ANTENY_UKF.pdf

A N T E N Y U K F - INNE SPOJRZENIE

SP7DCS;SP6GWB

CHARAKTERYSTYKA PROMIENIOWANIA I ZYSK ANTENY.

Przy wyborze anteny do pracy w pasmach UKF często nie zdajemy sobie

sprawy z jej parametrw i podczas przeprowadzania qso oczekujemy więcej niż

jest to możliwe . A przecież antena jest najważniejszym elementem systemu

nadawczo-odbiorczego i powinniśmy jej poświęcić najwięcej uwagi.

Na samym początku musimy podjąć decyzję jaki rodzaj propagacji będzie

preferowany . Inaczej projektuje się anteny wyczynowe np. służące do EME, a

jeszcze inaczej do przeprowadzania łączności via AURORA, MS, ES lub do

zawodw . Jeżeli chcemy uzyskiwać wyniki na wysokim poziomie to musimy

dokonywać wyboru i stosować własciwe konstrukcje specjalnie zaprojektowane

do realizacji wyznaczonego celu.

Ponieważ o antenach ukazało się kilka bardzo dobrze napisanych opracowań

informacje o podstawowych parametrach zostaną pominięte. Powszechnie

wiadomo, że wiara we własną antenę czyni cuda i jej zysk kierunkowy zwiększa

się o á3dBÑ hi!.

I tak antena jako źrdło promieniowania fal elektromagnetycznych wysyła

energię lub gdy odbiera indukuje ją w postaci prądw w.cz. nie jednakowo w

rżnych kierunkach.

Graficznym odzwierciedleniem jest charakterystyka promieniowania anteny

definiowana jako rozkład pola elektrycznego na powierzchni kuli o bardzo

dużym promieniu, ktrej środek pokrywa się ze środkiem anteny.

Najczęściej przyjętym sposobem przedstawiania charakterystyki

promieniowania jest jej przekrj w pewnej płaszczyźnie w układzie

wspłrzędnych biegunowych. Dzięki temu możemy zobrazować kierunek

maksymalnego promieniowania, wydzielić minima charakterystyki

promieniowania i określić tzw. wiązkę głwną, wiązki boczne i wsteczne.

Kiedy mamy zamiar zastosować antenę w systemie nadawczo-odbiorczym, to

jesteśmy najbardziej zainteresowani tym jak sprawnie nasza antena zamienia

energię dostępną na jej zaciskach na energię wypromieniowaną w przestrzeń

wraz z jej właściwościami kierunkowymi.

Dlatego też dobrze jest określić zysk anteny w powiązaniu z szerokością kąta

połowy mocy w płaszczyznach V i H wiązki głwnej . Jest to kąt zawarty

między punktami charakterystyki, w ktrych gęstość mocy spada o połowę

(-3dB).

Typowa charakterystyka promieniowania :

Wzr przybliżony:

Gd [dBd] = 10 log (25154/ kąt V x kąt H)

kąt połowy mocy V i H - w stopniach

pozwoli obliczyć zysk anteny w stosunku do dipola płfalowego wtedy , gdy

poziom listkw bocznych nie przekracza 20dB. W przeciwnym razie należy

uwzględnić straty z powodu wiązki bocznej i wstecznej.

Zysk w stosunku do anteny izotropowej:

Gi [dBi] = Gd + 2,15

W praktyce , do łączności wyczynowych używa się anten wieloelementowych i

ich charakterystyka promieniowania jest wypadkową nakładania się

charakterystyk poszczeglnych dipoli z uwzględnieniem amplitudy i fazy

sprowadzonych do punktu zasilania anteny. Obliczenia stają się trudniejsze.

Projektowanie takich anten jest bardzo skomplikowane i dopiero

rozpowszechnienie metod numerycznych przy pomocy komputerw pozwoliło

na postęp w tej dziedzinie. I tak poprzez optymalizację parametrw uzyskano

ciekawe rezultaty. Jednak należy sobie zdawać sprawę z faktu, że jednoznaczna

optymalizacja trzech najważniejszych parametrw anteny jest bardzo trudna.

Ponadto dostępne oprogramowanie pozwalające na modelowanie anten nie

uwzględnia wielu ważnych zjawisk fizycznych (np. warunki brzegowe) co bez

znajomości teorii anten może doprowadzić do błędnych wynikw.

Ostatecznym sprawdzianem poprawnosci projektu jest wykonanie prototypu

anteny , pomiar fizycznych parametrw i porwnanie wynikw otrzymanych

podczas symulacji komputerowej. Jest to proces bardzo złożony i niezwykle

trudny do przeprowadzenia.

WSPìŁCZYNNIK PRZYDATNOŚCI STACJI ODBIORCZEJ G/T [dB/K]

G/T [dB/K] - jest to stosunek zysku energetycznego anteny do zastępczęj

temperatury szumw będącej wypadkową temperatury szumowej anteny, linii

transmisyjnej i odbiornika.

Jeżeli antenę będziemy obracali po niebie i kierowali ją na rżne obiekty np.

Cassiopeie, Mars, Słońce itp. to okaże się, że te obiekty wytwarzają pewną moc

szumw na zaciskach anteny. Zastępcza temperatura szumw zewnętrznych

zależy od charakterystyki promieniowania anteny i temperatury zastępczej

źrdeł szumu.

Całkowita temperatura zastępcza anteny wynosi:

Tz = Ta + T ap ( 1/

- 1 )

Ta - zastępcza temperatura źrdeł zewnętrznych ( = Tsky + Tearth )

Tap - jest fizyczną temperaturą anteny

- sprawność energetyczna anteny

Po dokonaniu dokładnej analizy szumw łącza antena-odbiornik można

wyznaczyć wspłczynnik G/T i wwczas uzyskamy informację na temat

prawdziwych możliwości naszej anteny i przydatności do założonego celu.

Przykłady obliczeń G/T znanych anten wg. VE7BQH programem Yagi Analysis

dla szykw 4 anten wraz z zestawieniem zbiorczym :

Co z tego wynika i po co nam G/T ?

Część starych komercyjnie zaprojektowanych anten Yagi w latach 1970-

80 zdecydowanie odbiega pod względem efektywności i parametrw

elektrycznych od nowoczesnych rozwiązań. Wwczas do pracy wyczynowej

projektowano anteny z możliwie jak największą ilością elementw mając na

celu uzyskanie maksymalnego zysku. Podobnie zalecano stosowanie dużych

odstępw między antenami w szykach. Dawało to pożądany rezultat Î duży

zysk. Jako kompromis takiego połaczenia anten mieliśmy niestety wysoko

wysunięte wiązki boczne. Nawiązując do pierwszej części artykułu powodowało

to duży udział listkw bocznych i wstecznych w całkowitej temperaturze

szumw systemu. W konsekwencji mimo dużego zysku systemu antenowego

stosunek odbieranego sygnału do szumu był niski. Mwiąc dosłownie wzrastał

poziom szumw odbieranych przez antene czego nie rekompensował nawet jej

duży zysk. Dlatego też nie zawsze powiększanie naszego systemu antenowego

przynosiło oczekiwane efekty... O tym właśnie mwi nam stosunek G/T Î o tym

w jakim stopniu zysk naszej anteny rzeczywiście wykorzystany jest do odbioru

porządanego sygnału a nie szumw zewnętrznych.

Rozważania te nie dotyczą jednak tylko szykw antenowych. Już

projektowanie pojedyńczych anten wymaga uwzględnienia tego parametru. Co

więcej - nie dajmy się omamić Î nie ma anteny doskonałej. Powyższe

rozważanie pomogą nam zrozumieć wagę decyzji do jakich celw służyć ma

nasza antena. Co dodatkowo komplikuje problem , rozważania te prowadzą do

rżnych wnioskw dla rżnych pasm UKF ze względu na ich własności

fizyczne.

Parametr G/T ma zastosowanie w takich sytuacjach , gdy poziom

odbieranych sygnałw jest zbliżony do poziomu szumw toru odbiorczego.

Nawet minimalna poprawa stosunku G/T sprawi , że sygnały te będą czytelne.

Najlepszym przykładem zastosowania G/T jest projektowanie nowoczesnych

systemw przeznaczonych do pracy EME.

Podsumowując zauważmy rżnice : zysk kierunkowy Î skuteczność

nadawcza , G/T Î skuteczność odbiorcza. Co więcej , zostało to potwierdzone

przez wielu doświadczonych kolegw w praktyce.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: