RADIO AMATEUR ASSOCIATION OF WESTERN GREECE

Menu

Μοντελοποίηση Κεραίας End-Fed Half Wave (EFHW) με το MMANA-GAL

6m (50.1MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna

Ήθελα μια γρήγορη & εύκολη στην εγκατάσταση multiband κεραία για να χρησιμοποιώ στις εκδρομές και στις προσωρινές εξορμήσεις μου, τύπου field-day, κλπ. Τελευταία διαβάζω και ακούω αρκετά για τις End Fed Halfwave κεραίες, δηλαδή για κεραίες μισού μήκους κύματος που τροφοδοτούνται από το ένα άκρο, και όχι από το κέντρο όπως ένα συμβατικό δίπολο.

Έτσι πρόσφατα αγόρασα το EFHW-8010-2K από την Myantennas.com. Μια εταιρεία που έχει κερδίσει την εμπιστοσύνη μου για την ποιοτική κατασκευή των προϊόντων τους και την υψηλή ποιότητα των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούν, καθώς και για τα εξαιρετικά προϊόντα CMC που διαθέτουν (περισσότερα για αυτά σε μια μελλοντική ανάρτηση).

Το EFHW-8010-2K είναι η έκδοση QRO, βαρέως τύπου, που υποστηρίζει επίπεδα ισχύος έως 2KW ICAS. Έχει μήκος 39,6μ. και συντονίζει στις μπάντες των 80 έως και των 10 μέτρων. Η κατασκευή της είναι πραγματικά κορυφαία. Ιδανική για την κακοποίηση που θα τράβαγε εάν χρειαζόταν (EMCOMM, DXpeditions, Contesting κλπ).

Ακούγοντας και διαβάζοντας όλο αυτό τον “ενθουσιασμό” για τις End-Fed, μου δημιουργήθηκε η απορία να δω πώς πραγματικά συμπεριφέρεται αυτή η κεραία. Θα ικανοποιούσα την περιέργεια μου αν την κατανοούσα τουλάχιστον θεωρητικά μέσω λογισμικού προσομοίωσης. Ήθελα λοιπόν να δω, ποιες διαφορές είχε, αν είχε, σε σχέση με μια long-wire / random-wire, μ’ ένα multiband δίπολο τύπου OCFD / Windom, αλλά και μ’ ένα κλασικό συμβατικό δίπολο.

The EFHW-8010-2K End-Fed Halfwave Multiband Antenna by Myantennas.com
Το EFHW-8010-2K End-Fed Halfwave Multiband Antenna από την Myantennas.com

Άνοιξα λοιπόν το MMANA-GAL και έψαξα να βρω στη βιβλιοθήκη κεραιών ένα έτοιμο αρχείο με μια ήδη μοντελοποιημένη κεραία EFHW. Όμως δεν βρήκα τίποτα!…, ή, μάλλον, δεν βρήκα κάτι που να έμοιαζε με την δικιά μου EFHW κεραία.

MMANA-GAL Antenna Design & Modeling Software
MMANA-GAL Λογισμικό Σχεδιασμού & Μοντελοποίησης Κεραιών

Το MMANA-GAL είναι ένα δημοφιλές εργαλείο σχεδιασμού, ανάλυσης και μοντελοποίησης κεραιών, το οποίο είναι σχετικά εύκολο στην εκμάθηση και στη χρήση. Είναι αναμφισβήτητα απλούστερο και σε ορισμένες περιπτώσεις πιο ισχυρό από αντίστοιχα λογισμικά μοντελοποίησης κεραιών όπως το EZNEC ή το 4nec2, και γι’ αυτό έχει γίνει τόσο δημοφιλές. Έρχεται σε δύο εκδόσεις, η βασική έκδοση που είναι δωρεάν, και η έκδοση PRO που διατίθεται επί πληρωμή. Μπορείτε να κατεβάσετε το MMANA-GAL Basic από εδώ: http://gal-ana.de/basicmm/en/#18

Μετά από αναζήτηση στο διαδίκτυο, δεν μπόρεσα να βρω ένα ενιαίο αξιόπιστο μοντέλο μιας EFHW για το MMANA. Υπήρχαν πολλές παραλλαγές, αλλά καμία σχεδίαση δεν ήταν σύμφωνη με τις προδιαγραφές της δικιάς μου κεραίας. Έτσι αποφάσισα να σχεδιάσω και να κατασκευάσω το δικό μου μοντέλο από το μηδέν, κάτι που είναι πολύ απλό στο MMANA-GAL.

Έτσι αποφάσισα να σχεδιάσω και να κατασκευάσω το δικό μου μοντέλο από το μηδέν, κάτι που είναι πολύ απλό στο MMANA-GAL.

Η δικιά μου κεραία EFHW είναι “κομμένη” για τα 80 μέτρα και ο κατασκευαστής δηλώνει ότι έχει χαμηλό VSWR σε κάθε ερασιτεχνική μπάντα μέχρι και την μπάντα των 10 μέτρων. Χρησιμοποιώντας το MMANA-GAL μοντελοποίησα την κεραία μου σε μια τοπολογία inverted-V, αφού αυτή είναι πιθανότατα η πιο συνηθισμένη τοπολογία που κάποιος θα χρησιμοποιήσει. Είναι πολύ απλό όμως να αλλάξει κάποιος το μοντέλο (πχ σε sloper, οριζόντιο σύρμα κλπ).

Μπορείτε να κατεβάσετε το αρχείο μοντέλου “.maa” που δημιούργησα στο MMANA για την κεραία EndFed Halfwave 80μ-10μ (EFHW-8010.maa) κάνοντας κλικ στην εικόνα ή πατώντας εδώ για λήψη.

Χρησιμοποιήσετε ελεύθερα το αρχείο μοντέλου της κεραίας στο MMANA-GAL, και προσαρμόστε το στις δικές σας ανάγκες. Έχει πολύ ενδιαφέρον η προσομοίωση, για να δούμε την απόδοση και την ακτινοβολία της κεραίας σε διάφορες τοπολογίες και τρόπους εγκατάστασης, καθώς και για να τη συγκρίνουμε με άλλες παρόμοιες κεραίες.

Click to download EFHW .maa file for MMANA-GAL
Κάντε κλικ για να κατεβάστε το αρχείο EFHW .maa για το MMANA-GAL

Επιπρόσθετα, παραθέτω πιο κάτω μερικά “στιγμιότυπα” των διαγραμμάτων ακτινοβολίας και σχεδιασμού της κεραίας από το μοντέλο μου (κάντε κλικ για μεγέθυνση):

Inverted V End-Fed Half Wave 80m to 10m modeled in MMANA-GAL
Inverted V End-Fed Half Wave 80m to 10m modeled in MMANA-GAL
80m (3.55MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna
80m (3.55MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna
80m (3.55MHz) 3D Radiation Diagram of End-Fed Half Wave Antenna
80m (3.55MHz) 3D Radiation Diagram of End-Fed Half Wave Antenna
40m (7.15MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna
40m (7.15MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna
40m (7.15MHz) 3D Radiation Diagram of End-Fed Half Wave Antenna
40m (7.15MHz) 3D Radiation Diagram of End-Fed Half Wave Antenna
20m (14.15MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna
20m (14.15MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna
20m (14.15MHz) 3D Radiation Diagram of End-Fed Half Wave Antenna
20m (14.15MHz) 3D Radiation Diagram of End-Fed Half Wave Antenna
6m (50.1MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna
6m (50.1MHz) Far Field Plot of End-Fed Half Wave Antenna
6m (50.1MHz) 3D Radiation Diagram of End-Fed Half Wave Antenna
6m (50.1MHz) 3D Radiation Diagram of End-Fed Half Wave Antenna

Θα δείτε ότι το διάγραμμα ακτινοβολίας μοιάζει πολύ με ένα συμβατικό δίπολο στην πρώτη θεμελιώδη (βασική) συχνότητα για την οποία είναι “κομμένη” η EFHW μας. Μοιάζει εξίσου πολύ, μ’ ένα δίπολο τύπου OCFD/Windom στις αρμονικές μπάντες. Κάπου διάβασα ότι ουσιαστικά δεν υφίσταται κεραία End-Fed Halfwave, και ότι στην πραγματικότητα είναι απλά μια “ακραία” (κυριολεκτικά) έκδοση δίπολου τύπου OCFD. Τελικά, εξετάζοντας τα διαγράμματα ακτινοβολίας και τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά της, όντως φαίνεται να είναι έτσι τα πράγματα. Ανεξάρτητα από το πώς θέλετε να την ονομάσετε, είναι ουσιαστικά ένα απλό δίπολο που τροφοδοτείται από ένα άκρο με έναν μετασχηματιστή σύνθετης αντίστασης (impedance transformer), ώστε να “μετατραπεί” η αντίσταση του σημείου τροφοδοσίας και να “ταιριάξει” στην αντίσταση της γραμμής μεταφοράς, τίποτα παραπάνω!

Σε γενικές γραμμές, η κεραία EFHW είναι μια κεραία “συμβιβασμού”. Φαίνεται όμως να είναι καλή επιλογή, λόγω της αυξημένης πρακτικότητας που προσφέρει, καθώς τροφοδοτείται από το άκρο της. Χαρακτηριστικό το οποίο είναι και το σημαντικότερο της πλεονέκτημα.

Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό, που μπορεί κάποιος να παρατηρήσει κοιτάζοντας το τρισδιάστατο διάγραμμα ακτινοβολίας στη πρώτη θεμελιώδη (βασική) μπάντα, είναι ότι ακτινοβολεί μόνο το 1/4 λ περίπου του σύρματος που βρίσκεται πλησιέστερα στο σημείο τροφοδοσίας, με το ρεύμα κορυφής να συμβαίνει γύρω στο κέντρο του. Ενώ το “μακρινό σύρμα”, δηλαδή το υπόλοιπο 1/4 λ, φαίνεται ότι δεν ακτινοβολεί σχεδόν καθόλου. Στις αρμονικές, όλο αυτό το φαινόμενο επαναλαμβάνεται κάθε 1/4 λ της αρμονικής συχνότητας, μέχρι το κέντρο της κεραίας περίπου.

VSWR vs Frequency Plot of the EFHW-8010-2K Multiband Antenna
Διάγραμμα VSWR vs Frequency της EFHW-8010-2K Multiband Κεραίας

Επίσης, αν χρησιμοποιείτε μεγάλη ισχύ (QRO) με μια EFHW πρέπει να είστε ιδιαίτερα προσεκτικοί με την επιλογή υλικών κατασκευής, διότι υπάρχει μεγάλος κίνδυνος για σπινθηρισμούς & βραχυκυκλώματα (arcing) και κατ’ επέκταση αποσύνθεση υλικού (voltage breakdown), λόγω της πολύ υψηλής τάσης που αναπτύσσεται στο σημείο τροφοδοσίας. 

The 2kW ICAS Rated EFHW-8010-2K End-Fed Halfwave 2kW Multiband Antenna with mounting kit by Myantennas.com
Το EFHW-8010-2K End-Fed Halfwave 2kW Multiband Antenna με το κιτ εγκατάστασης ιστού από την Myantennas.com

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αντίσταση στο άκρο ενός δίπολου 1/2λ, είναι κοντά στα 2450Ω . Αυτό όμως είναι και το σημείο τροφοδοσίας της EFHW, άρα και η αντίσταση σύρματος του δευτερεύοντος του μετασχηματιστή.

Επομένως, με τη χρήση του νόμου του Ohm V = √(P x R), εάν τροφοδοτήσουμε την κεραία με 1kW RF out και αν έχουμε 2.45ΚΩ σύνθετη αντίσταση σημείου τροφοδοσίας, τότε θα δούμε να αναπτύσσονται 1.57ΚV στο σημείο τροφοδοσίας (!!!).

Το 8010 της Myantennas είναι κατασκευασμένο για 2kW ICAS, οπότε δεν πρέπει να υπάρχει πρόβλημα με 500W+ CW. Όμως, είναι κάπως τρομακτικό όταν το σκέφτεσαι… 🤯

Σε γενικές γραμμές, η κεραία EFHW είναι μια κεραία “συμβιβασμού”. Φαίνεται όμως να είναι καλή επιλογή λόγω της αυξημένης πρακτικότητας που προσφέρει, καθώς τροφοδοτείται από το άκρο της. Χαρακτηριστικό το οποίο είναι και το σημαντικότερό της πλεονέκτημα. Ωστόσο αναμένεται απόδοση όμοια ή ελαφρώς χειρότερη από μια αντίστοιχη κεραία τύπου OCFD / Windom, τίποτα περισσότερο. Παν το πολύ τη φύσει πολέμιον! 😀

73 σε ολους! de Andy SV1DKD

Related articles

ΚΑΛΥΨΗ APRS ΣΤΗΝ ΑΙΤΩΛΟΑΚΑΡΝΑΝΙΑ

Πρόσφατα ένας συνάδελφος, ο SV2LLJ, ταξίδεψε από την Αθήνα στη Θεσσαλονίκη κι από κει στα Ιωάννινα μέσω της Εγνατίας και τελικά πέρασε στην Αχαϊα από το Ρίο-Αντίρριο. Σ’ όλη τη διαδρομή έκανε εκπομπή APRS. Από […]

Learn More

Χαρούμενο το 2011 με πολλά DX και Contest

Ο πρόεδρος SV1HKH κόβει την βασιλόπιτα  Όπως είχαμε ανακοινώσει και από το blog μας, έγινε σήμερα 16 Ιανουαρίου 2011, η κοπή της Βασιλόπιτας, για το καλωσόρισμα  του 2011, στο σταθμό μας, στον Κοκκινόλογγο. Η επιλογή […]

Learn More

ΟΜΙΛΙΑ SV1SN: ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ, ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ, ΤΡΟΠΟΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ

Στις 11 Φεβρουαρίου 2009, ο Δημήτρης Παπαδιώτης SV1SN, μας παρουσίασε μια ιδιαίτερα καλή και κατατοπιστική ομιλία σχετικά με την Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, τις επιδράσεις αυτής και τους τρόπους προστασίας.Πολλοί φίλοι, μέλη και μη του συλλόγου μας, […]

Learn More

Αφήστε μια απάντηση