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Dipolo ed altezza

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AZ6108:

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"

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


BarboneNet:
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

Inviato dal mio SM-M127F utilizzando rogerKapp mobile

AZ6108:

--- Citazione da: BarboneNet - 25 Novembre 2021, 13:27:52 ---Ottimo test....una curiosità, Nec è gratuito?

--- Termina citazione ---

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?

--- Termina citazione ---

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: ---
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


--- Termina codice ---

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

--- Termina citazione ---

il valore 0.75 è troppo vicino a 0.80, vedi i grafici di radiazione (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

listener:
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.

AZ6108:

--- Citazione da: listener - 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.

--- Termina citazione ---

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

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