Porovnání 3 prvkové yagi a 2 prvkového quadu

Všeobecně

V letošním roce jsem měl jedinečnou příležitost porovnat dvě antény. Prototyp jednopásmového, dvouprvkového standardního správně nastaveného quadu pro pásmo 15m a podle návodu zhotovenou vysoce ziskovou 3 prvkovou yagi s nízkou impedancí, také pro 15 metrů. Obě antény byly srovnány ve výšce H=15 metrů.

Srovnání provozem na pásmu

Toto srovnání nám nic nepřineslo, protože nebylo možné antény porovnávat současně ve stejné výšce. Při běžném provozu se jevily téměř rovnocenné. Domnívám se, že rozdíly by se projevily až při pokusu o kritické DX spojení. Je jasné, že na první pohled se rozdíly těžko rozeznají, a to někdy i mezi směrovkou a bidirekcionálním dipólem.

Srovnání měřením směrové charakteristiky

Prototyp quadu byl nedávno změřen. Nová yagi však vykazovala změřený F/B jen cca 10 dB. Měřili jsme jen jednu hodnotu. Tato hodnota je však nepřípustná, takže jsme anténu sundali a začal jsem s geometrickou kontrolou. Později jsem se pokusil anténu yagi namodelovat a ukázat, jaký byl důsledek chyby a postupu v nastavení:

Geometrické rozdíly však ukazovaly poměrně značné diference, ale VSWR nikoliv. Vše bylo jasné až po změření transformačního členu, který nebyl vyroben správně. Anténa sice šla pomocí prvků "doštelovat na nejlepší VSWR", ale nastavená určitě nebyla.

Postup při nastavování

Byl vyroben nový transformační člen. A byly stanoveny dva postupy nastavení. V prvním postupu byla anténa nastavena stejně, jako v předchozím případě, ale s jiným transformačním členem. Tj. bylo nastavováno nejlepší F/B a VSWR na kmitočtu. Pro druhý postup byl vyroben přesný a reálný model antény yagi pro H=15 metrů. Tento model byl numericky optimalizován pro F/B a jX=0 na požadovaném kmitočtu 21.050 MHz. Z modelu byla stanovena vlastní impedance zářiče a jeho rezonanční kmitočet. Na tyto parametry byl nastaven zářič. Následně byla anténa nastavena na nejlepší F/B stejnou metodou, jako v prvním případě, tj. délkou reflektoru a direktoru.

Rozdíly byly měřitelné pouze v rozdílném F/B. Při nastavování druhou metodou bylo F/B asi o 3 dB lepší.

Pravděpodobné výsledky nastavení

Oba výsledky nastavení byly opět modelovány. Pravděpodobně se oba systémy lišily jen nepatrně ve vyzařování, asi takto nějak.

Srovnání 3 prvkové yagi s 2 prvkovým quadem

Zisk Gh ve volném prostoru (dBd proti dipólu): Yagi: 5.92, Quad: 5.11
F/B ve volném prostoru: Yagi: 21.35, Quad: 15.83
Zisk na úhlu 5° (vert. rovina): Yagi: 8.6 dBi, Quad: 7.9 dBi
Zisk na úhlu 2° (vert. rovina): Yagi: 1.3 dBi, Quad: 0.5 dBi
Šířka hlavního laloku (H rovina) je u antény yagi nepatrně užší (yagi má 60° široký hlavní lalok)

Vyzařování v H=15m graficky:

Poznámky:
1) Obě antény jsou si po pečlivém nastavení podobné ve vyzařování.
2) Anténa yagi byla nepatrně lepší.

Frekvenční charakteristika

Frekvenční charakteristika byla snadno měřitelná pro každou anténu a shoda s modelem byla prokázána. Anténa yagi má větší rozpětí, větší délku ráhna a širokopásmovější charakteristiku průběhu VSWR. Na rozdíl od antény quad. Obě charakteristiky jsou zde. Vlevo yagi, vpravo quad.

Závěr

Provedené srovnání nemá smysl dále komentovat. Už se tak stalo. Na příkladu jsem chtěl ukázat, že v praxi běžně modeluji jednoduchým způsobem to, co geometricky a jednoduchým měřením zjistím. A snažím se docílit situace, která odpovídá měřeným parametrům. V dalším kroku se pokusím optimalizovat model a vypočítat parametry, kterých bych měl dosáhnout. Následně uplatním znalosti o vlastní impedanci a vzájemné impedanci u těch částí antény, kde toto uplatnit lze. Většinou lze stanovit vlastní impedance zářičů a tyto parametry v dané výšce nastavit. Další krok se týká měření magnitud a fází proudů v prvcích. Toto již vyžaduje speciální vybavení a pokud taková věc není z jakéhokoliv důvodu možná, kontroluji alespoň frekvenční charakteristiku. Při známé vlastní impedanci se mi alespoň potvrdí, že vzájemná impedance odpovídá předpokladům. Rovněž šířka pásma nám vypovídá o tom, zda anténa je nebo není v pořádku.