3 el vertikal yagi, 7 MHz.

sm6rxz

Active Member
Hej!

Jag ska bygga ut en befintlig 7 MHz vertikalantenn till en 3 elements yagi. Jag planerar att addera två parasitelement på vardera sidan av vertikalen, ett element som direktor och ett som reflektor.
Efter ganska mycket simulerande i EZNEC är jag lite klokare, men också förbryllad.

Låt mig redogöra för hur antennen ser ut.
1. I mitten ett matat vertikalelement som är kopplat till markjorden via ett 10 ohms motstånd.
Jag har rätt många jordlinor, och uppskattar denna jordförlust. I EZNEC har jag använt både "real/MININEC" och "real/High Accuracy" som jord och det påverkar inte strålningsdiagrammet nämnvärt, bara gainet i dBi (MININEC: 2,4 dBi, High Accuracy: -10dBi)
2. Åt vardera håll, distans 7 m, finns parasitiska element. Dessa är (dvs ska bli i verkligheten) monterade på trådar från en pinne i toppen av det matade mittelementet. Tyvärr kan jag inte göra dem endast vertikala, utan jag behöver top-loada dem för att få plats med dem. Det gör jag med en tråd snett uppåt/snett neråt längs upphängnings-tråden. Elementet blir alltså ett snett T.
Dessutom, för att krångla till det, har dessa parasitelement eleverade jordradialer, men bara 2 st. De börjar 1 m ovan mark och lutar 45 grader uppåt tills de når 2,5 m höjd, där de fortsätter ut ca 7-8 m, åt höger och vänster.
Dessa parasitiska elements jordtrådar har jag lekt med längderna på, och fått till ett jättefint strålningsdiagram.

Enligt andra som byggt såna här antenner ska man nu koppla bort två av dessa tre element och mäta vilken resonansfrekvens detta isolerade element har. Detta för att kunna trimma elementet i verkligheten till samma frekvens, eftersom det kan skilja en del mellan modell och verklighet.

Mitt problem är dock att jag tycker att mina resonansfrekvenser är lite skumma. Jag har tunat antennen för en frekvens av 7,15 MHz. Enligt EZNEC skulle resonansfrekvensen för det isolerade reflektorelementet ligga på 7,06 MHz (High Accuracy) och 7,12 MHz(MININEC). Det isolerade direktorelementet skulle landa på 7,25 MHz (MININEC, och jag kollade aldrig med High Accuracy).

Visst, reflektorn ligger lägre än designfrekvensen, och direktorn högre, men inte så mycket!
Jag simulerade då ett antal antenner (vertikal+ två parasitiska element) med följande resultat (alla separat tunade för 7,15 MHz):
1. tre helt vertikala element, alla till jord: Refl=6,95 MHz, Dir=7,37 MHz
2. tre helt vertikala element, parasitelementen med två eleverade jordradialer på 1 m höjd: Refl=6,97 MHz, Dir=7,34 MHz
3. tre helt vertikala element, parasitelementet med två eleverade jordradialer på 2 m höjd: Refl=7,03 MHz, Dir=7,27 MHz

Jaha, detta pekar ju på att eleverade radialer gör att resonansfrekvenserna ska vara närmare designfrekvensen, och de frekvenserna för de jordade elementen känns ju OK.
Frågan är, ska det vara på det här viset, va, va?

Gör jag rätt? Har någon annan liknande erfarenheter? Kan jag lugnt använda resonansfrekvenserna som jag fått fram, och sätta upp antennen i verkligheten och klippa trådarna så att uppmätt resonansfrekvens stämmer med de modellerade?

(Extrafrågor om EZNEC:
Vilken jordtyp ska man använda egentligen?
När jag kollar resonansfrekvensen matar jag det enskilda elementet och kollar när reaktansen blir noll, med ett SWR-svep. Den resistiva delen bryr jag mig inte om, ej heller SWR. Är detta korrekt?)

Oj, vilket långt inlägg det blev, med mycket detaljer. Hoppas ni orkat läsa allt. Jag skulle verkligen vilja höra era synpunkter.

73 de Erik / -RXZ
 
En helt annan sak. Det måste vara låga förluster i marken i beamriktningen om man ska lyckas med en vertikal Yagi. Annars blir det bara ännu varmare för maskarna än utan de extra elementen när effekten koncentreras till lägre strålningsvinklar.
 
Erik.
använd inte Mininec-jord i Eznec för sådana här beräkningar. När horisontella delar av antennen ligger lägre än ca 0.2 våglängder över mark kan Mininec-jord ge mycket felaktiga impedans- och/eller gainvärden. Jag tror nog att detta står med fetstil i Eznec-helpfilen. Man kan studera hur tokigt det kan bli genom att jämföra gain för en enkel dipol på låga höjder över Mininec- resp. Sommerfeld-Norton jord. Gränsen ca 0.2 våglängder gäller även för andra Mininecbaserade program som MMANA och Antenna Optimizer.

73 //JanneG
 
Okej, jag inser att MININEC-jord inte är det bästa. Efter att ha läst manualen lite snabbt, verkar det som om jag ska modellera de nergrävda jordradialerna för den matade vertikalen, och köra med High Accuracy-jord.

Dock tror jag att strålningsdiagrammet inte kommer att ändra sig så mycket. Resonansfrekvenserna kommer kanske inte heller att flytta sig så mycket, återstår att se.

Jag har gjort en del efterforskningar om det här med resonansfrekvenserna. Bla har jag tittat på Spitfire-antennen (för 160 m). Det är en matad vertikal i mitten med två parasitelement. Dessa är en halv våglängd långa och grovt förklarat kan man säga att de börjar i vertikalens topp, går snett utåt/neråt till nån meter över backen och sen vågrätt in till vertikalen igen.
Designfrekvens: 1830 kHz
Resonansfrekvens reflektorn: 1,9 MHz
Resonansfrekvens direktorn: 2 MHz
Dvs för den här antennen ligger resonansen för reflektorn till och med över designfrekvensen. Resultatet blir dock bra! Mycket enkel antenn, nackdelen är dock att de vinklade parasitelementen ger mer strålning i höga vinklar.

Så kanske kan jag lita på min modell och de resonansfrekvenserna den visar?

73 de Erik/-RXZ
 
...
Designfrekvens: 1830 kHz
Resonansfrekvens reflektorn: 1,9 MHz
Resonansfrekvens direktorn: 2 MHz
...
Så kanske kan jag lita på min modell och de resonansfrekvenserna den visar?

73 de Erik/-RXZ

Kan man lita på simulatorn såtillvida att resonansfrekvenserna stämmer kanske man kan rigga upp elementen var för sig och klippa dem till sin resonansfrekvens och sedan använda dem? Då behöver man inte trimma hela antennen på plats utan bara delarna för sig, dvs färre frihetsgrader som kan trassla till det? Jag har själv inte provat detta utan brukar trimma på plats enär simuleringarnas mått inte stämmer alltid bra.

/Micke
 
Japp, precis detta var min fråga. Kan jag lita på EZNEC? (jag tycker alltså att resonansfrekvenserna för de individuella parasitelementen ligger lite väl nära designfrekvensen för hela antennan)?

73 de Erik / -RXZ
 
Erik,
jag tycker att du ska lita på EZNEC. Vad har du för alternativ? Men med simuleringsprogram är det ju alltid så att "skräp in ger skräp ut" - därför är det viktigt att du försöker verifiera antennmodellen genom ett antal simuleringstester. Först kan du ju göra några konvergenstester genom att variera segmenteringen och titta efter om resonansfrekvens(er) och impedanser flyttar på sig. Sedan bör du också göra en AVG (Average Gain ) test i EZNEC. Den testen gör du genom att köra en 3D-plot i "free space" och med "perfect conductors"- Avviker AGT alltför mycket från 1.0 är det något skumt med modellen - läs hjälpfilen. Cebik har säkert skrivit några kloka ord om AGT-testen - den är rätt användbar. Det kan också vara intressant att titta på hur mycket dimensionsändringar, t.ex. av spacing, påverkar så att du får en feeling för vilka toleranser i mått du kan tillåta.

Det förefaller mig som om du redan har ett jordnät för det planerade drivna elementet. När du använder high accuracy (Sommerfeld-Norton) jord i EZNEC får du inte ansluta till jord någonstans (det tillåter inte NEC2 - då ringer varningsklockorna) - detta innebär att du måste representera jordnäter du redan har i EZNEC-modellen på lämpligt sätt. Enklast är kanske att låta EZNEC lägga in ett antal kvartsvågsradialer (åtminstone 32 stycken, om du har ett hyggligt jordnät, kanske 64 om det är extra bra) på ca 0.1 meters höjd över marken.

Om du är nöjd med testerna av modellen bör du lita på de resonansfrekvenser för antennelementen var för sig som EZNEC redovisar; det är ju det enda sättet att gå vidare på ett rationellt sätt. Bygg antennen, mät upp resonansfrekvenserna och trimma sedan elementen till bästa överensstämmelse med beräkningarna. Det är ju det enda du kan göra - lita på dina instrument!

Tänk på att ledande objekt nära antennen kan störa - belysningsstolpar, hängrännor staglinor etc. Även "house wiring" i ett närbeläget hus kan ställa till det när man bygger riktantenner.

En bra sajt om jordsystem för vertikaler: Antennas By N6LF

Lycka till & 73 //JanneG
 
Last edited:
Tack, Janne, för dina tips! Jag ska testa det du föreslår. Ännu har jag inget jordnät, men det verkar vara lätt att ordna, fanns visst nån funktion som gjorde att jag bara behövde specificera första och sista radialen så ordnade EZNEC de andra.
Två frågor:
1. Jag ska väl fortfarande lägga in ett seriemotstånd som ska motsvara jordförlusterna?
2. Som det är nu modellerar jag vertikalen som en tråd med 21 segment och källan ligger specad 0%från bottenändan. Är detta okej, eller är det bättre att lägga till ett 5 cm-segment i botten och sätta in källan i mitten av det?

Du har helt rätt i att jag inte har nåt val. Vad skulle alternativet vara? Cut and try? Köra/gå runt med en liten sändare medan man ändrar elementen- knappast... Undrar hur såna här antenner trimmades innan man kunde simulera dom?

Det finns en antennmast i närheten, med staglinor, plus en annan vertikal, så jag ska modellera in dom också, tack för tipset!

Eftersom svaren i denna tråd har handlat om själva modelleringen, så kanske det inte är så vanligt med en sån här riktantenn (inte i SM i alla fall). Det ska bli spännande att se hur den går. Den ska upp innan CQWW!

73 de Erik / -RXZ
 
Erik,

Ja, det finns en bra radialfunktion i EZNEC, använd den, den sparar mycket jobb. Om du har 4NEC2 så ingår där ett hjälpprogram som heter BUILD - det genererar trådmodeller av olika former (cylindrar, plana ytor, paraboler etc). Output från BUILD är NEC-filer men de kan importeras av EZNEC ("Import from ASCII-file"). Om du provar detta kan du generera ett rektangulär jordplans-nät som täcker hela "footprint" för din antenn; det räcker nog med ett avstånd på några decimeter mellan knutpunkterna - men det blir ju många segment ändå; jag vet inte hur många segment ditt EZNEC klarar av: EZNEC 4 eller 5 standard klarar 500 segment, EZNEC + klarar 1500.

När du bygger ett jordplan eller jordnät i EZNEC och använder high accuracy ground ska du inte lägga in något seriemotstånd. High accuracy ground-modellen representerar ju markförlusterna i området närmast antennen (inte längre bort, tror jag) och brukar ge en hygglig representation av markförlusterna. Man kan använda EZNEC-s Average Gain Test för att få en uppfattning om förlusternas storleksordning; då gör man två simuleringar i 3D-mod, en med perfekta ledare och i free space och en med aktuellt ledarmaterial över high accuracy ground. Skillnaden i AGT-värden är en indikation (inte exakt värde) på förlusterna och då kan man t ex bedöma verkningsgraden.

Det är nog bäst att lägga in en separat trådstump för källan (10 cm längd är helt OK) i modellen och placera källan vid 50% - då ligger källan kvar även om du varierar segmenteringen av resten av elementet.

Ja, har du antennmast och staglinor inom 20 - 30 m avstånd bör du lägga in dem i modellen. Om antennmasten är mycket tjock kan du prova med att modellera den med en enda tjock tråd, men för säkerthets skull bör du då testa med en tunn tråd också för att se om det blir någon skillnad i impedans och resonansfrekvens - blir det skillnad bör du prova att modellera masten med ett antal tunna trådar. EZNEC vill helst ha samma diameter på alla trådar, men här är det (förhoppningsvis) frågan om sekundäreffekter, så begränsningen är kanske inte så viktig.

Tänk också på att om du har andra jordade vertikaler i närheten så ska deras jordning modelleras med radialer eller jordnät ---! Du ser att projektet växer ju mer man funderar...


Det är nog inte särskilt vanligt med vertikala riktantenner med parasitiska, jordade element- det beror nog på att det inte finns bra kriterier för inställningen, verkningsgraden kan bli dålig om jordsystemen inte är tiptop och det är svårt att testa hur pass bra antennen egentligen fungerar (om man inte har en helikopter). Problemen blir något mindre med riktantenner där man kan byta strålningsriktning eller där man kan styra fasskillnaden mellan elementen - då kan man ju få en handfast indikering av om det fungerar eller ej. Men även bygge av tvåelements fasade vertikaler är ett ganska avancerat tilltag.

Jag undrar allt om du inte skulle prova med att bygga en tvåelements fasad vertikal först...? Tror inte en sådan blir mycket sämre i prestanda än den 3 el du funderar på.

Men lycka till igen 73&DX //JanneG
 
Tack för alla tips, jag lär mig mer för varje dag.

Jag har EZNEC4 standard, så visst blir det begränsningar. Jag började med 21 segment i de flesta segment, men har fått gå ner till 7, nu när jag modellerade de 40 jordplansradialerna. Max antal segment är 500 st. Får se vad jag måste ner till när masten och den andra vertikalen modelleras...

Hela anledningen till den här parasitiska idén, är att det finns en befintlig vertikal som står stabilt och funkar bra. Dock, när jag körde WPX:en i våras så var det svårt att höra DX:en. Jag kunde få en radda av japaner, men sen kom nån stark europe i närheten och då var det kört. Så egentligen är det inte gainet, utan snarare F/B som jag är ute efter. De första försöken jag gjorde visade att en tre-elementare var vassare i F/B.
Ålrajt, tänkte jag, eftersom jag vill kunna ändra riktning med den här vertikala beamen, så behövs snören från vertikalens topp både åt höger och vänster, oavsett om det är en två (bara en reflektor) eller 3-elementare. Med 3 element måste jag visserligen ha relä i botten av parasitelementen för att switcha in och ut en liten förlängningsspole, så jag kan göra elementet till en direktor eller reflektor. För att göra det riktigt lätt (i verkligheten) så ska parasitelementen ha eleverade radialer. OM inte antennen skulle funka så river jag ner parasitelementen och kör med den gamla vanliga vertikalen. Ingen skada skedd alltså!

OM det hela skulle fungera, ja då ska antennen byggas ut med två parasitelement till, så att jag kan rikta antennen i alla fyra väderstrecken.

Det finns en del beskrivningar på nätet av amatörer som har byggt ut sina vertikaler på det här viset. Dock oftast på 160 eller 80 m, och med nedgrävda jordnät. Jag tycker mig ana att det funkar bra.

Tack igen es 73
Erik /-RXZ
 
Många bra svar du har fått här Erik och jag kan bara hålla med JanneG att ett fasat system med två vertikaler nog kan vara ett väl så bra (och enklare) alternativ. Med ett väldesignat fasningssystem och god symmetri så får du bättre F/B med ett sådant system. På köpet får du möjlighet att switcha mellan två olika riktningar.

En fråga, vad har 10 ohms motståndet i din matning att göra?

73 de Lasse
 
Hej, Lasse!

Hm, ja kanske skulle ett fasat system bli lika bra. I min situation, med mina ögon, och den befintliga vertikalen känns det dock bättre/lättare att bygga ut den med två parasitelement.

Två saker har jag undanhållit er: Det kommer finnas ett läge på relästyrningen där inget av parasitelementen är aktiva, dvs de är brutna vid basen så att vertikalen fungerar som en ensam vertikal igen. Dvs ett "omnidirectional" läge.
Det andra är att platsen där vertikalen står används av andra aktiviteter, och risken finns att parasitelementen måste plockas bort efter testen (eller testerna).

10 ohms-motståndet skulle simulera mina jordförluster. Ett medelbra jordsystem (40 st kvartvågsradialer) skulle enligt ON4UN motsvara ungefär denna förlust. Färre radialer-högre motstånd, fler radialer-lägre motstånd.

73 de Erik / -RXZ
 
Du väljer självfallet själv vilken antenntyp du bygger och ditt val blir säkert bra. Det viktigaste är lusten att experimentera!

Aha, det var i din modell...då förstår jag. Jag läste nog lite slarvigt.

Lycka till med byggandet och DX'en och återkom gärna med en rapport!

73 de Lasse
 
Erik,
För de tre elementen i antennen bör du hålla dig till 21 segment/våglängd eller litet mer för noggrannhetens skull. För radialerna kan du nog ha glesare segmentering och likaså för de yttre "föremål" som du tar med i modellen. Glöm inte att köra en AverageGain-test - den brukar avslöja om segmenteringen är skum!

Jag säger som Lasse: Lycka till med byggandet och DX'en och återkom gärna med en rapport!

Det skulle vara intressant att höra vad dina simuleringar säger om påverkan från mast och staglinor.

73//JanneG
 
Last edited:
Back
Top