Super-J - pole

Super-J - Sebagai baik karena mendapat?

The collinear J-Pole, sering dikenal sebagai Super-J, tidak meningkatkan perilaku lebih teratur J-Pole.
Sebanyak membuktikan, ada keuntungan ketika vertikal menggabungkan 1/2 bagian memancar untuk memiliki sedikit pemisahan antara setengah gelombang titik akhir.
The Super-J memiliki pemisahan yang sangat kecil antara dua setengah gelombang radiator.
Beberapa situs web menyarankan Super-J memiliki gain 3 dB penuh atas dataran J-Pole yang merupakan klaim sok jelas bagi siapa pun dengan salinan Kitab Antena ARRL dan referensi lainnya [1]. Memang, Super-J tidak akan pernah mendekati keuntungan gain dari antena dua elemen yang benar dipisahkan collinear, tapi kita bisa lebih mendekati tujuan ini.
Di bawah ini Anda akan membaca tentang bagaimana untuk mendapatkan gain 0,8 dB lebih banyak dari terpercaya Super-J dengan mengganti tulisan rintisan pentahapan tradisional dengan koil yang panjang.

 

The Stub Pentahapan

Rintisan pentahapan semua penting memastikan dua radiator utama dari Super-J berada dalam fase. Tanpa stub Anda memiliki versi yang keliru 5/4 Gelombang J-Pole dengan pembatalan adalah hampir sempurna dari energi terhadap cakrawala. Untuk membuat karya Super-J, bagian melakukan antena (di atas Feed J-) dibuat 3/2 gelombang panjang di mana gelombang 1/2 tengah dibentuk untuk mengurangi medan jauh radiasi bersih itu. Ini meninggalkan dua radiator yang tersisa di-fase dan memberikan kontribusi terhadap cakupan cakrawala.
Fokus pada fase rintisan, kita memiliki kemungkinan sebagai berikut pada Gambar 1 ...

Gambar 1 - Tahap Rintisan untuk collinear J-Pole

Gambar 1A - Franklin Array Stub [5] - rintisan 1/4 gelombang Sederhana
Versi asli saya dari J-Pole Hiking 2m menggunakan pipa bengkok sederhana pentahapan rintisan gelombang 1/2 panjang total atau sekitar 1/4 gelombang "rintisan" panjang. Tempat operasi normal sama dan berlawanan arus di bagian atas dan bawah mengurangi radiasi efektif dari perakitan rintisan. Simulasi dan praktek mengkonfirmasi sistem ini bekerja dengan baik.
Gambar 1B - rintisan membungkuk Wikipedia ke dalam lingkaran (dikenal sebagai 'Stub Curved' dari sekarang)
Banyak pembangun mengambil rintisan di atas dan menekuknya menjadi lingkaran ketat di sekitar pinggang antena. Ini mengurangi tonjolan rintisan ini nyata dan menghasilkan kinerja yang sama dalam majelis visual lebih menarik.
Tidak Tampil - 1/2 gelombang membungkuk kawat ke 1 kumparan gilirannya
Kita bisa mengambil rintisan di atas dan hanya membungkusnya sekali sekitar pinggang antena untuk memberikan manfaat pentahapan yang sama. The "giliran induktor tunggal" menyediakan beberapa membatalkan dari radiasi 1/2 tengah, tetapi tidak serta teknik di atas seperti yang akan terlihat di bawah ini.
Gambar 1C - Meningkatkan keuntungan dengan pemisahan lebih
Seperti disebutkan di atas antena terbaik collinear vertikal yang diwujudkan dengan beberapa pemisahan antara dua 1/2 radiator gelombang [1]. Ini adalah satu-satunya cara untuk mendekati "dunia yang sempurna" 3 dB gain dari collinear di atas gelombang setengah-sederhana. Salah satu cara untuk melakukan ini adalah untuk mengambil kumparan 1 giliran tunggal dan peregangan dengan jarak pemisahan yang tepat.
Gambar 1D - Menggunakan coil multi-turn untuk komponen pentahapan
Kumparan 1 gilirannya di atas dapat mengurangi diameter dengan meningkatkan jumlah putaran. Majelis yang dihasilkan sangat ramping.
Gambar 2 menunjukkan bertopik atas seperti yang muncul dalam perakitan antena seluruh ...

Gambar 2 - collinear Berbagai J-Polandia.

Besaran saat ini akan ditampilkan untuk mengungkapkan apa yang antena yang tepat pentahapan terlihat seperti.
Gambar 2C dan Gambar 2D mengungkapkan pemisahan unggul antara dua radiator utama. Cukup sedikit simulasi EZNEC pribadi masuk ke mengkonfirmasikan jarak yang ideal. "Panjang mekanis" kanan kumparan untuk elemen array dua adalah sekitar 1/4 gelombang [1]. Dalam 16 inci akhirnya adalah kompromi "saya" terbaik antara keuntungan tambahan dan pengembangan sidelobes diinginkan energi.
Tujuan utama saya adalah antena pada Gambar 2D. Angka 2A, 2B, dan 2C bertopik fase yang cukup banyak hanya setengah-gelombang kawat membungkuk agar sesuai. Anda mungkin berpikir hal yang sama dapat benar dari gulungan 22 pergantian kawat. Masalahnya adalah kumparan ini mulai berperilaku lebih seperti induktor dengan berbalik lebih dan diameter ketat.
Ada baru tentang gulungan kecil di antena apa-apa. Setiap antena collinear Anda membeli untuk instalasi mobile Anda memiliki mereka. Cebik membahas bagaimana benar model mereka dalam makalahnya "Kasus collinear Curly" [2].
Sementara mengambil kelas pada antena dari Steve Terbaik [3], saya bertanya kepadanya tentang pemodelan coils pada antena collinear. Dia menunjukkan jenis kumparan adalah bagian induktor dan kawat bagian sederhana. Sebuah induktor yang sempurna akan memiliki arus konstan melalui seluruh panjang. Coils seperti ini benar-benar akan bervariasi saat ini seperti kawat lurus. Nasihatnya adalah hanya untuk memodelkan bentuk heliks di NEC untuk menjelaskan berbagai efek.
Aku tidak hanya itu dan dimodelkan koil dengan diameter tetap yang bersangkutan untuk kawat tembaga # 12 yang solid melilit 3/4 inch bahan PVC.

Meneliti Jarak Elemen Pemisahan Vertikal

Tugas pertama saya adalah untuk mengetahui pemisahan vertikal terbaik. Aku digunakan untuk mencoba EZNEC jarak vertikal yang berbeda dengan tujuan meningkatkan keuntungan sebelum sidelobes terlalu besar. Gambar 3 menunjukkan beberapa hasil ...

Gambar 3 - Pola Antena pengaturan collinear berbagai

Rintisan melengkung tradisional, dalam warna merah, memiliki pola yang sangat bagus dengan kontrol yang baik atas elevasi sudut tinggi membenarkan temuan Cebik di J-Pole risetnya "Beberapa J-Polandia I Have dikenal" [4]. Pola lain mengungkapkan timbulnya sidelobes pada 16 dan 24 inci. Pada akhirnya, saya memilih 16 inci sebagai kompromi yang tepat antara keuntungan dan lobus.
Satu hal yang menyakitkan untuk melihat dalam simulasi freespace adalah bagaimana mendapatkan sedikit tambahan tersedia dengan menggunakan pemisahan lebih. Ini berjumlah 0,8 perbedaan dB. Namun, ini tidak membawa keuntungan keuntungan selama gelombang setengah-(tidak ditampilkan dalam grafik) lebih dekat dengan dBd 3 harapan.
Sebuah kumparan 16 inch yang dibuat dengan membungkus 22 putaran # 12 kawat tembaga padat telanjang sekitar sepotong 3/4 inch PVC adalah jawaban terbaik. Namun, mari kita menjelajahi ruang desain sedikit. Mari kita lihat apa yang terjadi pada pola antena jika kita menjaga jarak yang sama 16 inch, namun perdagangan antara diameter kumparan dan jumlah putaran.

Gambar 4 - Freespace Pola 16 inci coil vs # Ternyata

Kumparan giliran tunggal menyediakan paling sedikit "menengah setengah gelombang" mitigasi radiasi sehingga Anda dapat melihat beberapa lobus samping. Hal ini meningkatkan cepat dengan 2 atau lebih berubah. Untuk semua tujuan praktis, pola untuk semua berubah coil-identik. Ini simulasi NEC memberitahu kita pola ini dikendalikan hampir seluruhnya oleh jarak pemisahan tidak peduli bagaimana Anda memproduksi kumparan pentahapan.

Perbandingan "Coil-Super-J" ke Super-J

Gambar 5 membandingkan empat item:

• Desain akhir kami dengan 22 kumparan gilirannya melilit 3/4 inch PVC,
• The collinear 16 inci dengan kumparan 1 gilirannya,
• The Super-J-Pole dengan rintisan melengkung,
• Tradisional J-Pole

Gambar 5 - The collinear Coil 22 Hidupkan vs antena lainnya.

The collinear Coil 22 Hidupkan menunjukkan sekitar 2,6 dB atas Kutub J-setengah-gelombang reguler. Tradisional Super-J menunjukkan 1,8 dB.

Kawat panjang dalam kumparan

Banyak pikir panjang kawat dalam kumparan harus tepat 1/2 gelombang panjang. Namun, butuh waktu sekitar 80 inci dari kawat untuk membuat kumparan gilirannya 22. Ini adalah sekitar 1 panjang gelombang penuh kawat. Aku harus memeriksa arus sepanjang segmen di NEC untuk memastikan saya tidak pas gelombang penuh dalam kumparan. Aku tidak.
Tabel berikut berisi daftar panjang kumparan yang dihasilkan setelah mengoptimalkan setiap desain kumparan untuk mencapai resonansi.

# Ternyata	Diameter	Konduktor Panjang
1	11 "	37,5 "
2	6,5 "	43,3 "
3	4,75 "	46,9 "
4	3,875 "	50,6 "
6	2,875 "	55,8 "
9	2,125 "	60,9 "
12	1,75 "	66,3 "
22	1.143 "	79,0 "

Sebagai kumparan berperilaku lebih seperti sebuah induktor medan magnet menghambat perubahan arus sehingga memaksa panjang sebenarnya kawat lagi untuk perubahan fasa total yang sama.
Grafik berikut menggambarkan bagaimana perubahan panjang kawat dengan dimensi coil.

Gambar 6 - Tren Konduktor Coil Panjang

Meskipun kawat ekstra, semua kumparan di atas adalah 1/2 gelombang di "panjang listrik."

Hasil selama AT Packet Emas

Gambar 7 - Super-J dengan Coil di Gunung Man Stony

Dengan tidak ada waktu untuk pengujian, kami mengambil Hiking Super-J ke bukit untuk acara ATGP. Kami membawa kumparan pentahapan baru bersama dengan rintisan tua dalam kasus itu tidak tune up atau mendengar sinyal. Kabar baik itu tune up dan mendengar cukup baik. Kami mendapat laporan sinyal yang sama baik APRS seperti tahun-tahun sebelumnya. Ini, bagaimanapun, tidak banyak dari tes sejak puncak gunung hingga ke puncak gunung, meskipun jarak mil 100, hanya tidak terlalu sulit. Semua sinyal itu S6 atau lebih baik.
Saya pikir Anda akan setuju collinear koil J-Kutub lebih ramping dari versi tradisional saya jelek-stub digunakan pada sebelumnya acara ATGP .

Nyata diukur hasil

Simulasi NEC, bila digunakan dengan benar, adalah alat yang terbukti untuk desain antena. Namun, pengukuran nyata tentu memberikan desainer lebih nyaman.
Aku punya nasib baik untuk menguji konfigurasi antena baru menggunakan sistem pengukuran yang nyata. Saya menguji Hiking J-Kutub baik dalam konfigurasi lama dan baru. Dasar J itu sekitar 18 inci di atas tanah. Saya juga diuji gelombang tiga kuartal sederhana radial mono-tiang untuk referensi dengan feedpoint yang 48 inci di atas lantai.

Gambar 8 - Hasil Terukur

The Hiking Super-J menggunakan kumparan adalah pasti yang terbaik dari tiga antena. Kedua Super-J konfigurasi mengalahkan Monopole dengan mudah. Karena ada "ground" yang nyata dalam lingkungan pengujian, J collinear tinggi memiliki keunggulan yang jelas.

Coil The

Berikut adalah kumparan dibuat dengan kawat tembaga # 12 padat dibungkus 22 kali sekitar PVC 3/4 inch sehingga diameter kumparan sedikit lebih dari 1 inci.

Gambar 9 - Listrik 1/2 Gelombang Pentahapan Coil dengan ~ 80 inci kawat

Panjang target saya adalah 16 inci, namun akhirnya menjadi 16,5 karena creep pengukuran. 2m cukup memaafkan kesalahan ini kecil. Gambar 10 menunjukkan bagaimana kawat dijamin.

Gambar 10 - Akhir Coil

Kumparan ini harus bekerja sebagai rintisan pentahapan dalam setiap antena collinear 2m, tapi aku hanya bisa menjamin untuk yang kubuat. Dimensi untuk keseluruhan antena yang akan datang.
Satu hal yang perlu diingat adalah kumparan ini harus menjadi hal yang Anda menyesuaikan ketika membawa antena ke resonansi. Saya menggunakan pendekatan ini di NEC dan keluar baik-baik saja. Jika Anda memasukkan koil Anda ke dalam proyek collinear Anda dan perubahan tuning, memeriksa apakah Anda terlalu tinggi atau rendah dalam frekuensi dan remake koil lebih panjang atau pendek (elektrik tidak mekanis) masing-masing dengan mengubah jumlah putaran seluruh 16 inci.

Pengamatan

Menggunakan koil berdiameter kecil untuk pentahapan yang tepat dan jarak dari elemen collinear dalam Super-J penghargaan pembangun dengan keuntungan yang lebih tinggi dan tampilan yang relatif ramping. Setiap versi Super-J akan menjadi sedikit lebih baik daripada J-Pole atau sederhana mono-tiang standar. Namun, pada 2,6 dBd versi baru ini akan menggoda dekat dengan dB 3 teoritis atas gol setengah gelombang.
Rintisan Pentahapan selalu rumit dan kumparan melakukan pekerjaan yang baik membuat ini perakitan mekanis sederhana. Sebagai kumparan adalah luka di sekitar PVC, antena keseluruhan dapat dibuat dari komponen pusat rumah dengan mudah.
Merancang kumparan sama sekali tidak sederhana dengan menggunakan teknik induktor perhitungan tradisional. Saya menggunakan NEC untuk merancang satu di atas dan itu sangat tepat sasaran. EZNEC atau alat desain elektro-magnetik sangat penting untuk desain yang tepat dari kumparan pentahapan. Jika metode-satunya yang tersisa adalah trial and error prototipe.

Kesimpulan

Perbaikan Super-J yang mungkin dan praktis dengan mengganti tulisan rintisan pentahapan dengan kumparan pentahapan panjang yang tepat. Simulasi, pengujian dan pengukuran imbalan nyata pembangun dengan gain yang lebih baik daripada maverick J-tiang desain seperti makna baik, tapi loyo collinear gelombang 5/8ths j-tiang .
Apa yang harus kita sebut ini konfigurasi baru?

• Coil Super-J?
• Collinear J-Pole>
• Ultra-J?

Siapapun ... Siapa?

Referensi

1. " Penumpukan selebaran collinear "- Charles Rauch (W8JI)
2. " Kasus collinear Curly "- LB Cebik
3. Steven Terbaik - Instruktur Antena
4. " Beberapa J-Polandia Bahwa aku telah dikenal - Part 4 "- LB Cebik
5. Johnson, Richard C. Henry dan Jasik (1.961-1.984). Antenna Engineering Handbook . (Ed 2, hlm 27-14.). New York: McGraw-Hill.