.

Ο λόγος στασίμων 1:1 ενός κεραιοσυστήματος, δεν συνεπάγεται τον 1:1 λόγο μεταφοράς ισχύος, προς την κεραία!

Wednesday, 29 December 2010

Χαμηλά Δίπολα και Απώλειες Γης!

Η κοινή λογική και ραδιοερασιτεχνική σοφία δια μέσω του χρόνου και των ατερμόνων συζητήσεων, ζητά τα δίπολα να είναι ψηλά και σε καθαρό ορίζοντα.

Είναι όμως έτσι?
Μπορούμε πάντα να τα έχουμε ψηλά ή ακόμα πρέπει να τα έχουμε ψηλά?
Τι γίνεται σε μια κατάσταση Έκτακτης Ανάγκης ή σ' ένα field day, με έντονα ηλεκτρικά φορτισμένη ατμόσφαιρα?
Και στις δύο αυτές περιπτώσεις, ανάμεσα σε άλλες, δεν μπορούμε να σηκώσουμε ψηλά το δίπολο!
Λοιπόν τι γίνεται σε αυτή την περίπτωση?
Αποτυχία?
Τα παρατάμε?
Ένα ΝΑΙ ή ένα ΟΧΙ δεν δίνει απάντηση στο ραδιοερασιτεχνικό στοχασμό μας!
Θα ξεκινήσω να σας δίνω στοιχεία και η απάντηση θα έρθει μόνη της.
Οι Απώλειες Γης ή Ground Losses όπως αποκαλούνται, έχουν ως άμεσο αποτέλεσμα την ανύψωση της γωνίας Ακτινοβολίας ή Take-off Angle!
Η σημασία της εξουδετέρωσης των απωλειών Γης και κατέβασμα της Γωνίας Ακτινιβολίας,  γίνεται εμφανής και αισθητή στους Ραδιοερασιτέχνες οι οποίοι χρησιμοποιούν κάθετες κεραίες.
Μεγάλα μήκη συρμάτων απλώνονται στο έδαφος σε μια προσπάθεια να ελαχιστοποιηθούν οι Απώλειες και η Σύνθετη Αντίσταση της κεραίας να είναι καθαρό Ζ (αντίσταση Ακτινοβολίας), καταφέρνοντας ταυτόχρονα εκπομπή με χαμηλές γωνίες ακτινοβολίας ιδανικές για DX.
Άραγε μπορεί το ίδιο σύστημα ράντιαλς, να χρησιμοποιηθεί και για τα χαμηλά Δίπολα?
Ενώ χαμηλώνοντας την δίπολη κεραία προς το έδαφος βελτιώνουμε τον λοβό ακτινοβολίας για το φαινόμενο εκπομπής ΣΚΠΚ(Σχεδόν Κάθετης Πτώσης Κύμα) ή NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) και έχουμε καλύτερη προσαρμογή στο Ζ το οποίο γίνεται κοντά 50Ω, ταυτόχρονα έχουμε μείωση της Αποτελεσματικά Εκπεμπόμενης Ισχύος (ERP)λόγω του κοντινού εδάφους! Όσο πιο χαμηλά στο έδαφος είναι ένα δίπολο, τόσο πιο πολλές απώλειες έχει λόγω της γειτνίασης του με την Γη.
Κάποια μέλη του RAYNET-HF (Αγγλικές ΟΕΑ) και κάποιοι χρήστες SOTA έχουν παρατηρήσει μια βελτίωση στο εκπεμπόμενο σήμα όταν έχουν στήσει τις δίπολες κεραίες πάνω από συρμάτινους φράχτες. Έτσι λοιπόν αποφάσισαν να φτιάξουν ένα μοντέλο στον υπολογιστή και να πειραματιστούν με αυτό.
Σαν σημείο αναφοράς χρησιμοποιήθηκαν δύο μοντέλα διπόλων για τους 7MHz, με το ένα δίπολο να είναι σε ύψος 7μέτρων το οποίο είναι ένα καλό ύψος που μπορεί κάποιος να πετύχει με δύο πτυσσόμενους ιστούς από fibreglass. Το άλλο δίπολο υπολογίστηκε σε ύψος 2μέτρων το οποίο είναι ένα τυπικό ύψος φράχτη!
Με την βοήθεια του προγράμματος NEC, προέκυψε το πάρα κάτω σχήμα.

Το χαμηλό Δίπολο dipl7mhz.out το οποίο εικονίζεται με μπλε είναι “χειρότερο” κατά 6db του Διπόλου στα 7μέτρα πάνω του εδάφους(above ground level agl) και με σύνηθες έδαφος κάτω από αυτό.
Αυτήν διαφορά προσπάθησαν να εξαλείψουν από εκεί και μετά με την χρήση συρμάτων επί του εδάφους!
Μια σειρά από μοντέλα Διπόλων κατασκευάστηκαν με την βοήθεια του NEC έχοντας σαν βάση το Δίπολο στα 2μέτρα και με 1,3 και 5 σύρματα να τρέχουν παράλληλα με αυτό σε ύψος 10εκατοστά από το έδαφος και με απόσταση 1μέτρου μεταξύ των.
Το μήκος αυτών των συρμάτων ήταν ακριβώς ίδιο με το μήκος του Διπόλου διότι μια ενδεχόμενη μικρή αύξηση αυτών για να παρομοιαστούν με Ανακλαστήρες, θα δημιουργούσε πρόβλημα στους υπολογισμούς του NEC, όπως επίσης και ένα ύψος χαμηλότερο των 10εκατοστών από το έδαφος.
Τα αποτελέσματα τα βλέπετε στο δεύτερο γράφημα!

Τα διαφορετικά μοντέλα Διπόλων έχουν ονομαστεί
dipl7mhzXgw.out όπου Χ ο αριθμός των συρμάτων στο έδαφος(ή 10εκατοστά πιο πάνω!).
Όταν Χ=1, γίνεται αναφορά στην Δίπολη κεραία 2μέτρα πάνω από το έδαφος με ένα σύρμα ίσου μήκους να τρέχει παράλληλα με αυτή σε ύψος 10εκατοστά από το πραγματικό έδαφος.
Όταν Χ=3, γίνεται αναφορά στην Δίπολη κεραία 2μέτρα πάνω από το έδαφος και με δύο ακόμα σύρματα, δεξιά και αριστερά του πρώτου, σε απόσταση ενός μέτρου μεταξύ των και ύψους 10εκατοστών.
Όταν Χ=5, γίνεται αναφορά στην Δίπολη κεραία 2μέτρα από το έδαφος και δύο ακόμα σύρματα, δεξιά και αριστερά των προηγουμένων, σε απόσταση 1μέτρου και ύψους 10εκατοστών.
Έχει έτσι δημιουργηθεί ένα είδος σχάρας με πλάτος 4μέτρα και μήκος, το μήκος του διπόλου στην συχνότητα λειτουργίας.

Η προσθήκη ενός και μόνο σύρματος κάτωθι του Διπόλου βελτίωσε την απόδοση κατά 3.33db, η προσθήκη τριών συρμάτων έδωσε 4.91db, ενώ με τα 5 σύρματα επί του εδάφους υπήρξε αύξηση 5.19db. Πολύ μικρή διαφορά από την απόδοση των 6.17db η οποία θα υπήρχε αν ανυψώνονταν η Δίπολη κεραία από τα 2μέτρα στα 7μέτρα!

Συμπέρασμα.
Ένα και μόνο σύρμα κατάφερε να μειώσει στο μισό την διαφορά από το ψηλά τοποθετημένο Δίπολο και να κερδίσει μισή μονάδα στην λήψη.
Ακόμα και αν δεν είναι δυνατόν να τοποθετηθούν 5 σύρματα και η διαφορά να είναι κλάσματα του db, το 1 και μόνο σύρμα/αντίβαρο σε συνδυασμό με το φαινόμενο ΣΚΠΚ θα δώσει αξιόπιστη επικοινωνία με παράπλευρο κέρδος την έλλειψη ατμοσφαιρικού θορύβου!
Επίσης θα οξύνει το εύρος του κάθετου λοβού ακτινοβολίας από τις 800 στις 600.
Το χαμηλό ύψος λοιπόν, ενός Διπόλου δεν είναι ανασταλτικό της καλής λειτουργίας του και η προσθήκη συρμάτων/αντίβαρων κάτω από αυτό θα μας δώσει το μέγιστο των δυνατοτήτων του το οποίο είναι ίδιο με μια ψηλά τοποθετημένη Δίπολη κεραία.
Περισσότερο διάβασμα εδώ, εδώ, εδώ, εδώ, εδώ, εδώ και στο ιστολόγιο γενικότερα!
Αναφέρομαι συνεχώς σε “Δίπολη κεραία” για να γίνω σαφής και κατανοητός για τον λόγο του ότι είναι της μοδός, κατασκευάσματα του τύπου “μονόπολα”, “random wire” συγκεκριμένου μήκους και “κάθετες” που δουλεύουν σαν “χαζά” φορτία.
Σκουπιδοκατασκευές θεοποιημένες από άγνοια!
Με έχουν συμβουλεύσει να γίνω πιο ήπιος στους χαρακτηρισμούς μου γιατί “πιάνεις περισσότερες μύγες(ή σφήκες) με το μέλι παρά με το ξύδι”!
Δεν θεωρώ τους συναδέλφους (και αναγνώστες ίσως), ζωύφια για να τα δελεάσω. Αφήνω αυτό το “προτέρημα” στους επιτήδειους που τους πουλάνε κιλοβατικά λίνεαρ και τιούνερ, μπας και βγάλουν καμιά δεκαριά βατ ERP από τα “μονόπολα”.
Πάντα με γλυκό και ζαχαρένιο τρόπο!
Η κάθετη κεραία θέλει πολλά και συντονισμένα ράντιαλ. Τα αντιθέτως γραφόμενα είναι εκ του πονηρού και για κακό της τσέπης σας!
Πάντα με γλυκό και ζαχαρένιο τρόπο!