Menu

22.4.1. Az emeletek közötti távolság

 

Két Yagi-rendszer egymásra helyezésével elméletileg 3dB nyereségnövekedést érhetünk el, ha az emeletek között betartjuk az optimális távolságot, és ha gondoskodunk arról, hogy egyenletesen, fázishelyesen és veszteség nélkül oszoljék el az energia a két rendszer között. Ez a megállapítás ugyanazt mondja, mint az ismert gyakorlati szabály, mely szerint az antennaelemek számának megkétszerezésével mindig 3dB-lel nő meg az antenna nyeresége. A gyakorlatban azonban ezt a 3dB-es legnagyobb lehetséges nyereségtöbbletet nem érhetjük el.

Az emeletek közötti távolságot kétféle szempont szerint állapíthatjuk meg, nevezetesen vagy a lehető legnagyobb mértékben akarjuk megnövelni a nyereséget, vagy arra törekszünk, hogy minél kisebb melléknyalábot kapjunk a sugárzási diagramon. Ebből már az is következik, hogy amikor a legnagyobb nyereségnek megfelelően állítjuk be az emeletek közötti távolságot, melléknyalábok jelennek meg a sugárzási görbén, vagyis ennek megfelelően csökken a főnyalábban kisugárzott energia.

Ezenkívül azonban az energiaelosztó vezeték is okoz bizonyos veszteséget. Ezért, amikor megkétszerezzük az elemek számát, és a legnagyobb nyereségnek megfelelően méretezzük a rendszert, a gyakorlatban csak 2,5...2,8 dB nyereségtöbbletre számíthatunk. Ez a lehetséges nyereségnövekedés még kisebb, ha a legkisebb melléknyaláboknak megfelelően méretezzük az emeletek közötti távolságot, mert ilyenkor az irányjelleggörbe érdekében tudatosan lemondunk a nyereség maximumáról. Az utóbbi esetben tehát csak 1,5...2,5dB-lel növelhetjük meg az egyszerű emeletes elrendezéssel a rendszer nyereségét. Több emelet kialakításával ugyanilyen mértékben (körülbelül 2,4, illetve 2,7dB-lel) nő meg a nyereség, valahányszor csak megkétszerezzük az elemek számát.

Példa. Kétszintes emeletes antennát akarunk összeállítani a 22.3. ábra szerinti háromelemes Yagi-antennákból. Egy-egy ilyen antenna nyeresége 5 dB, nyílásszöge a vízszintes síkban 70°, a függőleges síkban pedig 110°. A lehető legnagyobb nyereség elérésére törekszünk, tehát a várható nyereségnövekedés 5 dB+2,7dB=7,7dB. Minthogy a vízszintes nyílásszögben semmilyen változás nem következik be, a függőleges nyílásszög csökkenéséből kell származnia a nyereségtöbbletnek. Ez a szög a 3.19. ábra szerint kereken 68°. Azért, hogy még 2,7dB-lel megnövelhessük az antennanyereséget, meg kell kétszereznünk az elemek számát, vagyis ez esetben négy szintben kell egymás fölé helyeznünk ilyen Yagi-antennákat (3/3/3/3). Így 7,7dB+2,7dB=10,4dB nyereséget kapunk. A vízszintes nyílásszög ebben az esetben is megmarad az eredeti 70° értéken, a függőleges nyílásszög viszont a 3.19. ábra szerint kereken 37°-ra csökken.

A különálló antenna iránydiagramjának ismeretében bizonyos körülmények között matematikai számításokkal is meghatározhatjuk, hogyan függ az emeletes Yagi-antenna sugárzási jelleggörbéje az emeletek közötti távolságtól. A rádióamatőrök gyakorlatában elsősorban a legnagyobb nyereségnek megfelelő távolság a fontos. A sugárzási diagramon ezzel kapcsolatban keletkező melléknyalábok kizárólagosan csak a nyereségcsökkentő hatás szempontjából jönnek számításba.

Mint a 3.2.3.3. alpontban már részletesebben ismertettük, minden antennához a nyereségnek megfelelően hozzárendelhetünk egy hatásos felületet, amelyet a λ2 mennyiséggel jelölünk. Ha két egyforma, ismert hatásos felületű antennát szerelünk egymás fölé, a lehető legnagyobb nyereség elérésére úgy kell megválasztanunk a két szint közötti távolságot, hogy a hatásos felületek éppen csak érintkezzenek egymással, de ne legyen átfedés közöttük (3.22. ábra). A legnagyobb nyereség szempontjából optimális távolság közelítő értékét a (3.26) egyenlet alapján lehet kiszámítani.

Közelítő értékeket tartalmaz az itt látható 22.1. táblázat is, amelyben a felhasználandó Yagi-sugárzók elemeinek száma szerint közöljük a legkedvezőbb távolságot.

 

22.1. táblázat. A lehető legnagyobb nyereségre méretezett emeletes antenna szintjei közötti legkedvezőbb távolság λ-ban kifejezett közelítő értékei a felhasznált alapantennákban levő elemek számának függvényében

 

Az antennaelemek száma

A szintek közötti távolság

3

4

5

6

7

8

9

10

0,70λ

0,77λ

0,86λ

0,95λ

1,05λ

1,13λ

1,2λ

1,3 λ

 

Egy egyszerű gyakorlati szabály szerint a hosszú Yagi-antennák emeletes elrendezésével úgy kapjuk meg a legnagyobb nyereségnek megfelelő távolságot, hogy az antenna (a boom) hosszát 0,75-dal megszorozzuk.

Általában azt mondhatjuk, hogy az egyes antennasíkok nyereségének növekedésével hatásos felületük is növekszik. A nagyobb hatásos felületekhez az emeletek közötti távolságot is nagyobbra kell vennünk, ha a lehető legnagyobb nyereséget akarjuk elérni.

Ha viszont lemondunk a legnagyobb antennanyereségről, és e helyett inkább a lehető legkisebb melléknyalábok elérésének megfelelően akarjuk elvégezni a méretezést, az emeletek közötti legkedvezőbb távolságot 0,5λ és kereken 0,65λ között kell felvennünk. A kisebb érték a rövid (legfeljebb négyelemes), a nagyobbik pedig a tízelemes Yagi-antennákra vonatkozik.

 

 

 

Emeletes Yagi-antennák
Tartalom

Az emeletes Yagi-antennák táplálása