" Idea komputerowego modelowania anten jest bardzo nęcąca. Narysowawszy na ekranie dowolną konfigurację z rurek i przewodów, można zobaczyć, jak ten «twór» będzie pracował w charakterze anteny i uzyskać wszystkie jej charakterystyki. Co więcej, można badać antenę, zmieniając jej parametry, optymalizować pod konkretne specyficzne jak też i wymuszone warunki pracy. Przecież na realnej antenie zmierzyć wszystkie parametry jest bardzo trudno, lub praktycznie nie możliwe. Dlatego też komputerowe modelowanie pozwala otrzymać wszystkie charakterystyki i wyliczenia dla naszej anteny. Dobry program modelowania jest jak antenowe laboratorium, pozwalające bez szczególnych nakładów policzyć najnieprawdopodobniejsze projekty, otrzymać ich obiektywne, a nie rzadko subiektywne dane (i prawdopodobnie błędne, albo nie współmierne do konkretnych warunków). Program, to potężny kształcący system, któremu można zadać praktycznie każde pytanie, a otrzymując matematycznie dokładną odpowiedź, pozwala obiektywnie porównać różne typy anten i samemu wyciągnąć wnioski. To unikalny interaktywny informator - w zwykłym papierowym poradniku, fizycznie nie można obliczyć całej różnorodność, możliwości wykonania i rozmieszczenia anteny - liczba wariantów, w sumie jest nieskończenie duża. Przypomnij sobie ile razy, zobaczywszy papierowy opis interesującej anteny, męczyły cię pytania:
…u mnie nie ma wskazanej w opisie rurki i nie przewiduje jej. Co i jak trzeba zmienić, w tym, co u mnie jest?
…jak wpłynie sąsiadujący maszt innej anteny?
…w jaki sposób trzeba będzie zmienić formę anteny, dostosowując ją do moich warunków?
…antena nie mieści się w określonym obszarze, jak można zmienić jej parametry w moim przypadku bez szkody dla pracy?
I tak dalej i tak dalej.
Co wtedy pozostaje? Albo zrezygnować z zastosowania takiej anteny, albo robić ją na swój sposób i ryzyko, mając nadzieję, że jakoś wszystko się uda"..........
Warto zainteresować się i zapoznać z programem MMANA-GAL basicktóry wspomaga mocno przy konstrukcji anten. W tej wersji "basic" jest programem typu "free" czyli darmowym. Autorami programu są JE3HHT - Makoto Mori,DL1PBD - Alex Schewelew i DL2KQ - Igor Gontcharenko.
Oparty jest na silniku MININEC ver.3 który stworzony został dla US nava i NASA.
Do programu można pobrać SPOLSZCZENIE. (Link pochodzi ze strony emisje-cyfrowe.sq9jxb-sq6mno.pl )
Компьютерное моделирование антенн Всe о программе MMANA - to pozycja książkowa dostępna również w wersji pdf
w języku rosyjskim na stronie autora programu i w formie doskonałego opracowania/tłumaczenia/spolszczenia u kolegi SP5MNJ kontakt- sp5mnj@wp.pl
Proponuję zacząć od "budowy" dipola na 20m jako prostej anteny co pogłębi znajomość z programem. Oznaczenie punktów zasilania przewodu/druta "wire" (na przykładzie anteny delta) wpisuje się
w okno "PULSE".
I tak: W3C: W-(wire) drut nr.3 C-centralnie (po środku przewodu umieszczony). W3B: W-(wire) drut nr3 B-"beginning" (na początku przewodu umieszczony). W3E: W-(wire) drut nr3 E-"ending" (na końcu przewodu umieszczony). W3C7: W-(wire) drut nr3 C7- miejsce zasilania przesunięte od punktu centralnego o 7 "punktów/segmentów" w kierunku końca przewodu. W3C-6: W-(wire) drut nr3 C-6- miejsce zasilania przesunięte od punktu centralnego o 6 "punktów/segmentów" w kierunku początku przewodu.
Teraz spróbujemy tego samego dipola zasymulować ale zrobionego z rurek alu o trzech średnicach 30mm, 25mm i 20mm. tak jak na rysunku poniżej.
Antena składa sie z elementów (długość/średnica):
2m/30mm
1,8m/25mm
~2,2m/20mm -Ten element jest o zmiennej długości (służy do strojenia anteny)
Aby zdefiniować tzw. "stożkowanie" i uwzględnić wymiary anteny należy wpisać te wartości do tabeli "Ustawienia złożonego przewodu" (Taper wire set) ->górne menu
->Edycja (Edit) ->Edycja złożonego przewodu (Taper wire set).
Użyć trzeba następujących parametrów:
L1-2, R1-15 promień rury ośrednicy 30mm
L2-1,8, R2-12,5 promień rury ośrednicy 25mm
L3-99999.9 Ten parametr określa że to końcowy element o zmiennej długości (strojenie), R3-10 promień rury o średnicy 20mm R-"-1" Tu parametr musi mieć wartość "-1". Jest to rodzaj oznaczenia dla programu MmanaGal aby brał dane do obliczeń z tego wiersza w tej tabeli. Aby tak było wówczas w oknie R(mm) - zakładka "Geometria"(Geometry) musi być również wpisana wartość "-1".
Okno "TYPE": Naciskamy na nim prawy przycisk myszy i wybieramy rodzaj znacznika. W tym przypadku to "<>". Rodzaje znaczników:
"<>" -Stosowany przy antenach typu YAGI
"<>*"-Stosowany przy antenach typu YAGI
"->" -Stosowany przy antenach typu GP
"->*"-Stosowany przy antenach typu GP PRZYKŁAD GP
Prawidłowo wypełniona tabela i prawidłowe porobione wpisy uwidocznią na rysunku anteny NIEBIESKIE KWADRACIKI w miejscach gdzie są połączenia "rurek".
Obliczenia programu teraz będą prawidłowe.
Na koniec nalezy "dostroić" antenę ręcznie lub skorzystać z funkcji "Optymalizacja" (Optimizacjon)- np. tak jak na filmie poniżej:
Balun:
Czasem należy podjąć decyzję o zastosowaniu baluna przy antenie tylko jakie przełożenie zastosować? W MmanaGal w łatwy sposób można to sprawdzić. Np. antena DELTA na pasmo 80m zawieszona poziomo na wysokości 20m.
Jest ona w rezonansie i ma impedancję ponad 150 Ohm, dlatego też SWR dla linii 50 Ohm jest wysoki - powyżej 3. Sprawdźmy teraz przy jakiej linii SWR obniży się. Po wywołaniu okna "SETUP" (górne menu -> "Serwis"(Setup) wpisujemy z klawiatury bądź wybieramy w polu "R Ohm" impedancję linii i obserwujemy jak zmienia się SWR.
W polu "jX Ohm" musi być wartość "0". Przy impedancji linii 200 Ohm uzyskujemy niski, akceptowalny SWR. Rachunek jest prosty- wychodzi przekładnia 200:50 czyli 4:1.
Budowa linii zasilającej:
Program MmanaGal wyliczy nam jaką odległość między przewodami/drutami należy zachować uwzględniając średnicę przewodu aby impedancja linii wyniosła np. 450 Ohm dla freq. 21.050 Mhz. Znając wynik można zbudować taką linię lub "dorysować" ją do modelu anteny aby zobaczyć jej pracę z tym zasilaniem.
Z menu "przyciskowego" wybieramy symbol NARZĘDZIA (skrzyżowany klucz/młotek). Wybieramy interesującą nas częstotliwość i "Typ linii"(Type line) ustawiamy na "Line 450 Ohm". Parametr "Reaktancja" ustawiamy na "0" (wpisujemy 0). Patrz rysunek obok. Otrzymujemy długość 1/4L uwzględniający współczynnik skrócenia 3,24m. Teraz rysujemy prostokąt o długości 3,24m i szerokości kilka centymetrów. W zakładce "Geometria" (Geometry) okno R(mm) wpisujemy promień przekroju zastosowanego przewodu-nie średnica (w przykładzie użyto CU o R-1,22mm). Z jednej strony linii uruchamiamy zasilanie a drugą stronę obciążamy opornością 450 Ohm. W polu "R Ohm" w oknie "SETUP" (jak przy balunie) wpisujemy wartość 450 ohm a parametr jX ustawiamy na 0. Poprawiamy "regulujemy" szerokość linii (graficznie) aż uzyskamy SWR=1,0. PRZYKŁAD Mamy wynik: dwa równoległe przewody o średnicy 2,4mm w odstępie 5,14 cm tworzą linię o impedancji 450 Ohm.
Dopasowanie typu LC:
Na przykładzie mojej anteny SQUARE z bocznym zasilaniem na pasmo 40m opiszę jak można wykorzystać Mmana-Gal do dopasowania typu LC. (można zauważyć że wystarczy dać sam balun 1:4 "wg opisu o balunie" ale omawiany jest układ LC).
Z menu "przyciskowego" wybieramy symbol NARZĘDZIA (skrzyżowany klucz/młotek). W zakładce LC-Dopas (LC-Match) widnieje gotowy schemat dopasowania LC z podanymi wartościami. Teraz trzeba nanieść ten układ na "rysunek" anteny i wprowadzić wartości ze schematu do tabeli "Obciążenie" (Loads).
Rysunek z prawej dokładnie wszystko opisuje. Widać w jaki sposób w tabeli "Obciążenie" (Loads) wpisuje się L(w uH) i C(w pF). Wartość Q- to dobroć elementu. Jeżeli Q=0 to oznacza że element jest bezstratny. SQUARE-MATCH
Układ rezonansowy równoległy- trapy:
Otwórz PRZYKŁAD GP Jeżeli w tabeli "Obciążenie" (Loads) w jednym wierszu wpiszemy wartość L i C jak na rysunku z prawej mamy wówczas układ równoległy Trap. Mmana-Gal sam wyliczy rezonans tego układu. Jeżeli wpiszemy wartość x L(uH) i freq. w polu "F/B1" program sam automatycznie wyliczy wartość dla C. Charakterystyka tego układu jest taka że dla częstotliwości rezonansowej oporność wzrasta nieskończenie w górę.
Układ rezonansowy szeregowy (serial): Układ ten jest wykorzystywany w antenach do ich strojenia na interesujące nas pasmo poprzez dobranie odpowiednich wartości L i C. Charakterystyka szeregowego LC jest taka że będąc w rezonansie dla częstotliwości tego układu jego oporność maleje w kierunku 0 Ohm. Włączony on jest szeregowo do anteny. Stosując równoległe do siebie 2-3 układy uzyskamy 2-3 pasma w rezonansie. MmanaGal doskonale symuluje różnego rodzaju układy LC. PRZYKŁAD LOOP 2 PASMA Rezonans otrzymany przez L lub C
Przykładowe użycie arkusza kalkulacyjnego na przykładzie Delty 80m:
