Смоделированная в этой статье антенна yagi довольно проста в строительстве, поскольку она использует перевёрнутые V-образные элементы. Для неё потребуется только одна опора — для стрелы. Концы антенны привязаны к наземным опорам с помощью верёвок от концов элементов до точки привязки.
Модель идентична дипольной решётке, за исключением изгиба элементов в их центрах. Автор установил внутренний угол на 120°, а центры элементов на высоте 20 метров над средним грунтом.
Симметрия является критически важной для производительности решётки. Углы элементов должны быть равными — это важнее, чем точное соблюдение угла в 120° — и оставаться параллельными друг другу и ортогональными к стреле. Это требует некоторой осторожности при выборе точек крепления. Также важно использовать высококачественные концевые изоляторы для элементов, а не просто привязывать трос непосредственно к концам провода. То, что может быть приемлемо в одноэлементной антенне, может разрушить производительность решётки.
Сама конструкция довольно проста. Сначала был взят опорный диполь (смоделированный EZNEC) и согнут в перевёрнутую V-образную форму с внутренним углом 120°. Затем было проведено измерение КСВ для поиска резонансной частоты. Изгиб элементов таким образом повышает частоту, на которой реактивное сопротивление антенны равно 0.
Резонансная частота выросла на 1,27%. Для небольших процентных изменений (менее 10%) достаточно просто изменить длину антенны на ту же величину. В этом случае ноги V-образной формы были увеличены примерно на 1,27% (округлено до ближайшего сантиметра), что сместило резонансную частоту обратно к той, которая была у исходного диполя.
Целью этого было избежать длительной процедуры перенастройки для Yagi, которая осложняется 3 метрами лестничной линии, идущей от распределительной коробки к каждому элементу. Используя обоснованное предположение относительно влияния фиксированной длины лестничной линии на общий резонанс элемента, было продолжено добавление по 1% к каждому плечу элемента, прежде чем сгибать их в перевёрнутые V-образные формы. Масштабирование элементов в EZNEC — это то, чего автор предпочитает избегать, поскольку это может быть сложно или, по крайней мере, капризно.
Вот развёртка КСВ, которая получена с помощью этой простой процедуры.
Кривая КСВ почти идентична предполагаемой.
Совпадение хорошее, но недостаточное. Нам нужно посмотреть на производительность Yagi. Вопросы, на которые нужно ответить: находятся ли частоты максимального усиления и F/B в правильных положениях, и как производительность сравнивается с Yagi, сделанной ранее из дипольных элементов?
Чтобы сделать сравнение простым, графики производительности для дипольной Yagi (сделанной ранее) и перевёрнутой V-образной Yagi размещены рядом друг с другом. Должно быть очевидно, что они очень похожи, с некоторыми важными различиями.
Обратите внимание, что все показатели усиления и F/B, опять же, приведены под углом места 10°, а не под углом максимального излучения. Этот угол выбран, потому что это хорошее срединное значение для DX-путей.
- Несмотря на одинаковую кривую КСВ, частоты максимального усиления и F/B ниже примерно на 25 кГц.
- Кривая F/B, за исключением сдвига частоты, почти идентична.
- Максимальное усиление ниже примерно на -1 дБ. Это ожидаемо. Однако полоса пропускания усиления более острая; усиление падает быстрее на более высоких частотах. Например, на частоте 7,2 МГц усиление составляет -1,4 дБ по сравнению с дипольной проволочной антенной Yagi. Это может быть трудно различить на графике.
- Усиление по сравнению с эталонной перевёрнутой V-образной антенной сопоставимо с усилением дипольной антенны Yagi по сравнению с эталонным диполем. Эталонная перевёрнутая V-образная антенна составляет примерно -1,6 дБ по сравнению с эталонным диполем.
Различия в усилении в значительной степени объясняются разницей в высотах средних значений тока для эталонных антенн и Yagi. Есть исключение в точке максимального усиления, где усиление перевёрнутой V-образной антенны лучше среднего значения -1,5 дБ на 0,5 дБ. Причина этого неизвестна.
Конечно, высота среднего тока отвечает за разницу в усилении при малых углах. Угол возвышения максимальных усилений опорного диполя и перевёрнутой V-образной антенны на высоте вершины 20 метров составляет 30° и 32° соответственно. Однако для дипольной антенны Yagi и перевёрнутой V-образной антенны Yagi эти углы составляют 28° и 29° соответственно.
Yagi получает своё усиление за счёт сужения главного лепестка как по азимуту, так и по углу места. Таким образом, Yagi на той же высоте, что и диполь, концентрирует больше своей энергии на меньших углах. Это улучшает производительность DX (малый угол) по сравнению с не-DX QRM (большие углы) в направлении, куда указывает луч.
Последним действием с этой моделью была попытка поднять частоты максимального усиления и F/B обратно туда, где хотелось (такие же, как у дипольной антенны Yagi). Хотя влияние понижения этих частот на 25 кГц не является серьёзным недостатком, было интересно, насколько сложной будет настройка. Эти параметры настроились, при укорочении длины отражателя на 6 см, с 1,12 до 1,06 метра.
К сожалению, это изменило (вышеуказанную) идеальную кривую КСВ, сместив минимальную точку КСВ выше на 20 кГц. Настройка отражателя изменяет резонанс решётки в том же направлении. Хотя это и незначительно, КСВ в нижней части диапазона вырос до 2,1, что может быть проблемой для некоторых передатчиков. Отрегулировав длину бета-согласующего отражателя, стало возможным смещение резонанса почти туда, где он был раньше. Однако это простое действие не изменило КСВ на частоте 7,0 МГц.
Потребуется ещё более полная процедура настройки антенны для желающих построить. Эта антенна, возможно, стоит усилий по её детальной настройке.
P.S. Длина элементов меньше, чем у диполя (или Inverted «V»). Их длина составляет всего 17,7 метра, а не 20,2 метра, как у эталонного диполя, изготовленного из того же провода.
VE3VN
