Autore Topic: Dipolo ed altezza  (Letto 500 volte)

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Offline AZ6108

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Dipolo ed altezza
« il: 25 Novembre 2021, 13:00:42 »

Ciao a tutti, avevo un pochino di tempo da occupare ed ho deciso di giocherellare con NEC (4NEC2) per verificare e validare un'affermazione che ho letto da diverse fonti, relativa all'altezza dal suolo di un dipolo ed al rendimento dello stesso in termini di radiazione

Per farlo, ho modellato in NEC un semplice dipolo sulla banda degli 11 metri modificando poi il modello per cambiare l'altezza dello stesso e generando il grafico di radiazione corrispondente a ciascuna altezza, il risultato è visibile nell'immagine qui sotto (l'originale è qui)



ma andiamo per ordine, i grafici mostrano i lobi di radiazione di un dipolo posto a varie altezze; il primo grafico mostra il dipolo piazzato a 0.15 Lambda dal suolo (1.65m), come è facile vedere, il dipolo posto così in basso ha una radiazione prevalentemente sulla verticale, accettabile per collegamenti a breve distanza, ma sicuramente non soddisfacente, visto che andremo a sprecare gran parte della RF per "scaldare le nuvole" [emoji1]

Alzando il dipolo ad un'altezza pari ad 0.25 Lambda (2.75m) le cose migliorano leggermente, ma l'angolo di lancio continua a rimanere troppo alto, per cui proviamo ad alzarlo ulteriormente arrivando a 0.5 Lambda (5.5m), qui si inizia a ragionare, l'angolo di radiazione è ragionevolmente basso ed il guadagno aumenta da 5.7 a 7.2 dBi, non male, però in questa configurazione il dipolo diventa piuttosto "sordo" ai segnali provenienti dalla verticale, il che, nel caso in cui si voglia utilizzare il nostro dipolo anche per QSO locali, è "scomodo"

Vediamo se si può far meglio, stando a quanto ho letto e riportato nella premessa, l'altezza ideale dal suolo di un dipolo a 1/2 onda corrisponde a circa il 60% della lunghezza d'onda, e se andiamo a vedere il diagramma del dipolo posto a 0.60 Lambda (6.6m) è facile notare alcune differenze

Prima di tutto a questa altezza l'angolo di lancio principale si abbassa di ulteriori 5 gradi, il che è ottimo per collegamenti a lunga distanza, in secondo luogo si viene a creare un lobo secondario (minore) che permette comunque di sfruttare il dipolo anche per i collegamenti locali, oltre a questo, il guadagno cresce dal precedente 7.2 dBi a 7.7 dBi, non un incremento esagerato, ma comunque buono

Arrivati a questo punto, uno potrebbe pensare che alzando ulteriormente il dipolo, le prestazioni aumenteranno, ma così NON è, basta vedere cosa succede alzando il dipolo a 0.8 Lambda (8.8m), non solo il guadagno DIMINUISCE, ma il lobo secondario aumenta di dimensioni, causando un'inutile dispersione di RF, ed i "NULL" laterali diventano più marcati; se poi andiamo avanti, guardando ai grafici, è facile capire come, alzando ulteriormente il dipolo la situazione peggiori, con il diagramma di radiazione che diventa sempre più frammentato ed i "NULL" laterali sempre più marcati

Per concludere, considerando quanto sopra, direi che l'idea di alzare il dipolo al 60% della lunghezza d'onda (circa 6m) sia tutt'altro che disprezzabile, dato che permette di massimizzare la radiazione dello stesso sia per collegamenti locali che per collegamenti a lunga distanza, non solo, grazie ai "NULL" laterali non molto marcati, il dipolo potrà servire bene anche per corrispondenti non "orientati" lungo gli assi di radiazione

Niente di che, ma spero che quanto sopra possa essere utile a tutti coloro che usano o vogliono provare questa umile, ma tutt'altro che disprezzabile (se ben realizzata ed installata) antenna




Offline BarboneNet

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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #1 il: 25 Novembre 2021, 13:27:52 »
Ottimo test....una curiosità, Nec è gratuito? Ti calcola il fattore di accorciamento del cavo elettrico in caso di antenne filari?


Grazie, io cmq sempre ad almeno 3/4 lambda dal suolo per le direttive...ciaooo

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Offline AZ6108

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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #2 il: 25 Novembre 2021, 14:35:22 »
Ottimo test....una curiosità, Nec è gratuito?

Grazie, e... si, è gratuito, quantomeno 4NEC2, mentre ezNEC a causa dell'abbandono dello sviluppatore, diverrà gratuito dal prossimo Gennaio

Citazione
Ti calcola il fattore di accorciamento del cavo elettrico in caso di antenne filari?

Non mi sembra (anche se ha un ottimizzatore che, specie in "evolve" è una bomba), io di solito uso il fattore di accorciamento appropriato nel modello, ad esempio...

Codice: [Seleziona]

CM ----------------------------------------------------------------
CM dipolo risonante - variare frequenza e geometria come desiderato
CM l'altezza dal suolo viene impostata al valore ottimale pari al
CM 60% della lunghezza d'onda di calcolo, l'impedenza dovrà essere
CM aggiustata tra i 75 ed i 50 Ohm in base all'angolo tra i bracci
CM per l'alimentazione usare un choke/balun 1:1
CM ----------------------------------------------------------------
CE

' simboli e valori calcolati
SY freq=27.205                ' frequenza di calcolo
SY wire=0.00125              ' raggio del filo
SY wave=(300/freq)            ' lunghezza d'onda
SY arms=((wave/4)*0.965)      ' lunghezza dei bracci del dipolo
SY feed=(wave*0.60)          ' altezza dal suolo del punto centrale
SY term=feed                  ' altezza punti terminali dei bracci
SY segm=51                    ' numero di segmenti per il modello

' teorema di pitagora: calcola il punto finale dei bracci
SY vert=(feed-term)
SY endp=sqr((arms*arms)-(vert*vert))

' bracci del dipolo
GW 1 segm  0 0 feed -endp 0 term wire
GW 2 segm  0 0 feed  endp 0 term wire

' terreno (reale, standard)
GE -1
GN  2  0  0  0  13  0.005

' carico (fili di rame)
LD  5  0  0  0  58000000

' punto di alimentazione
EK
EX  0  1  1  0  1.  0  0

' frequenza di test
FR  0  0  0  0  freq  0

' fine
EN


il modello sopra è quello che ho usato per il test (variando il valore di "feed"), se guardi al calcolo dei bracci "arms" vedrai che ho introdotto io il fattore di velocità/accorciamento

Citazione
Grazie, io cmq sempre ad almeno 3/4 lambda dal suolo per le direttive...ciaooo

il valore 0.75 è troppo vicino a 0.80, vedi i grafici di radiazione [emoji6] (e magari abbassa l'antenna) anche se una YAGI, grazie agli elementi parassiti, ha un grafico di radiazione MOLTO diverso da quello di un dipolo, e NON si può NON considerare gli elementi aggiuntivi

[edit]

Se sei curioso, prova a variare il valore di "freq" a (es.) "7.100" e controlla, vedrai che il diagramma di radiazione resterà IDENTICO (ovviamente varierà l'altezza dal suolo); volendo vedere cosa succede con una "inverted V", prova a cambiare il valore di "term" da "feed" a "feed-1" ossia abbassare gli estremi dei bracci del dipolo di 1m rispetto all'altezza del punto di alimentazione
« Ultima modifica: 25 Novembre 2021, 15:29:22 da AZ6108 »


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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #3 il: 26 Novembre 2021, 09:55:08 »
Nel caso lungo il dipolo l'altella del suolo variasse anche di molto? Ad esempio una discesa come nel mio caso e qualche costruzione di mezzo.


Offline AZ6108

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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #4 il: 26 Novembre 2021, 10:07:05 »
Nel caso lungo il dipolo l'altella del suolo variasse anche di molto? Ad esempio una discesa come nel mio caso e qualche costruzione di mezzo.

Di sicuro la cosa andrebbe ad impattare sul diagramma di radiazione, per avere un'idea approssimata del diagramma risultante bisognerebbe costruire un modello con le altezze dal suolo impostate in modo simile a quelle dell'antenna reale, se mi fornisci la lunghezza dei bracci e le altezze e distanze, posso provare a mettere in piedi un modello ... oppure puoi prenderti una copia di 4NEC2 e farlo tu, come preferisci

[edit]

Ho fatto una prova rapida con un dipolo inclinato, l'estremità un braccio è a 60% lambda mentre l'altro braccio è più basso, abbassando il secondo braccio di 1m il pattern non cambia, abbassandolo di 2m il pattern inizia ad assomigliare a quello del dipolo posto a 50% lambda (lambda/2), ovviamente in entrambi i casi il diagramma di radiazione orizzontale non è simmetrico ma presenta un "NULL" più accentuato verso l'estremo alto e più ridotto verso quello basso come visibile nell'immagine 3D qui sotto



se noti bene, sulla sinistra la "svasatura" del lobo è più evidente rispetto a quella sulla destra

« Ultima modifica: 26 Novembre 2021, 11:33:21 da AZ6108 »

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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #5 il: 26 Novembre 2021, 12:46:54 »
Molto interessante. Dimenticavo un grazie per la spiegazione, ho sempre pensato che avere quattro lobi fosse meglio quindi che più alta meglio è.
Nel mio caso difficile misurare precisamente. Ad occhio direi che ho circa 5 mt sul piano terrazzato + il palo che utilizzerei. L'idea che mi frulla è di chiedere ai vicini di poter fissare un tassello nel loro muro e tirare il cavo. Avrei da un lato circa 40 mt di cortile mio + la strada, il mio cortile è in discesa, direi almeno 5 mt fino alla strada forse oltre, in pratica mi fisserei al secondo piano della casa del vicino e sarebbe comunque inclinato. Di mezzo nel mio cortile ci sta un piccolo fabbricato solo piano terra che starebbe di lato rispetto al cavo. Qualche albero.
Lato opposto non saprei, è più alto rispetto al mio piano di terra è più libero ma sotto ci sta qualche albero, e avere i bracci allineati forse mi viene difficile, quindi avrei anche il dubbio se fissarli con un angolo orizzontale sui diciamo 120 gradi o anche meno modificherebbe tanto le prestazioni o no.
Insomma ho tanto spazio ma non libero e pianeggiante. Forse mi conviene tirare una long wire o un dipolo e accontentarmi di quello che viene fuori, oppure imparare a fare le simulazioni. :)

Offline AZ6108

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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #6 il: 26 Novembre 2021, 15:12:54 »
Molto interessante. Dimenticavo un grazie per la spiegazione, ho sempre pensato che avere quattro lobi fosse meglio quindi che più alta meglio è.

Prego, ci mancherebbe, non ho fatto altro che modificare un modello che già avevo e vedere cosa succedeva, la simulazione è approssimata, ma alla fine della fiera, quel che volevamo credo fosse un'idea di massima

Per quanto riguarda il discorso dei lobi... dipende da quello che vuoi ottenere dall'antenna, come ho scritto, piazzare il dipolo al 60% della lunghezza d'onda permette di avere un'ottima copertura DX insieme ad una radiazione più che sufficiente per i contatti a breve distanza, dopodichè il dipolo ha un diagramma di radiazione che predilige le direzioni perpendicolari ai bracci, se vuoi copertura completa, dovrai andare su una verticale, ma in quel caso ricorda che la tua RF verrà irradiata in egual misura sui 360° orizzontali ed all'angolo di lancio dell'antenna, quindi fatti due ragionamenti, non si può avere la moglie piena e la botte ubriaca [emoji23]

Citazione
Nel mio caso difficile misurare precisamente. Ad occhio direi che ho circa 5 mt sul piano terrazzato + il palo che utilizzerei. L'idea che mi frulla è di chiedere ai vicini di poter fissare un tassello nel loro muro e tirare il cavo. Avrei da un lato circa 40 mt di cortile mio + la strada, il mio cortile è in discesa, direi almeno 5 mt fino alla strada forse oltre, in pratica mi fisserei al secondo piano della casa del vicino e sarebbe comunque inclinato. Di mezzo nel mio cortile ci sta un piccolo fabbricato solo piano terra che starebbe di lato rispetto al cavo. Qualche albero.
Lato opposto non saprei, è più alto rispetto al mio piano di terra è più libero ma sotto ci sta qualche albero, e avere i bracci allineati forse mi viene difficile, quindi avrei anche il dubbio se fissarli con un angolo orizzontale sui diciamo 120 gradi o anche meno modificherebbe tanto le prestazioni o no.
Insomma ho tanto spazio ma non libero e pianeggiante. Forse mi conviene tirare una long wire o un dipolo e accontentarmi di quello che viene fuori, oppure imparare a fare le simulazioni. :)

Imparare ad usare NEC non è difficile (te lo dice uno che ha imparato in circa 2 giorni [emoji1]) anche perchè il programma arriva con un buon numero di modelli già fatti, e leggendosi tali modelli (sono sempllici files di testo), facendo poi riferimento ai manuali NEC, ci vuole veramente poco a prenderci mano.

Per il resto, se riesci a fare uno schizzo (non pretendo un Rembrandt !!) di come sarebbe messa l'antenna e delle lunghezze/altezze, non credo ci metterei molto a costruire un modello NEC, alla fine è come costruire il modello di un circuito in SPICE [emoji18]


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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #7 il: 26 Novembre 2021, 15:36:41 »
Dimenticavo, se ce la fai a piazzare il dipolo a 6,6 circa (occhio, parliamo di dipolo !) sarebbe ideale

o meglio 60% della lunghezza d'onda, ossia 300000/KHz oppure 300/MHz il che, assumendo una frequenza di 27205 KHz (ossia 27,205 MHz) significa

300000/27205 = ‭11,02738467193531‬

a questo punto, calcolando il 60% avremmo

11,02738467193531‬ * 0,60 = ‭6,616430803161184‬

per cui il nostro dipolo dovrebbe essere posto con (almeno il punto di alimentazione) ad un'altezza di 6,62 metri e se possibile in orizzontale, se NON fosse possibile, le estremità dei bracci dovrebbero essere ad un'altezza inferiore di 1m o meno (da 5.62 a salire fino a 6.62) dal punto di alimentazione, altrimenti, abbassando i bracci di 2m o più, il diagramma di radiazione diventa simile al dipolo ad un'altezza di mezz'onda, ovviamente "1m" è un'indicazione specifica per gli 11 metri dato che la differenza di altezza degli estremi dei bracci varia in base alla lunghezza degli stessi, ossia per farla breve, dovremmo ragionare sull'angolo dei bracci più che sull'altezza
« Ultima modifica: 26 Novembre 2021, 16:40:30 da AZ6108 »

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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #8 il: 27 Novembre 2021, 17:05:14 »
Grazie mille davvero ottima spiegazione.
Appena riesco vedrò di prendere delle misure un pochino precise, senza è difficile anche immaginare cosa fare. Purtroppo visto le tantissime variabili, e dato che lo spazio è quello che è, temo sarò costretto a fare un po a spanne e accontentarmi. Certo fare una simulazione, dato che mi sono sempre piaciute, e poi confrontarle con la pratica, sarebbe molto interessante.


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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #9 il: 27 Novembre 2021, 17:21:37 »
Grazie mille davvero ottima spiegazione.
Appena riesco vedrò di prendere delle misure un pochino precise, senza è difficile anche immaginare cosa fare. Purtroppo visto le tantissime variabili, e dato che lo spazio è quello che è, temo sarò costretto a fare un po a spanne e accontentarmi. Certo fare una simulazione, dato che mi sono sempre piaciute, e poi confrontarle con la pratica, sarebbe molto interessante.

Di nulla, alla fine modificare un modello NEC che avevo ha richiesto pochissimo, se puoi/vuoi, scarica ed installa 4NEC2, credo potrà essere interessante [emoji1]


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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #10 il: 27 Novembre 2021, 21:34:13 »
Discorso molto interessante ma purtroppo per il mio dipolo, difficilmente realizzabile per freq. più basse della 27. Mettere un dipolo per i 40m a 25m di altezza comincia ad essere un tantinello difficoltoso...
Trovo anche un po' problematico usare un dipolo sulla 27 quando il 99.9% dei corrispondenti trasmettono con polarizzazione verticale . Credo che almeno a livello "locale" l' aumento dell' efficenza sarebbe molto meno visibile.

inviato M2004J19C using rogerKapp mobile
« Ultima modifica: 27 Novembre 2021, 21:40:10 da Aquila Fr »
qrz.com nihil iuris habeat valorem

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Re:Dipolo ed altezza
« Risposta #11 il: 27 Novembre 2021, 23:02:20 »
Discorso molto interessante ma purtroppo per il mio dipolo, difficilmente realizzabile per freq. più basse della 27. Mettere un dipolo per i 40m a 25m di altezza comincia ad essere un tantinello difficoltoso...
Trovo anche un po' problematico usare un dipolo sulla 27 quando il 99.9% dei corrispondenti trasmettono con polarizzazione verticale . Credo che almeno a livello "locale" l' aumento dell' efficenza sarebbe molto meno visibile.

ovvio che a lughezze d'onda maggiori l'idea di piazzare un dipolo a 0.60 lambda inizi ad essere problematica (se uno avesse i supporti e lo spazio per farlo sui 160, credo userebbe un'altra antenna), ma per frequenze sino ai 20m la cosa è fattibile

detto questo, la polarizzazione ha senso per comunicazioni dirette, ma se parliamo di DX e di onde riflesse una o più volte, il discorso polarizzazione perde significato, se invece parliamo di comunicazioni locali, la perdita relativa alla differenza di polarizzazione è comunque negligibile
« Ultima modifica: 27 Novembre 2021, 23:12:51 da AZ6108 »