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zoom RSS ADS-B 1090MHz Antenna アンテナ設計(2)

<<   作成日時 : 2016/02/13 22:14   >>

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午前中は天気が良かったのですが、午後から風が強くなり、アンテナが上げられません。HFのダイポールやその他のアンテナも表に出したいのですが。そこで、先日、失敗したADS-B用のダイポールを調整で仕上げることにしました。
画像

寸法は、実験用に作成したので、スタブの長さが175mmもあります。放射エレメントは、0.6λ付近の157mmが2本。元はもっと長かったのですが・・・

写真の支持用固定部分が無い場合のMMANAの記述は

*
0.0
***Wires***
11
0.0, 0.0, 0.0065, 0.0, 0.0, 0.1635, 0.001, -1
0.0, 0.0, -0.0065, 0.0, 0.0, -0.1635, 0.001, -1
0.0, 0.0, 0.0065, 0.0486, 0.0, 0.0065, 0.001, -1
0.0, 0.0, -0.0065, 0.0486, 0.0, -0.0065, 0.001, -1
0.0486, 0.0, -0.0065, 0.0486, 0.0, 0.0065, 0.001, -1
0.0486, 0.0, 0.0065, 0.1107, 0.0, 0.0065, 0.001, -1
0.0486, 0.0, -0.0065, 0.1107, 0.0, -0.0065, 0.001, -1
0.1107, 0.0, -0.0065, 0.1107, 0.0, 0.0065, 0.001, -1
0.1107, 0.0, 0.0065, 0.175, 0.0, 0.0065, 0.001, -1
0.1107, 0.0, -0.0065, 0.175, 0.0, -0.0065, 0.001, -1
0.175, 0.0, -0.0065, 0.175, 0.0, 0.0065, 0.001, -1
***Source***
1, 0
w5c, 0.0, 1.0
***Load***
0, 0
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
0, 7.0, 0, 50.0, 120, 60, 0.0

この寸法で、写真のようにアルミチャネルにスチロール棒で固定すると、共振周波数が、-45MHzになりました。
シミュレーションの結果は、MMANAでは
画像

4nec2では
画像

先日は、作りながら測定していて、0.65λからエレメントを切詰めて様子を見ていたのだが、計算を間違えて、切り過ぎた。そこで、このようなシミュレーション結果から、固定部分の影響を調べて見たい。4nec2は、導体の周囲に誘電体を配置できるのだが、私にはまだうまく記述が出来ない。さらに、支持のアルミチャネルとの結合容量の影響が大きいようだ。4nec2を使って、それぞれの寸法の感度を見てみると、放射エレメントから、給電点までの長さが共振周波数を決定するようだ(当たり前だが)。ショートスタブの位置は、数ミリの誤差は許容できる。そこで、給電点を移動させてみると、計算上は、1mm短くすると+7MHzの変化だが、実際調整してみると、-3.5mmで、1090MHzに共振しました。
エレメントの固定位置を変化させなければ、計算通り、-7MHz/mmなのだが、全体を動かすと、大きく変化する。スタブのインピーダンスが高い部分の周囲の影響は結構大きいようです。利得を欲張ると再現性が低下するのは、高いインピーダンスの為のようです。エレメントを太くすると、共振Qが低下するので、再現性は上がります。また、スタブの間隔を大きくすると、僅かに利得が上昇するのですが、調整するのが難しくなります。
アンテナは、大きなサイズの物(HF帯域)は、シミュレーションで再現するのが簡単ですが、エレメントの太さが、波長の1%前後になると、周囲の影響が無視できなくなります。
最後に、調整後のアンテナのS11特性は、リターンロスが
画像

VSWRに変換すると
画像

まだ、アンテナを外に出していません。風はそれほど強くありませんが・・
室内でも、受信できる事は確認していますが、今までの、高利得アンテナでは無いので、それなりの性能です。
これでも、自由空間で、5.5dBi位の性能があるのですが・・・

最近、作るのが趣味だったのですが、計算する方が増えています。少し、わくわくする感覚が減っているような???

このアンテナの特性インピーダンスをここまで合せ込んだのは、目論見があるのです。

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