Simulazioni di antenne verticali

[i1hjt]

Ciao,
sto giochicchiando con MMANA cercando di sumulare il comportamento di una antenna a L invertita per la top band.
Il mio intento è quello di simulare il comportamento di una antenna reale per poi vedere, in termini comparativi, come esso cambia introducendo modifiche di vario genere.
Se non ho visto male, però, MMANA non simula il comportamento dei radiali stesi al suolo e vari tentativi che ho fatto danno come risultato una impedenza molto bassa.
Ho provato a simulare na configurazione con i radiali montati a 0,1 metri, pr "ingannare" il software perchè se metteno zero, dava errore.
In realtà alcuni tutorial dicono di una impedenza bassa se i radiali sono montati ad altezza inferiori a 0,05 landa (8 metri a 1,8 Mhz).
Vorrei chiedere agli "antenna guru" che cosa ne pensano e se, impedenza a parte, i risultati del software possono ugualmente essere presi per buoni tenendo conto che non mi interessa un risultato in termini assoluti.
C'è comunque da tener conto che i radiali al suolo (disposizione, numero lunghezza) sono una delle variabili quindi non sarebbe corretto ignorarli.

Grazie, Alfeo I1HJT

[IZ0IEN]

Re: Simulazioni di antenne verticali

Ciao,
sto giochicchiando con MMANA cercando di sumulare il comportamento di una antenna a L invertita per la top band.
Il mio intento è quello di simulare il comportamento di una antenna reale per poi vedere, in termini comparativi, come esso cambia introducendo modifiche di vario genere.
Se non ho visto male, però, MMANA non simula il comportamento dei radiali stesi al suolo e vari tentativi che ho fatto danno come risultato una impedenza molto bassa.
Ho provato a simulare na configurazione con i radiali montati a 0,1 metri, pr "ingannare" il software perchè se metteno zero, dava errore.
In realtà alcuni tutorial dicono di una impedenza bassa se i radiali sono montati ad altezza inferiori a 0,05 landa (8 metri a 1,8 Mhz).
Vorrei chiedere agli "antenna guru" che cosa ne pensano e se, impedenza a parte, i risultati del software possono ugualmente essere presi per buoni tenendo conto che non mi interessa un risultato in termini assoluti.
C'è comunque da tener conto che i radiali al suolo (disposizione, numero lunghezza) sono una delle variabili quindi non sarebbe corretto ignorarli.

Grazie, Alfeo I1HJT

Alfeo buongiorno,

i radiali stesi al suolo vengono correttamente interpretati dal software a livello di calcolo, te lo garantisco dalle innumerevoli prove fatte col monopollo.
Nella fattispecie il trucco dello 0,1 lo uso anch'io per evitare l'errore in real ground.
Ne hai la prova mettendo un solo radiale di 20 metri su una verticale da 10 metri e noterai una certa direttività in direzione del radiale.
Per quanto riguarda l'impedenza, farò alcune prove - ma suppongo che a 10 cm dal suolo lui supponga terra e radiali un tutt'uno, accoppiamento perfetto... non so non ho mai provato perchè io lavoro a 2 metri dal suolo.
Farò qualche prova e ti farò sapere.
PS non sono un guru di mmana quindi salvo errori e omissioni, io sono prevalentemente un cut&try.

Cris IZ0IEN

[i1hjt]

Re: Simulazioni di antenne verticali

Continuando nella discussione, ho iniziato a simulare la configurazione di base, rispetto alla quale vorrei poi verificare che cosa cambia andando a modificare varie cose.
Allego il file *maa, se qualcuno ha voglia di verificare che non ci siano strafalcioni, mi farebbe un favore.

In particlare, è corretto impostare così i radiali?

Grazie mille a tutti

Alfeo I1HJT

[IW3INQ]

Re: Simulazioni di antenne verticali

Salve a tutti

Leggo questa discussione anche perchè non ho mai fatto simulazioni di questo tipo di antenna ...
Ma con l'occasione faccio una domanda come caratteristiche della "terra" che mettete ???


Saluti Alex iw3inq

[i1hjt]

Re: Simulazioni di antenne verticali

Salve a tutti

Leggo questa discussione anche perchè non ho mai fatto simulazioni di questo tipo di antenna ...
Ma con l'occasione faccio una domanda come caratteristiche della "terra" che mettete ???


Saluti Alex iw3inq

Ho messo una terra "povera" ovvero diel. 5 e conduct. 1 (vedi la tabella nel programma).
Su di essa a 0,1 m ci sono i 4 radiali

Alfeo I1HJT

[ik3avm]

Re: Simulazioni di antenne verticali

Affermo tranquillamente di non conoscere il programma MMANA; è una carenza che sicuramente colmerò (confesso che la mia ignoranza arriva a tal punto che non so neppure perchè Cris lo chiama molto carinamente "il monopollo"... forse da mono-polo?).

Questo premesso, rimango allibito da quello che leggo un po' in giro (non solo in questa discussione): dover ricorrere all'artificio di sollevare i radiali di qualche centimetro da terra altrimenti il sw va in errore.
Mi sembra semplicemente pazzesco.
E se io volessi addirittura interrare i radiali (non è una cosa dell'altro mondo!) cosa devo dire al programma? Scusa, ma ti dò i soliti 10 cm sopra? Oppure inventarmi coefficienti di terra fantasiosi?
No, ho semplicemente INTERRATO uno, dieci, cento, mille radiali! Sarà il programma che farà poi le sue considerazioni...
Se è vera questa cosa (di cui non dubito) è da ridere per non piangere.

[IM0QMA]

Re: Simulazioni di antenne verticali

A me non sembrano 4 radiali cosi' disegnati , ma 4 conduttori dell'antenna stessa , dove sbaglio Cris ?

[IK7JWY]

Re: Simulazioni di antenne verticali

Se non ho visto male, però, MMANA non simula il comportamento dei radiali stesi al suolo e vari tentativi che ho fatto danno come risultato una impedenza molto bassa.
Ho provato a simulare na configurazione con i radiali montati a 0,1 metri, pr "ingannare" il software perchè se metteno zero, dava errore.
In realtà alcuni tutorial dicono di una impedenza bassa se i radiali sono montati ad altezza inferiori a 0,05 landa (8 metri a 1,8 Mhz).

Ciao Alfeo,
è proprio nell'help di MMANA-GAL che è scritto , a questo proposito (il grassetto è mio):

The MININEC3 algorithm relies on real ground parameters to calculate the far field and the subsequent beam pattern. The impedance (Z) calculation also assumes a perfect conductive ground. Consequently, for antennas that are < 0.2λ above ground, the calculated results tend to give lower impedance values than may be realised in practice.
If a horizontal antenna includes one (or more) wires <0.2λ above ground, or where ground plane radials are <0.05λ above ground, NEC2 can be used to obtain more accurate impedance results. If this level of accuracy is needed, GAL-ANA is available and uses the same *.maa file.

Quindi, è proprio un limite del MININEC quello di dare risultati non molto attendibili, in termini di impedenza d'antenna nel punto di alimentazione, quando i radiali sono a meno di 0,05 λ da terra. Bisogna ricorrere ad un software che implementi il NEC2 (per esempio GAL-ANA o EZNEC a pagamento o 4NEC2 gratis, anche se dovrei verificare, non ho mai provato ad usarli per questo specifico problema).

Se vuoi vedere con MMANA-GAL se cambia qualcosa, ma non come impedenza ma più che altro in termini di guadagno e angolo di take-off, aggiungendo radiali poggiati al suolo, puoi smanettare con il Ground setup di MMANA-GAL senza modellare fisicamente i radiali poggiati al suolo (che ti darebbero appunto errore). Dalla tabella Calculate, entri in Ground Setup e , oltre a impostare le caratteristiche elettriche del ground fisico, dopo aver spuntato l'opzione in basso a sinistra nella finestra, ci aggiungi un numero di "Additional wire radials", con il relativo raggio in mm.

Ciao

[i1hjt]

Re: Simulazioni di antenne verticali

E' vero, lo avevo letto.
Adesso ho scaricato il 4NEC2 e proverò a vedere che cosa cambia. Dai primi assaggi i risultati non sembrano diversi dal MMANA ma farò qualche verifica più accurata.
D'altro canto, mi propondo di fare un'indagine mirata alle antenne portatili e la configurazione del piano di terra, radiali ecc. rientra tra le poche modifiche eseguibili sul posto pertanto partire già con approssimazioni temo che potrebbe portare a conclusioni errate.

Ovviamente ogni suggerimento sarebbe molto apprezzato.

Alfeo I1HJT

Ciao Alfeo,
è proprio nell'help di MMANA-GAL che è scritto , a questo proposito (il grassetto è mio):



Quindi, è proprio un limite del MININEC quello di dare risultati non molto attendibili, in termini di impedenza d'antenna nel punto di alimentazione, quando i radiali sono a meno di 0,05 λ da terra. Bisogna ricorrere ad un software che implementi il NEC2 (per esempio GAL-ANA o EZNEC a pagamento o 4NEC2 gratis, anche se dovrei verificare, non ho mai provato ad usarli per questo specifico problema).

Se vuoi vedere con MMANA-GAL se cambia qualcosa, ma non come impedenza ma più che altro in termini di guadagno e angolo di take-off, aggiungendo radiali poggiati al suolo, puoi smanettare con il Ground setup di MMANA-GAL senza modellare fisicamente i radiali poggiati al suolo (che ti darebbero appunto errore). Dalla tabella Calculate, entri in Ground Setup e , oltre a impostare le caratteristiche elettriche del ground fisico, dopo aver spuntato l'opzione in basso a sinistra nella finestra, ci aggiungi un numero di "Additional wire radials", con il relativo raggio in mm.

Ciao

[i1hjt]

Re: FEKO e MMANA-GAL primo confronto

Veramente interessante il confronto. Da quanto sto vedendo (sto giocando pure io con le simulazioni ma con antenne verticali per le low bands), i risultati sono abbastanza confrontabili tra i vari SW in circolazione, pur non conoscendo quest'ultimo, il FEKO (che come acronimo non suona benissimo...).

Secondo me sarebbe utile vedere come simula il piano di terra o i radiali vicini al suolo, che nei SW correnti basati sul NEC non è troppo affidabile (NEC4 a parte che però è a pagamento e costa svariate centinaia di $$$).

Appena trovo un pò di tempo, dopo aver affinato un pò la malizia con i SW piu' semplici, provo a vedere se sono capace di fare qualche confronto.

Buon Natale, auguro a tutti un K3 sotto l'albero...

[IK7JWY]

Re: FEKO e MMANA-GAL primo confronto

Secondo me sarebbe utile vedere come simula il piano di terra o i radiali vicini al suolo, che nei SW correnti basati sul NEC non è troppo affidabile (NEC4 a parte che però è a pagamento e costa svariate centinaia di $$$).

Dunque, Alfeo, ho provato a modellare un quarto d'onda verticale per i 40m su ground di medie caratteristiche. Non ho problemi di aggiungere radiali a quota = 0 (non mi da errore) e vedo gli effetti benefici dell'aggiunta dei radiali poggiati per terra ai fini dell'impedenza nel punto di alimentazione. Già con l'aggiunta di 4 radiali lunghi quanto lo stilo verticale, riesco a far scendere il ROS sotto 1,5:1.
Purtroppo, invece, non vedo alcun effetto dell'aggiunta dei radiali ai fini dell'angolo di take-off. Passando da 4 radiali a 60 radiali lunghi 1/4 d'onda non cambia praticamente nulla ! Anche con 60 radiali lunghi mezz'onda ! Non posso ulteriormente aumentare la lunghezza dei radiali perchè poi intervengono le limitazioni della versione LITE. Prendi però quanto sopra con beneficio di inventario perchè devo capire se sto sbagliando qualcosa nell'uso del software, visto che sono alle prime armi con il FEKO.

Ad ogni modo, così "a naso", direi che, coinvolgendo, il take-off angle, il campo radiativo (far field), non mi sembra sballato che restando con radiali per terra lunghi solo 1/4 d'onda non cambi nulla, anche mettendone molti, sotto questo aspetto.

Naturalmente, ho provato a cambiare tipo di ground, passando gradualmente da quello di medie caratteristiche all'acqua di mare, e in quel caso si che le cose cambiano drasticamente (in meglio)... Ma il ground preso in considerazione è ipotizzato infinitamente esteso in tutte le direzioni...

[i1hjt]

Re: FEKO e MMANA-GAL primo confronto

L' effetto della terra sulle antenne verticali è tosto!
Sto simulando antenne verticali a "L invertita" per i 160m, puoi immaginare per quale scopo. Sto facendo scoperte interessanti ma il dubbio che i risultati possano essere inficiati da errori del programma, mi rode molto.
Per avere dati confrontabili, impongo 13,5m come altezza del tratto verticale e terra di qualità media (costante dielettrica 13, conducibilità 0,005 mOhm/m).

Per prima cosa si nota che l'orientamento del tratto orizzontale determina una certa direttività. Qui ho simulato l'antenna con 8 radiali lunghi 40m, ottimizzando la lunghezza dell'elemento orizzontale per ilminimo ros.



si vede che la direzione privilegiata è opposta a quella dell'elemento orizzontale, c'è una differenza attorno a 2 dB, non è gran cosa ma quando si è al limite, tutto fa.

Qui abbiamo il diagramma polare del guadagno.



C'è un ros piuttosto alto ma si può compensare con una rete di adattamento



Passando ad altre simulazioni (vi risparmio tutti i vari passaggi) sono passato a 16 radiali ed ho provato ad ottimizzare il guadagno agendo sulla lunghezza dei radiali, il programma è arrivato a lunghezza di 56,5m, qui il diagramma polare



Ma quello che piu' mi appare strano, è che il max guadagno lo si ottiene con i radiali lunghi 9,12m (sempre 16) raddiungendo 1,12 dB.



Se così fosse, molte teorie sarebbero da buttare tra le ortiche!
Probabilmente sbaglio qualcosa, magari fosse così!
Continuerò a fare test ma se c'è chi mi può dare qualche consiglio, è il benvenuto.

Non so se il FEKO può importare i files del NEC, se così fosse portei mandarti il file e portesti replicare la simulazione per vedere se i risultati sono equivalenti.

Grazie 1000, Alfeo I1HJT

[HRW-staff]

Re: FEKO e MMANA-GAL primo confronto

I tre post precedenti a questo sono stati spostati qui da altra discussione, perchè più in tema con questa discussione. Ciò facilita future ricerche per argomenti nel forum.

[i1hjt]

Re: Simulazioni di antenne verticali

Come continuazione della discussione precedente allego una analisi che ho fatto sulle antenne verticali. Si tratta di una prima parte, continuerò (se la cosa è gradita) appena troverò il tempo.
Ovviamente ogni commento e suggerimento è gradito.

Alfeo I1HJT

[iz0aeg]

Re: Simulazioni di antenne verticali

Grazie Alfeo ho letto con attenzione la tua analisi veramnte ben fatta.

73 Fabrizio