알루미늄을 절단하기 전에 NEC2를 사용하여 5-엘리먼트 2m 야기 시뮬레이션

자르기 전에 시뮬레이션을 해야 하는 이유

Yagi용 알루미늄 튜빙을 커팅하는 것은 저렴합니다.잘못 절단해서 게인이 교과서에 나온 주장보다 1.5dB 부족하다는 것을 알게 되었고, 재조립은 그렇지 않습니다.더 중요한 것은 EME (Earth-Moon-Earth Moonbounce) 또는 트로포 스캐터와 같은 144MHz에서의 약한 신호 작업의 경우 1dB 게인 오차가 반올림 문제가 아니라는 것입니다.EME 경로 손실이 약 252dB인 경우 모든 단일 dB가 의미가 있습니다.

NEC2 (수치 전자기학 코드) 는 40년 동안 와이어-안테나 시뮬레이터의 기준 역할을 해왔습니다.와이어 구조의 전류 분포에 대한 MoM (Method of Moments) 적분 방정식을 풀어 원거리 패턴, 게인, 전후방 비율 및 피드포인트 임피던스를 몇 초 만에 제공합니다.[안테나 심 도구] (/tools/antenna-sim) 를 사용하면 브라우저에 NEC2를 설치할 수 있습니다. Linux를 설치할 필요가 없습니다.

디자인: 145MHz의 5-엘리먼트 야기

왜 원소가 5개일까요?엘리먼트가 3개인 야기는 2m 길이에서 약 7.5-8dB의 게인을 제공하며 전후방 비율은 20—22dB입니다.이는 단일 붐에서 얻을 수 있는 모든 dB를 필요로 하는 로컬 SSB에는 적합하지만 EME에는 적합하지 않습니다. 백 로브의 지면 소음이 시스템 소음 온도를 직접 상승시키기 때문에 F/B가 중요합니다.

잘 최적화된 5-엘리먼트 설계는 F/B가 26—28dB일 때 약 10dB의 게인에 도달하는데, 이는 3엘에 비해 2dB 이상의 의미 있는 성능 향상을 의미하며, 이는 수신 시 전송 전력을 두 배 이상 높이는 것과 같습니다.

시뮬레이션 입력

실제 지상 주행의 경우:

여유 공간 결과

안테나가 빈 공간에 있으면 NEC2는 다음을 반환합니다.

47+ j3Ω의 피드포인트 임피던스는 기본적으로 직접 50Ω 동축 피드에 이상적이며 일치하는 네트워크가 필요하지 않습니다.접힌 쌍극자는 기생 부하 구동 소자의 낮은 방사 저항을 동축 임피던스 범위까지 자연스럽게 변환합니다.

여유 공간 게인은 붐 길이의 함수인 야기 게인의 근사 공식을 따릅니다.

“매스블록_0"

145MHz의 “MATHINLINE_1"과 “MATHINLINE_2"를 사용하면 대략적인 추정치인 “MATHINLINE_3"을 얻을 수 있습니다. 10.1dBd의 NEC2 결과는 요소 간격과 길이의 보다 정확한 최적화를 반영합니다.

리얼 그라운드 vs. 프리 스페이스: 더 서프라이즈

안테나를 높이 6m (2.9ω) 로 설정한 상태에서 시뮬레이션을 실제 그라운드 (σ = 0.005, εr = 13) 로 전환하면 그림이 바뀝니다.

지면 반사는 저고도 각도에서 약 3dB의 게인을 추가하는데, 이는 대류산란 및 EME 경로에 필요한 것과 정확히 일치합니다 (중위도에서 접근 가능한 경우 달 고도는 일반적으로 5~30°입니다).이 지면 게인은 무료입니다. 안테나를 적절한 높이에 설치하기만 하면 얻을 수 있습니다.실제 지면의 경우 F/B가 줄어든 것은 백로브 지면 반사가 0을 부분적으로 채우기 때문입니다. 하지만 여전히 허용 가능한 수준 이상입니다.

즉, EME 사업자의 경우, 12° 고도에서 유효 시스템 게인은 여유 공간 10.1dBd가 아니라 13.4dBd입니다.이 3.3dB 차이로 인해 링크 마진 계산이 크게 달라집니다.실제 피크 게인을 기반으로 하는 EIRP와 함께 [RF 링크 버짓 계산기] (/culators/rf/rf-link-budget) 를 사용하여 전체 EME 경로 예산을 계산하십시오.

이 높이에서 3-El과 5-El 비교

동일한 NEC2 설정 (1.0m 붐, 동일한 엘리먼트 직경) 에서 3-엘리먼트 버전을 실행하면 다음과 같은 이점이 있습니다.

5개 요소의 경우 2.5dB의 실제 경로 게인과 6dB의 F/B를 얻을 수 있습니다. EME를 시도하는 단일 야기 스테이션의 경우 5-el이 가장 합리적인 선택입니다. 대부분의 전문 EME 운영자는 이 중 4개 이상을 겹쳐 쌓을 수 있습니다.

실용 빌드 노트: 시뮬레이션 표면

요소와 붐 간의 절연이 중요합니다. NEC2는 요소를 연속 와이어로 모델링합니다.알루미늄 소자를 전도성 알루미늄 붐에 직접 장착하는 경우 소자 중간점을 붐으로 단락시켜 어레이를 디튜닝할 수 있습니다.시뮬레이션에서는 붐으로부터 각 요소를 절연시키거나 비전도성 유리 섬유 튜브를 사용하세요. 시뮬레이션에서는 후자를 가정합니다. 구동 엘리먼트 클리어런스. 접힌 다이폴은 피드 갭 주변에 약 15mm의 여유 공간이 필요합니다.NEC2 모델은 얇은 와이어 근사치를 사용하며, 실제 요소 직경에 미치는 영향은 세그먼트-직경 비율로 처리됩니다.모델의 세그먼트 길이 대 직경 비율을 4:1 이상으로 유지하십시오 (이를 위반할 경우 도구에서 경고 메시지 표시). 피드포인트의 내후성. 시뮬레이션 결과 피드에서 47Ω이 나옵니다.실제로, 피드포인트에 5~10mm의 수분 침투는 2—5Ω의 저항 손실을 추가할 수 있습니다. 이는 시뮬레이션에서는 보이지 않지만 겨울철 F/B 저하 시 매우 두드러집니다.제대로 밀봉하십시오.

먼저 시뮬레이션하고 두 번째로 시뮬레이션하세요.[안테나 심 툴] (/tools/antenna-sim) 을 사용하면 게인, 패턴, 임피던스, 고도 플롯과 같은 전체 NEC2 결과를 1분 이내에 확인할 수 있습니다.이는 미스컷 붐보다 훨씬 저렴합니다.

[NEC2로 야기를 시뮬레이션하세요] (/tools/안테나-시뮬레이션)