirli noktalarda yalıtım gerektirir.
  • [FONT:0)Mechanical resonance:[Dönetici:[Dönetici: 0) Long booms rüzgar tarafından heyecan verici doğal bir titreşim frekansına sahip olabilir, zamanla yorgunluk çatlaklarına yol açar. Bazı operatörler titreşimleri bastırmak için borular ekler ekliyor.
  • [FONT:0) Tek bir frekans için aşırı-optimizasyon: Çok uzun, dar bant genişliği Yagi bir frekans segmentinde zirveye çıkabilir, tekrarlayıcılar veya uydu çalışması için işe yarar sağlar, bu da çok yönlü bir operasyon için birkaç yüzde bant genişliğine izin verir.

Üretimden önce anten modelleme yazılımı bu sorunları engelleyebilir. Birçok tasarımcı açık kaynak platformları üzerinde optimize edilmiş modeller paylaşıyor, örneğin [[0)WA4FHY Yagi sayfası) özel inşaatlar için mükemmel başlangıç noktalarına hizmet ediyor.

Simülasyondan Gerçeklike

4nec2 gibi araçları kullanarak bilgisayar modellemesi, EZNEC veya HFSS, tasarımcıların metal kesmeden uzun etkileri keşfetmelerine izin verir. Simülasyonlar, konsülleri, dürtü davranışı ortaya çıkarır ve bir dizi frekansta şekillenir. ancak, modeller ideal koşullara sahiptir: sonsuz zemin uçaklar, mükemmel iletkenler ve yakın yapılar gibi gerçek dünya faktörleri, zemin iletkenliği ve buz birikimi performansı gibi.Bu nedenle, bir prototip oluşturmak ve ölçümlemek akıllıcadır.

Birçok deneyimli anten üreticisi gerçek alan güçlendirme ölçümleriyle eşleştirilmiş kazanç elde eder. Örneğin, 15.2 dBi'nin simülatörü, ohmik kayıplar ve toleranslar nedeniyle uygulamada 14.5 dBi'ye tercüme edilebilir. Bu diskrepancy bağlantı bütçeleri için gerçekçi beklentiler belirlemeye yardımcı olur.

Bakım ve Uzun Süreliliğin Uzun Bir Şekilde

Önemli bir patlama ile ilgili bir Yagi, sürekli bakım gerektirir. element-to-boom bağlantıları korozyon için kontrol edilmelidir - özellikle kıyı ortamlarda - temel. paslanmaz çelik donanım, anti-seize bileşik ile galvanic korozyonu engeller. bom kendisi düzlük için kontrol edilmelidir; buz birikiminden gelen bir e-bün patlaması kalıcı olarak yanlış elementler için, kazanılabilir.

Rotator sistemleri uzun zamanlar tarafından daha streslidir. Rotator fren ve mast yataklarının yıllık bir kontrolü pahalı hataları engelleyebilir. Uzun zamandır ayarlı dizilerin birçok operatörleri, binaları çevreleyen patlamadan önce rotasyonu durduran kilitler oluşturabilir.Son derece rüzgar bölgelerinde, anten kullanımda en az rüzgar direncin yönünde “parked” olabilir.

İhtiyacınızlarınız için Doğru Boom Uzunluk'ı seçmek

Doğru boom uzunluğu seçmek, elektrik performansı, mekanik kısıtlamalar ve bütçe arasında bir dengeleyici harekettir.Anahtar VHF/UHF operatörü yerel tekrarlayıcılar ve basit birx için, kısa bir boğda kompakt üç uygulama Yagi (0.2 ⁇ -0.5 ⁇ ) genellikle yükleme baş ağrısı olmadan daha fazla kazanır.

Üreticiler, el kirişlerinden bir metre altında değişen bom uzunluğu seçenekleri sunar. Danışmanlık saygın tedarikçiler ve kazanç elde eden uzun vadeli grafiklere sahip olmak, istenen sinyal gücü, $ 0 gibi sunan daha akıllı bir satın alma veya evlendirme projesine yardımcı olur.