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zoom RSS 4nec2 ループ ハット・ヘンテナを考える

<<   作成日時 : 2016/02/07 14:58   >>

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4nec2にハマッテいます。前回のExtended Double Zeppを作ってみました。調整すれば性能は出るのですが、再現性は周波数が高いので、0.1mm精度を要求されてしまいます。特に、スタブのインピーダンス変換比が大きいと、コネクタ周辺の配線具合が大きく影響します。そこで、今回は、ループ構造のハットヘンテナを考えてみました。普通のヘンテナは、製作誤差が1mm程度でもなんとかなりました。結構作りっぱなしでもよさそうです。そこで、思い切って8角形のモデルを作ってみました。(エレメントの太さを、φ1.6mmとして材料も入手性を考慮しました。

最初に、1λのハット・ヘンテナです。
画像

利得は、ダイポール程度です。シミュレーションした、3D画像は:
画像


NEC2の記述モデルは

CM
CE
SY H=0 'Feed Hight
SY F=1090 'Frequency(MHz)
SY R=0.8e-3
SY VF=1.00428 'Velocity Factor for Loop
SY L0=299.7/F '1 Lanmdba(m)
SY HF=0.848768 'Higft Factor
SY LH=L0*HF/6 'Antenna Higft(m)
SY L1=L0*VF/8 'Hol Element Length(m)
SY S=0.707107 'SIN(PI()/4)
SY SEG1=21
SY SEG2=23
SY SEG3=9
SY SEG4=7
SY FP=12 'INT(SEG2/2)
SY N=0.439104
GW 1 SEG2 0 L1/2 H 0 L1/2 LH+H R
GW 100 SEG3 0 0 H 0 L1/2 H R
GW 101 SEG3 0 L1/2 H 0 L1 H R
GW 102 SEG3 L1+L1*s*2 0 H L1+L1*s*2 L1/2 H R
GW 103 SEG3 L1+L1*s*2 L1/2 H L1+L1*s*2 L1 H R
GW 2 SEG1 0 L1 H L1*S L1+L1*S H R
GW 3 SEG1 0 0 H L1*S -L1*S H R
GW 4 SEG1 L1*S L1+L1*S H L1+L1*S L1+L1*S H R
GW 5 SEG1 L1*S -L1*s H L1+L1*S -L1*s H R
GW 6 SEG2 L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N H L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N LH+H R
GW 300 SEG4 L1+L1*S L1+L1*S H L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N H R
GW 301 SEG4 L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N H L1+L1*s*2 L1 H R
GW 302 SEG4 L1+L1*S L1+L1*S LH+H L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N LH+H R
GW 303 SEG4 L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N LH+H L1+L1*s*2 L1 LH+H R
GW 400 SEG4 L1+L1*S*2 0 H L1+L1*s+L1*S*(1-N) -L1*S*N H R
GW 401 SEG4 L1+L1*s+L1*S*(1-N) -L1*S*N H L1+L1*S -L1*S H R
GW 402 SEG4 L1+L1*S*2 0 LH+H L1+L1*s+L1*S*(1-N) -L1*S*N LH+H R
GW 403 SEG4 L1+L1*s+L1*S*(1-N) -L1*S*N LH+H L1+L1*S -L1*S LH+H R
GW 9 SEG2 L1+L1*s*2 L1/2 H L1+L1*s*2 L1/2 LH+H R
GW 10 SEG1 0 L1 LH+H L1*S L1+L1*S LH+H R
GW 200 SEG3 0 0 LH+H 0 L1/2 LH+H R
GW 201 SEG3 0 L1/2 LH+H 0 L1 LH+H R
GW 202 SEG3 L1+L1*s*2 0 LH+H L1+L1*s*2 L1/2 LH+H R
GW 203 SEG3 L1+L1*s*2 L1/2 LH+H L1+L1*s*2 L1 LH+H R
GW 11 SEG1 0 0 LH+H L1*S -L1*s LH+H R
GW 12 SEG1 L1*S L1+L1*S LH+H L1+L1*S L1+L1*S LH+H R
GW 13 SEG1 L1*S -L1*s LH+H L1+L1*S -L1*s LH+H R
GW 14 SEG2 L1+L1*S+L1*S*(1-N) -L1*S*N H L1+L1*S+L1*S*(1-N) -L1*S*N LH+H R
GE 0
LD 5 0 0 0 58000000
GN -1
EK
EX 0 1 FP 0 1 0 0
FR 0 0 0 0 F 0
EN

最初のシンボル定義で、周波数Fとエレメント半径Rを指定して、VF,LH,Nを選択して最適化して完成したのがこの値です。それぞれ初期値として、VF=LH=1.0、N=0.5を与えています。

次に、2/3λのハットヘンテナです。
画像


利得はほぼ同じですが、方向による利得差が少ないようです。
画像


定義ファイルの中身は(.NECの中身です)

CM
CE
SY H=0.01 'Feed Hight
SY F=1090 'Frequency(MHz)
SY R=0.8e-3
SY VF=0.629099 'Velocity Factor for Loop
SY L0=299.7/F '1 Lanmdba(m)
SY HF=0.955241 'Higft Factor
SY LH=L0*HF/6 'Antenna Higft(m)
SY L1=L0*VF/8 'Hol Element Length(m)
SY S=0.707107 'SIN(PI()/4)
SY SEG1=21
SY SEG2=23
SY SEG3=9
SY SEG4=7
SY FP=12 'INT(SEG2/2)
SY N=0.5
GW 1 SEG2 0 L1/2 H 0 L1/2 LH+H R
GW 100 SEG3 0 0 H 0 L1/2 H R
GW 101 SEG3 0 L1/2 H 0 L1 H R
GW 102 SEG3 L1+L1*s*2 0 H L1+L1*s*2 L1/2 H R
GW 103 SEG3 L1+L1*s*2 L1/2 H L1+L1*s*2 L1 H R
GW 2 SEG1 0 L1 H L1*S L1+L1*S H R
GW 3 SEG1 0 0 H L1*S -L1*S H R
GW 4 SEG1 L1*S L1+L1*S H L1+L1*S L1+L1*S H R
GW 5 SEG1 L1*S -L1*s H L1+L1*S -L1*s H R
GW 300 SEG4 L1+L1*S L1+L1*S H L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N H R
GW 301 SEG4 L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N H L1+L1*s*2 L1 H R
GW 302 SEG4 L1+L1*S L1+L1*S LH+H L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N LH+H R
GW 303 SEG4 L1+L1*S+L1*S*(1-N) L1+L1*S*N LH+H L1+L1*s*2 L1 LH+H R
GW 400 SEG4 L1+L1*S*2 0 H L1+L1*s+L1*S*(1-N) -L1*S*N H R
GW 401 SEG4 L1+L1*s+L1*S*(1-N) -L1*S*N H L1+L1*S -L1*S H R
GW 402 SEG4 L1+L1*S*2 0 LH+H L1+L1*s+L1*S*(1-N) -L1*S*N LH+H R
GW 403 SEG4 L1+L1*s+L1*S*(1-N) -L1*S*N LH+H L1+L1*S -L1*S LH+H R
GW 9 SEG2 L1+L1*s*2 L1/2 H L1+L1*s*2 L1/2 LH+H R
GW 10 SEG1 0 L1 LH+H L1*S L1+L1*S LH+H R
GW 200 SEG3 0 0 LH+H 0 L1/2 LH+H R
GW 201 SEG3 0 L1/2 LH+H 0 L1 LH+H R
GW 202 SEG3 L1+L1*s*2 0 LH+H L1+L1*s*2 L1/2 LH+H R
GW 203 SEG3 L1+L1*s*2 L1/2 LH+H L1+L1*s*2 L1 LH+H R
GW 11 SEG1 0 0 LH+H L1*S -L1*s LH+H R
GW 12 SEG1 L1*S L1+L1*S LH+H L1+L1*S L1+L1*S LH+H R
GW 13 SEG1 L1*S -L1*s LH+H L1+L1*S -L1*s LH+H R
GE 0
LD 5 0 0 0 58000000
GN -1
EK
EX 0 1 FP 0 1 0 0
FR 0 0 0 0 F 0
EN

先ほどのファイルから、エレメントを2本消去して、最適化をしました。
どうでしょう、結構簡単に設計が完了します。このまま、周波数を変更してもOKですが、その場合は、セグメントの指定を変更してきださい。

ちなみに、普通の。2/3λヘンテナを、435MHzで計算すると、5dBi以上の利得がありました。1λでは、6dBiを超えます。
画像

画像


モデルの中身は

CM
CE
SY h=0.01
SY F=435
SY VF=1.020705
SY L=VF*299.7/F
SY N1=1.06357
SY N2=0.977974
SY L1=N1*L/6
SY L2=N2*L/3
SY R=1.5e-3
SY SEG1=35
SY SEG2=70
SY FP=17
GW 1 SEG1 0 0 h 0 0 h+L1 R
GW 2 SEG2 0 0 h 0 L2 h R
GW 3 SEG2 0 0 h 0 -L2 h R
GW 4 SEG2 0 0 h+L1 0 L2 h+L1 R
GW 5 SEG2 0 0 h+L1 0 -L2 h+L1 R
GW 6 SEG1 0 L2 h 0 L2 h+L1 R
GW 7 SEG1 0 -L2 h 0 -L2 h+L1 R
GE 0
LD 5 1 1 SEG1 58000000
LD 5 2 1 SEG2 58000000
LD 5 3 1 SEG2 58000000
LD 5 4 1 SEG2 58000000
LD 5 5 1 SEG2 58000000
LD 5 6 1 SEG1 58000000
LD 5 7 1 SEG1 58000000
GN -1
EK
EX 0 1 FP 0 1 0 0
FR 0 0 0 0 F 0
EN

解説すると、アンテナエレメントの直径は、2R=3mm、垂直偏波の縦エレメントの間隔は、L1=124.9mm、幅は、左右に、L2=229.8mmの2倍でした。この寸法をMMANAに入れてみると
画像

まあ、近い値になりました。
しかし、今週は具合が悪いので、試作は別途考えます。

最後に、作りかけのExtended Double Zeppのリターンロスは
画像

調整で、エレメントを切りすぎてしまいました。トホホ

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