Domanda:
Il montaggio di un'antenna ground plane capovolta cambia l'angolo di decollo?
hazzey
2016-06-20 07:21:32 UTC
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Un tipico modello di guadagno per un'antenna ground plane a un quarto d'onda è:

enter image description here

Immagine da un'immagine simile domanda e vedere la filigrana.

Per una situazione in cui i segnali di interesse sono al di sotto dell'antenna in elevazione (ad es. antenna su una collina / montagna), montare l'antenna capovolta fare qualche differenza?

Una risposta ingenua sarebbe che il modello dell'antenna sarebbe inalterato tranne che per essere ruotato di 180 gradi, cioè:

enter image description here

Una risposta a una domanda simile sembra implicare che i radiali su un'antenna ground plane non hanno tanto a che fare con il modello quanto la terra effettiva forte>. I miei tentativi di modellare questo con EZNEC non hanno prodotto alcun cambiamento in base all'orientamento dell'antenna, ma non mi fido di me stesso.

Inoltre, guardare solo i grafici ti porterebbe a credere che non ci siano possibilità di ricevere un segnale da sotto le quote dell'antenna. Anche questo è difficile da credere.

La ricerca in Internet ha prodotto molte varianti di "Provalo". o "Ha funzionato per me in ...". Sto cercando un ragionamento più specifico.

E nel caso sia importante per questa risposta, sto principalmente considerando la gamma di frequenze di 2 m. Inoltre, a titolo di considerazione, si può presumere che l'altezza dal suolo sia compresa tra 5 metri.

Configurazione semplificata per chiarezza:

enter image description here

bene, quanto "in alto" faresti "appendere" la tua antenna? se rispecchi semplicemente il tuo pattern, noterai che tutto verrebbe riflesso / inghiottito dal terreno, dato che geometricamente è diretto "verso il basso" ... Non sono proprio sicuro di aver capito correttamente la tua domanda. Potresti fare un breve disegno di ciò che hai in mente?
@MarcusMüller Ho aggiunto un'altezza alla domanda (5 m), ma questo è il punto. Il diagramma si capovolge in modo che tutto sia capovolto? L'unica cosa che cambia dell'antenna è che i radiali sono in alto e la verticale è in basso. L'intera antenna viene ruotata per puntare verso il basso.
Ho chiesto un disegno per un motivo :) Ora, il diagramma ** non può ** capovolgersi, perché i lobi principali sarebbero rivolti verso il basso, ma c'è la madre terra sulla strada. Se fai un disegno, noterai quel problema.
@MarcusMüller Aggiunto il diagramma come richiesto. Se stai dicendo che la trama non può essere capovolta perché la terra ha più a che fare con la trama del guadagno che con la posizione dei radiali, allora questa suona come una risposta.
Qualcosa su cui riflettere: le stazioni di trasmissione AM commerciali si trovano sulle montagne quando sono disponibili e le loro torri non sono montate capovolte anche se i ricevitori previsti si trovano sotto l'antenna.
@PhilFrost che è un eccellente esempio di come la forma del tuo terreno possa effettivamente influenzare il diagramma di radiazione del tuo monopolo :)
Solo un punto di informazione ... i miei grafici polari a cui fai riferimento stanno modellando antenne montate a terra, non antenne nello spazio libero o fuori terra.
@JSH Buono a sapersi. Non ho capito questo punto dai tuoi post (blog e qui).
Cinque risposte:
#1
+4
rclocher3
2016-06-20 21:19:23 UTC
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Se dovessi capovolgere l'antenna, idealmente senza che nessuna parte dell'antenna tocchi il suolo, il tuo schema di radiazione dell'antenna non cambierebbe molto, come hai scoperto su EZNEC. Due cose sono cambiate rispetto a una verticale "normale" montata a terra: hai sollevato i radiali e hai ruotato l'antenna.

(La seguente spiegazione potrebbe dispiacere ai fisici perché eccessivamente semplificata, ma Penso che sia utile per il radioamatore medio. Questo è ham.stackexchange.com, non physics.stackexchange.com.)

Elevando i radiali hai cambiato il modo in cui funziona l'antenna. Invece di un monopolo da 1/4 λ rispecchiato dal terreno che hai reso altamente conduttivo con i tuoi radiali, ora hai un dipolo. La metà del tuo dipolo è il conduttore verticale, che crea radiazioni polarizzate verticalmente. I radiali elevati, che dovrebbero essere sintonizzati per essere lunghi 1/4 λ, lavorano per controbilanciare la parte verticale dell'antenna. (Alcune persone usano la parola 'contrappeso' per i verticali elevati, ma quella parola è stata eccessivamente usata e abusata così tanto che il compianto LB Cebik, W4RNL, ha sostenuto che la parola dovrebbe essere ritirata.) Verticali con radiali elevati funzionano molto bene, ma poiché le verticali devono essere sintonizzate, sono essenzialmente antenne a banda singola (più armoniche dispari).

Quindi hai capovolto l'antenna. Il modello del segnale è molto simile a un "normale" verticale montato a terra perché il modello è il risultato di un segnale polarizzato verticalmente irradiato vicino alla terra e non nello spazio libero. Capovolgere l'antenna ma non capovolgere la terra non fa molto per cambiare il modello.

Non c'è motivo particolare per capovolgere l'antenna solo perché l'antenna si trova sulla cima di una montagna. Le antenne polarizzate verticalmente sulle cime delle montagne sono comuni, ma devo ancora vederne una capovolta, ah ah. La modellazione dell'antenna viene quasi sempre eseguita su una terra piatta idealizzata, ma l'esperienza mostra che il segnale proveniente da un'antenna in cima a una montagna arriva a valle. Esiste un programma chiamato HFTA o HF Terrain Analysis di Dean Straw N6BV, che viene fornito con l'ARRL Antenna Book, che può essere utilizzato per modellare la propagazione su un terreno reale che non è perfettamente piatto, ma il software funziona solo con antenne polarizzate orizzontalmente .

#2
+3
Marcus Müller
2016-06-21 12:43:38 UTC
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Per rispondere in modo molto grafico:

Capovolgere il diagramma geometricamente non può funzionare:

Diagrams

Ciò che hai effettivamente costruito è una specie di guida d'onda, composta da due piani collegati a terra sotto (terra) e sopra (terra virtuale attraversata da radiali) la tua antenna; in questa configurazione a simmetria di rotazione, il campo H esiste solo in direzione orizzontale e il campo E tra i due piani esisterà solo verticalmente.

In altre parole: se assumiamo che il piano di massa virtuale essere un cerchio perfetto, quindi questo sembra un sacco di dipoli in piedi uno accanto all'altro tra il bordo di quell'aereo e il suolo, alimentati esattamente con lo stesso segnale. Poiché questo, per motivi di simmetria, non avrà alcun guadagno orizzontale, l'unico guadagno che possiamo avere è verticale; ma non esiste un fattore di gruppo verticale in un gruppo di dipoli spostati orizzontalmente, quindi questo avrà solo il diagramma di radiazione di un dipolo a mezza lunghezza.

Lascia che sia tu, @Marcus, a inventare questo. Mi fai ridere. I due motivi sarebbero stati vagamente accoppiati, ovviamente, ma comunque.
@SDsolar sì, e, ammettiamolo, il "grandissimo aereo da terra in bilico" sarebbe qualcosa di rigorosamente uscito da un libro di scify, ma comunque :)
Ovviamente, se la Terra fosse circondata da uno strato atmosferico che conteneva ioni mobili, la situazione nell'illustrazione finale potrebbe non essere così completamente irrealistica. Potremmo addirittura ipotizzare la fattibilità della comunicazione globale nelle giuste condizioni ...
@PhilFrost-W8II woah! Come sarebbe la fantascienza ?! : D
#3
+3
JSH
2016-06-22 02:12:31 UTC
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Un'antenna "ground plane" elevata con radiali sintonizzati ha, di per sé, un modello molto simile a una forma a ciambella di dipolo (lo spazio libero è quello di cui sto parlando al momento). Purtroppo dobbiamo montare l'antenna e alimentarla con una linea di alimentazione. Questo introduce uno o più conduttori aggiuntivi sotto i radiali che in modo dimostrabile (tramite simulazione e misurazione) assorbono / inducono un po 'di potenza dai radiali e fluiscono energia sotto l'antenna. Vedere la figura 5 di questo articolo. Ciò sembra causare la leggera inclinazione verso l'alto che si vede più spesso nella documentazione dell'antenna del piano di massa. La larghezza del fascio di 3 dB nel piano E verticale è ancora piuttosto enorme con l'energia sia sopra che sotto il livello dell'antenna.

Alcuni puristi montano queste cose capovolte su una staffa laterale della torre quando il sito dell'antenna è molto molto più alto degli utenti circostanti del sistema radio. In effetti, il "downtilt del fascio" nei sistemi phased array collineari è un attributo serio da studiare per alcune circostanze del sistema radio ... specialmente per le lunghezze d'onda più corte. La trigonometria aiuta a rispondere quando considerare questo approccio mentre traggo qui.

Detto questo, l'ampiezza del fascio verticale della tipica antenna monopolare a quarto d'onda è così grande, montarla capovolta lo è probabilmente non farà alcuna differenza nella maggior parte delle circostanze.

#4
+3
Richard Fry
2019-02-24 19:28:06 UTC
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Vedere il grafico qui sotto.

Un dipolo alimentato al centro λ / 2 ha circa 0,7 dB in più di guadagno rispetto a un piano di massa λ / 4, ma per il resto la loro radiazione nello spazio libero v-pol sono molto simili.

Se il conduttore verticale di un piano di massa λ / 4 punta verso lo zenit o il nadir, la sua radiazione verso il la terra produrrebbe quasi le stesse riflessioni dalla terra (altre cose uguali).

Quindi i suoi schemi di radiazione in campo lontano netti sarebbero molto simili per entrambi configurazioni di installazione forti>.

enter image description here

#5
+1
Steve
2020-02-18 17:42:02 UTC
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Le antenne UHF invertite ground plane su palloncini e altri aerei sono utilizzate proprio per questo motivo. Il diagramma di radiazione fornisce il maggior guadagno a bassi angoli di radiazione (che sono alla massima distanza dal suolo), meno verticalmente verso il basso (più vicino) e teoricamente nessuno sopra. Sarei interessato al diagramma di radiazione calcolato di un piano di massa con radiali inclinati (ad esempio radiali inclinati del piano di massa) che mi aspetto si trovi da qualche parte tra un dipolo e un piano di massa.

RE: _Il diagramma di radiazione fornisce il massimo guadagno a bassi angoli di radiazione (che sono alla massima distanza dal suolo), meno verticalmente verso il basso (il più vicino) e teoricamente nessuno sopra ._ >>> Questa è una credenza popolare, Steve, ma potresti volerlo per rivedere le informazioni nella mia risposta qui.
Benvenuto su ham.stackexchange.com, Steve!


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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