Dipool antenne met 75 ohm coax modelleren met MMANA-GAL.

MMANA-GAL basic v.3.0.0.31 download van hier
https://www.hamsoft.ca/pages/mmana-gal.php

Het programma installeert zich in Windows(C:), dus niet in Program Files (x86). Is ouderwets, maar verder functioneert het prima in Windows10. Ik heb even een myANT directory in Mmana gemaakt, om mijn experimenten buiten de meegeleverde ANT's te houden.

Ik heb wat moeite met dat er steeds maar 1 aansluitpunt is in de gegeven modellen.
Ergens snap ik wel dat de hele zaak verband houdt met het aardoppervlak. Belangrijk voor de HAM's, want die zaten met hun golflengtes erg dicht bij de grond.

Maar tegelijk denk ik: mijn TV coax heeft een mantel en een kerndraad, en naar mijn idee is die mantel dan de aarde.

Ligt de kern van de coax in de TV niet met 75 ohm aan GND van de print? En de mantel direct aan GND, en is dat dan niet de aarde?
Dan zou die coax met 75 ohm afgesloten naar mijn idee in het model moeten.
Ik zoek nu voor een dipoolmodel met 2 benen van lambda/4 en de bijbehorende coax de Geometry met de juiste Pulse-instelling.
En voor mijn part "hijsen we dan de TV+coax+antenne naar een bepaalde hoogte boven het aardoppervlak" als MMANA zo'n hoogte voor de berekening nodig heeft.

Of snap ik er helemaal niks van, en hoe moet/zit het dan wel?

Frederick E. Terman

Golden Member

In Mmana kun niet zonder meer coaxkabels invoeren als deel van de antenne.

De voeding van de antenne wordt linksonder in het scherm ingevoerd.
Voor jouw dipool zou je bijvoorbeeld een draad van een halve golflengte lang kunnen invoeren als wire 1, met de voeding dan op w1c (wire 1, center).
Er komt dan een rondje in het midden van de draad; dat is de voeding (de antennekant van de kabel bijvoorbeeld).

Wat wil je precies zien? Maak anders eens een schets van wat je zou willen invoeren.

Wil je het effect modelleren van de (in feite niet correcte) rechtstreekse aansluiting van de asymmetrische coaxkabel op de symmetrische antenne?
Ook dat kan, maar via een kunstgreep, waarbij het effect van de coax wordt gemodelleerd door een enkele, dikke draad. Dit is echter al een vrij samengesteld probleem.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Ik dacht die coax te simuleren met 2 paralelle draden:
https://hamwaves.com/zc.circular/en/index.html
Voor 75 ohm zou afstand h.o.h 1,202 vd draaddiameter moeten zijn.

Die truuc met een draad van halve golflengte heb ik gezien.
Ik snap ook wel iets van de redenering er achter (symmetrie), maar snap het net niet helemaal.

Desalaniettemin heeft mijn praktische dipoolantenne 2 aansluitpunten welke ik graag in het geheel wil terug zien. Zou me denk ik helpen voor het algehele begrip.
De 75 ohm coax "moet" er bij, want dan ben ik toch van de invloed van de lengte ervan verlost?

Ik zie vaak dat ze aan zo'n antenne een kort stukje coax hebben ('match'). Volgens mij zorgt dat stukje ervoor dat ie als 75 ohm wordt gezien.
Maar als je er een coaxverlengkabel aan hangt, waarom is dat stukje dan nodig?

(Ik heb het boek Deel 2 "Electronica kunst en kunde van" Horowitz&Hill.
Hoofdstuk 6.09 transmissielijnen e.v. helpen me wel iets verder)

Een plaatje van zo'n dipool moet ik "even" maken, maar is inderdaad wel handiger voor de discussie hier. Ik had eigenlijk een Moxon-model geprogrammeerd.

Dipool:

Dipool met "coax" (parallel wires):

Bij de laatste hoort:

*
570.0
***Wires***
5
0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.001, 0.0, 0
0.0, 0.0, 0.001, 0.0, 0.0, 0.125, 8.000e-04, -1
0.0, 0.0, -0.125, 0.0, 0.0, -0.001, 8.000e-04, -1
0.0, 0.0, 0.001, 0.0, 0.125, 0.001, 8.000e-04, -1
0.0, 0.0, -0.001, 0.0, 0.125, -0.001, 8.000e-04, -1
***Source***
2, 0
w4e, 0.0, 1.0
w5e, 180.0, 1.0
***Load***
0, 0
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
0, 0.0, 1, 50.0, 120, 60, 0.0

Ik heb hier dus op elke poot een Source Pulse gezet, 180 graden verschillend.
Maar ik heb het gevoel dat dit helemaal niet de juiste soort Pulse is om mijn ontvangststerkte te simuleren.

Frederick E. Terman

Golden Member

Je weet hoop ik dat Mmana de antennes behandelt alsof het zendantennes zijn. Je kunt er geen ontvangststerkte mee bepalen.

Het modelleren van een transmissielijn door twee parallel draden kan wel, maar dan heb je géén coaxkabel gemodelleerd, maar een symmetrische voedingslijn, zoals je vroeger bijvoorbeeld die lintkabel had.

Zo'n symmetrische lijn, netjes in het midden aangesloten, beïnvloedt het stralingsdiagram niet. Je hebt er 'geen last van', zogezegd.
Wel kun je er een impedantietransformatie door krijgen, maar dat heeft dan met de eigenschappen van de antenne weer niet zoveel te maken.

Mmana is op dit moment voor jou nog net zoiets als een breimachine voor iemand die zelf niet kan breien. Je krijgt heel snel resultaten, maar ze zijn door de verkeerde invoer nog waardeloos.
Je hebt bijvoorbeeld ook de bronnen maar aan één kant aangesloten. Mmana doet zijn best, maar komt daardoor op een heel hoge igangsimpedantie, wat in werkelijkheid natuurlijk juist een lage impedantie is.

Wat je antenne betreft, dit is normaal gesproken een model:

code:


V.dipool
*
570.0
***Wires***
1
0.0,	0.0,	-0.125,	0.0,	0.0,	0.125,	8.000e-04,	-1
***Source***
1,	0
w1c,	0.0,	1.0
***Load***
0,	0
***Segmentation***
800,	80,	2.0,	2
***G/H/M/R/AzEl/X***
0,	0.0,	0,	50.0,	120,	60,	0.0

Op de plaats waar nu de bron zit, zit normaal je transmissielijn, wat dus bij een goed ontworpen antenne niets uitmaakt.
Als je deze simulatie runt, zie je inderdaad de 'magische 75 ohm' verschijnen. Nou ja, iets lager natuurlijk; de draden zijn niet oneindig dun.

Probeer eerst wat op te steken over antennes, eventueel met hulp van Mmana om dingetjes uit te proberen. Maar laat die coaxkabel voorlopig weg.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

OK, ik heb het begrepen (denk ik).
Voor de simulatie moet ik dus de 2 aansluitpunten van een (consumentendipool-)antenne aan elkaar knopen?
Dan moet het waarschijnlijk bij de Moxon ook.
Verbinden met een kort draadje, en daar in het midden de Pulse op zetten.

Heb ergens gelezen dat lengte/diameter van de draad 'groot' moet zijn, daarom maak ik dat draadje alsnog dunner dan 3mm, bv 0,1mm.
Of ik voer het hele stuk A zonder onderbreking in en zet het Feedpoint (de Pulse) in het midden.

Frederick E. Terman

Golden Member

'Verbinden met een kort draadje' kan, maar je kunt ook gewoon draad A aan één stuk maken van 187,8 mm, en de bron in het midden zetten.

Om een draad van 3 mm dik te modelleren, kun je hem het beste invoeren met een dikte van 3 mm. In Mmana wordt dat dus een R van 1,5 mm.

Als je het bovenstaande zo doet, komt er in Mmana dit uit als resultaat, wat correct is:

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

De Moxongenerator was oorspronkelijk gedraaid voor 570Mhz en AWG#13=1,8277mm (R=~0,9mm).
Ik heb voor A=188,4mm één hele draad genomen.
Achteraf R=1,5mm gemaakt in Geometry, dat kan een klein verschil in de resultaten geven.

Dit komt er bij mij uit voor die Moxon. Prestaties tussen 560 en 580 Mhz. Mooi plaatje toch?
Lijkt me voldoende bandbreedte om afwijkingkjes bij de praktische bouw op te vangen.
Is bedoeld voor TV-kanaal 33, die zit op 570Mhz en 8Mhz bandbreedte.

=====================================================================

Heb hieronder ook een plaatje gezet van prestaties tussen 530 en 610 Mhz.

Ik vind de tabel waarden van F/B vreemd!
Heb in Setup nog de Azimuthhoek van 120 op 60 graden gezet.
En toch -11,3 bij 530? (En waarom negatief?)
Ik lees uit de Farfields-grafiek voor 530 ongeveer -1dB-(-2.5dB)= 1,5dB af.
Heb ergens een soortgelijk plaatje gevonden, zie pagina 5 van http://f1chf.free.fr/F5DQK/5_Mesures_measurements_procedures...ulator.pdf
Daar komen de tabelwaarden F/B wel overeen met de grafiek...
En daar heeft F/B een positieve waarde.
Daar ligt de beoogde F/B lijn op de X-as.
En bij mij ligt die op de Y-as. Doe ik iets abnormaals, bv met het gekozen assenstelsel of +/- richting?
In Setup kan je bij "Rear range Azimuth en Vertical" een hoek instellen.
Nu rijst de vraag: waar zit rear (volgens Mmana)???
Wat is de definitie van "rear"?
==================================================================

Ik heb in Edit/Rotate de antenne zo gedraaid dat hij op de X-as ligt.
De langste poot van de antenne zit nu op de plek waar bij een Yagi de reflector zit.
"Rear" wijst in negatieve x-richting en "Front" in positieve x-richting, daar blijkt Mmana van uit te gaan bij F/B ratio.
Ik krijg nu de verwachte F/B waardes in het tabelletje. Sieg heil!!

Frederick E. Terman

Golden Member

Mmana berekent gain onafhankelijk van de richting waarin de beam gericht staat.

Voor de voor-achterverhouding (F/B) gaat dit anders; daar neemt Mmana de gain in de X-richting, en vermindert die dan met de gain in de −X-richting. Zorg dus dat de hoofdrichting in de richting van +X is, als je de F/B wilt laten zien. In mijn plaatje had ik die moeite nog niet genomen.

Mocht de richting toevallig verkeerd zijn, dan kun je met Edit, Rotate het hele geval gemakkelijk 90 of 180 graden draaien.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Beste FET, heel erg bedankt voor het meedenken!

Met Mmana kan ik nu omgaan.
Maar nu de coax, want hij zal toch aan de TV moeten.

Ik zou van de coax mantel+kern elk een been van A laten zijn. Wat moet nou precies de lengte van die benen worden, en vooral vanaf waar meet je die? Mantel en kern liggen sowieso een paar mm uit elkaar. Het gaat op deze schaal om enkele procenten onduidelijkheid. Die fraai berekende resonanties gaan dus lekker de mist in.
Ik mis een goed gedefinieerde 1:1 vertaling van de Mmana dipool_tpv_de_Pulse naar een 'ergens' doorgeknipte en deels geamputeerde dipool aan coax.
Dat is niet zomaar hetzelfde lijkt mij.

Verder lees ik wel eens bij de HAMsdat je de coax moet ontstoren met een ferriet.
Wat voor ferriet moet er op? En waar moet die zitten, kan hij ook aan de TV kant?
En... smoort die ferriet het signaal dan niet?
Ik denk dan: die HAMs werken op veel lagere frequenties dan UHF-TV, je kan niet zomaar hun truucs overnemen.
Ik zie vaak frequenties tot max 500Mhz voor ferrietjes.

Zoals FET al aangaf, heeft het mee-modelleren van de coax eigen geen zin.
De coax beïnvloedt de eigenschappen van de antenne niet. Ook de lengte heeft hier geen invloed op.
De antenne is op de ontwerpfrequentie ca. 75 ohm, dus past prima aan.

Voorwaarde is wel dat de coax haaks op been A weggeleid wordt.
Ook moet deze met zo kort mogelijke aansluitingen aan de opening in het midden van A aangesloten worden. Als hier bijv. 3 cm lengte van de coax opengepeld en aangesloten zou worden, dan kan dit als een stukje transmissielijn van , laat ik zeggen, 200 a 400 ohm gezien worden. (Zelfinductie in serie op deze frequenties). Dan krijg je misaanpassing.

Verder, als je het netjes wil doen, zal er nog een 1:1 balun moeten komen.
Het simpelste is een pawsey stub. Kwart golf stukje solderen.
http://dg7ybn.de/Symmetrising/Symmetrising.htm#Pawsey_Stub_S...ing_Device

Ontstoringsferriet wordt op UHF nauwelijks gebruikt.

Succes!, Bert-jan pa1bj