Логопериодическая антенна.

Потратил некоторое время на изучение проблемы LPDA. Алгоритм расчета этой антенны подробно изложен у Ротхаммеля и у Serge Stroobandt, ON4AA. Ссылка на последнего есть на страничке моего калькулятора. Этот же алгоритм есть в справочнике ARRL antenna handbook. Только там предлагаются две разные формулы расчета волнового сопротивления линии. Кроме этого, есть еще у наших "партнеров" сайт Roger Cox W8IO, который предлагает свою программу расчета LPCAD . Программа хоть и работает в консольном режиме в стиле окна смерти WinXP, но последняя ее версия обновилась буквально на днях и в ней есть возможность выбрать метрические размеры вместо дюймов а также рассчитать собирающую линию, как из круглых трубок, так и из квадратных. Есть возможность экспортировать модель для 4NEC2. Во всяком случае есть альтернативный вариант для сравнения.
Почему все это дело не совпадает с моделью в MMANA выяснить толком так и не удалось. Есть только мысль, что в стандартном алгоритме предполагается фиксированной отношение длины элемента к его диаметру, что на самом деле не так не так. Так что остается два варианта действий. Или поверить стандартному расчету, например от того же W8IO, или рассчитать в мане для 200 Ом с подключением на входе 4:1 балуна.

Спасибо за внимание и информацию!

Попробовал рассчитать по LPCAD с теми же исходными данными - получил 3-й вариант, абсолютно непохожий на 2 предыдущих . Прога, хоть и дремуче-ДОСовская, но оставляет впечатление грамотной по-сути. Хотя, я, конечно, не могу этого грамотно оценить. Думаю, соберу нечто среднее между 3-мя разными расчетами с квадратной собирающей линией длиной ~70 см (исходя из приемлемости размера) и эмпирически (по уровню сигнала) попробую подобрать правильный зазор в линии (хотя, раньше мне это не удавалось - слишком малое влияние и плохая точности измерения сигнала). На том и успокоюсь . Ну, вероятно, потеряю децибел-другой. Но, надеюсь, что она будет получше этих покупных железяк, через которые сейчас работаю. LPDA ведь не капризные в отличие от Yagi и даже Харченко. В общем, будет чем заняться долгими осенне-зимними вечерами . Когда сделаю, отпишусь о результатах (не скоро).

Еще раз СПАСИБО!

В разных программах может оказывать влияние даже степень округления данных. LPCAD округляет сигму до звух знаков после запатой, а LogAnt до четырех. В результате, в одном случае, при одинаковых исходных данных имеем 20 элементов, а в другом - 21 элемент у антенны. Я сам попробовал портировать свой JavaScript код в JavaSE для Android-приложения и получил на выходе примерно в таком же духе отличающиеся результаты. Кроме того, LPCAD использует альтернативные упрощенные формулы для расчета собирающей линии из ARRL Antenna Handbook. Программа их приводит в явном виде.

Следует отметить, что автор LPCAD Roger Cox, по всей видимости, очень увлечен именно логопериодическими антеннами. Видно, что он переделал их огромное количество. Там даже есть его собственная разработка, которую он назвал Loggi. Конечно это не гарантирует безупречную точность его программы, но все же является весомым аргументом.
Основной алгоритм расчета берет свое начало, по всей видимости еще от патента на эту антенну от 1958 года. Антенна тогда предлагалась как коротковолновая. У Ротхаммеля она описана также как коротковолновая. Однако на UHF величины диаметров элементов уже играют существенную роль в характеристиках антенны, по сравнению с SW. Roger Cox изготавливает свои антенны для VHF и UHF, и у него есть возможность проверить их эффективность не "на глазок". Это еще один аргумент.
И в заключении, подумав над тудностью прицеливания тарелки, размещенной на высокой мачте, я пришел к следующей мысли. Любое увеличение усиления всегда сопряжено с сужением главного лепестка. В этой связи появляется преимущество у секторальных антенн. Например у Quados. У нее лепесток сужается только в одной плоскости и для прицеливания достаточно только поворота мачты. Угол наклона к горизонту уже не влияет, как у тарелки. Это так сказать информация к размышлению. Желаю успехов, Сергей.

3G-Aerial admin пишет: Следует отметить, что автор LPCAD Roger Cox, по всей видимости, очень увлечен именно логопериодическими антеннами. Видно, что он переделал их огромное количество.

Да, это видно из сайта. Правда, все же преимущественно для SW и UHF.
.

3G-Aerial admin пишет: Однако на UHF величины диаметров элементов уже играют существенную роль в характеристиках антенны, по сравнению с SW. Roger Cox изготавливает свои антенны для VHF и UHF, и у него есть возможность проверить их эффективность не "на глазок". Это еще один аргумент.

Это еще один вопрос, который меня волнует - надо ли привлекать токаря, чтобы обтачивать имеющийся у меня пруток 5.5мм или искать более тонкие или и так пойдет? Похоже, что надо.
.

3G-Aerial admin пишет: И в заключении, подумав над тудностью прицеливания тарелки, размещенной на высокой мачте, я пришел к следующей мысли. Любое увеличение усиления всегда сопряжено с сужением главного лепестка. В этой связи появляется преимущество у секторальных антенн. Например у Quados. У нее лепесток сужается только в одной плоскости и для прицеливания достаточно только поворота мачты. Угол наклона к горизонту уже не влияет, как у тарелки. Это так сказать информация к размышлению.

Мачта у меня нельзя сказать, что высокая - около 7.5м от земли, 2.5м над крышей, но все равно я туда не лазаю. Очень уж падать оттуда не хочется . Опускаю ее на землю, ставлю антенны и поднимаю. И это каждый раз требует определенного времени. На ней сейчас стоит покупная активная ТВ-антенна, GSM-Харченко, самодельная LPDA (750-1000МГц) и две покупных (750-1050МГц). Целый зоопарк антенн :woohoo: . Зато и мобильник и интернет уже сейчас - на зависть всем соседям .

Посмотрел Quados и здесь - интересно! Смущает только, что это по сути та же Харченко. Я с Харченкой довольно долго игрался в том году в ММАНе и сделал штук 6-7 разных (GSM-900 и UMTS-FDD-2.1) и почувствовал, что она все же довольно узкополосна и, следовательно, более критична к точности изготовления по сравнению LPDA. Еще один недостаток - на 800МГц ее размеры уже будут приличными. Мне их надо 2 штуки. Придется рефлекторы проволочной решеткой делать, а то при хорошем ветре еще мачту сломает. Т.е., сложность изготовления уже сопоставима с LPDA, а выигрыш - 2-4дб. Для UMTS-2ГГц, наверное, хороший вариант. Может, сделаю "шоб было", до кучи . Тут ведь некоторые 3G как-то иногда ловят.

Вот еще один непонятный мне вопрос: по ММАНе у горизонтальной LPDA вертикальная диаграмма имеет сильно выраженные узкие пики и провалы. У меня антенна вертикальной поляризации. Значит, эти пики-провалы должны быть в горизонтальной плоскости. Но на практике я их не мог поймать! То ли плохо ловил, то ли ММАНа врет, но при плавном вращении антенны +- градусов на 30 сигнал менялся плавно и не сильно (где-то на 2-4 db). Или я неправильно интерпретирую ММАНу? Или я какую-то другую глупую ошибку в логике делаю? :ohmy:

P.S. Допер про пики-провалы - это влияние отражения от Земли! Достаточно было в Манне задать Ground - Free space и они пропали. Так что, вероятно, для вертикально поляризованной антенны они должны остаться в вертикальной плоскости, что тоже не очень радует. Но у меня ведь обе антенны стоят под 45 град. к горизонту. Наверное, это должно помочь. Попробую как-нибудь смоделировать в МАННе хотя бы небольшую LPDA под 45.

3G-Aerial admin пишет: Желаю успехов, Сергей.

СПАСИБО!

P.S. Кстати, Вам, наверное, стоит обновить страничку 3g-aerial.biz/chastoty . Как минимум - добавить частоты 4G/LTE800. Вот здесь все подробно расписано. Мне многие не верят, что LTE на 800МГц есть, но он РЕАЛЬНО есть и расширяется, т.к. покрытие больше. По крайней мере, В Дубне и в Электрогорске у МТС точно есть!

Добрый день!

Первым делом хотел бы поблагодраить за сайт, очень интересный материал в ну ОЧЕНЬ доступной форме. Спасибо!

Озадачился расчетом логопериодической антенны на диапазон 600-800МГц для цифрового ТВ (650МГц и 722МГц). Рассчитал на калькуляторе сайта и нарисовал в MMANA. Столкнулся с той же проблемой, что и Сергей входное сопротивление в MMANA и на калькуляторе не сходится. Почитал тему и решил повторить расчет в LPCAD35. На сайте получил 9 прутков на одной собирающей линии, а в LPCAD 5.
По поводу LPCAD хочу отметить, что там еще по феншую диаметр каждого прутка меняется.
В LPCAD посчитал расстояние между собирающими линиями = 27.4мм (ОТ-ЦЕНТРА-ДО-ЦЕНТРА). Получается при стороне квадрата 20мм, расстояние между собирающими линиями 7.4мм (калькулятор на сайте показал 23мм)

Решил в итоге оставить вариант с сайта. Расчет:
**** Логопериодическая антенна ****

---

Мин. Частота: 600 МГц
Макс. Частота: 800 Мгц
Входное сопротивление антенны Z0: 75 Ом
Диаметр элемента ⌀N: 6 мм
Период структуры τ: 0.9
Относительный интервал σ: 0.17

---

Угол при вершине α: 17°
Число элементов антенны : 9
Прибл. макс. усиление антенны (при оптимальном σ): 8.1 dBi

---

Длины элементов антенны : (мм)
L1 = 124.9
L2 = 112.4
L3 = 101.2
L4 = 91.1
L5 = 82
L6 = 73.8
L7 = 66.4
L8 = 59.7
L9 = 53.8
Расстояние между элементами S : (мм)
S1 = 84.9
S2 = 76.4
S3 = 68.8
S4 = 61.9
S5 = 55.7
S6 = 50.2
S7 = 45.1
S8 = 40.6
Длина антенны от перемычки до последнего элемента A: 547 мм

---

Волновое сопротивление собирающей линии Zf: 142 Ом
Промежуток в собирающей линии G: 23 мм
Расстояние от первого элемента до перемычки w: 63 мм

Вопросы:
1) Может всетаки калькуляторы считают примерно правильно, только на сайте посчитал 23мм от края до края собирающих линий, в LPCAD 27,4 от центра до центра?
2) Может неправильно рисую собирающие линии? Делал так: сторона квадрата 20мм, расстояние между собирающими линиями 23мм. Следовательно расстояние от центра до центра собирающей линии 43мм.

Видимо, тоже буду на месте эксперементировать с расстоянием по необходимости. Прикладываю расчетные графики КСВ для расстояний между собирающими линиями 23мм и 7,4мм.






PS в результат калькулятора не пишется сторона собирающей линии из исходных данных. Так и задумано?

Если мы откроем на 16-ой странице 1-ый том И.Гончаренко "Антенны КВ и УКВ" и прочитаем общие огранчения метода моментов, то увидим следующее:

• 1.Минимальная длина сегмента должна быть меньше минимального расстояния между соседними проводами.
• 2.Длина сегмента должна быть больше диаметра провода.

Помимо того, что бесплатная MMANA имеет ограничения по максимальному числу сегментов в модели и из-за этого мы можем случайно не уложиться в критерии минимальной длины сегмента, касательно собирающей линии в LPDA мы видим явное неустранимое противоречие в требованиях к длине сегмента, если расстояние между проводами линии меньше диаметра этих проводов.
Вывод - MMANA явно не годится для такого рода моделирования. На КВ обычно все хорошо, а чем выше частота, тем чаще возможны такие проблемы.
Но это не значит, что наш калькулятор, основанный на старой доброй [strike]теплой ламповой[/strike] методике от Ротхаммеля, 100% правильный. Мы живем в цифровую эпоху и хотелось бы перепроверить этот метод в ЭМ-симуляторе. Но лучше взять не MMANA, а HFSS, имхо.