Александр Барский VA3TTT, Toronto, Canada (ex UA9XSD, UZ3XWB).Автору не приходилось встречать информацию о том, какое влияние оказывает крыша здания на работу антенны. Однако такая информация необходима, при выборе места установки антенны на крыше. Заинтересовавшись этой проблемой, автор решил смоделировать на EZNEC-3, различные ситуации для антенны, в данном случае, горизонтального диполя. Получены следующие результаты:
1-й эксперимент:
исходные данные: высота здания(крыши) 0.25 лямбды
высота подвеса диполя над крышей 0.25 лямбды
Форма крыши - окружность.
Конкретная частота была выбрана 3.5 МГц, хотя это, не имеет значения, т.к. размеры в лямбдах.
Качество земли - среднее.
На Рис.1, показана диаграмма направленности в вертикальной плоскости, для горизонтального диполя, для различных размеров крыши. Мы видим на диаграмме, что для размера крыши, радиусом 0.01 лямбды, наша диаграмма, ни чем не отличается, от диаграммы диполя, поднятого на высоту 0.5 лямбда. В данном случае, это так потому, что размер крыши слишком мал, поэтому за высоту антенны, можно принять сумму высоты здания 0.25 плюс высота мачты 0.25.
Поэтому, и суммарная диаграмма получается такой. Заметим, что усиление антенны, равно 6.7dbi.(внизу, справа ,,Gain,,)
Далее, для радиуса крыши 0.1 лямбда, мы можем заметить на диаграмме, небольшой горб, направленный в зенит. Величина излучения в зенит не очень значительна, поэтому ей можно пренебречь.
Далее, перейдя к радиусу крыши 0.2 лямбды, можно заметить уже значительное увеличение зенитного горба, уровень которого будет меньше на 5.8 db от уровня главного лепестка.
Следующий радиус крыши - 0.3 лямбды, и уровень зенитного излучения уже очень велик, и всего на 3 db уступает уровню главного лепестка.
Радиусы крыши 0.4 и 0.5 лямбды, почти не отличаются , и при этих радиусах крыши, антенна имеет диаграмму, такую же, как и при высоте установки 0.25 над землей. Высота здания, в этом случае, уже не имеет значения, т.к. землей становится крыша.
2-й эксперимент:
исходные данные те же, кроме высоты здания (0.5 лямбды) и высоты мачты на крыше (0.5 лямбды)
На рис. 2, показана диаграмма горизонтального диполя, который установлен на мачте, высотой 0.5 лямбда, которая установлена на здании, высотой тоже 0.5 лямбда. Общая высота над землей - 1 лямбда. Радиус крыши выбран 0.3 лямбды, и мы видим , что диаграмма антенны, практически такая же, как и у диполя, на высоте 1 лямбда, т.е. крыша, в данном случае, не оказывает никакого влияния.
Усиление антенны 7.96dbi. Это влияние высоты. Антенна имеет двухлепестковую диаграмму, с глубокими провалами в усилении( по углу 30 градусов и 150 град.)
Это не очень хорошо, т.к. в случае прихода сигнала, именно с этого угла, он будет подавлен примерно на минус 22 db, или почти на 4 балла!!!
На рис. 3, радиус крыши - 1 лямбда. Ситуация несколько улучшилась, т.к. провалы в усилении, только до минус 10 dbi, или 1.5 балла, что тоже не мало.
На Рис.4, радиус крыши уже 3 лямбды, и ситуация в корне изменилась. Диаграмма стала, почти, однолепестковой, без глубоких провалов в усилении. Усиление антенны остается на прежнем уровне.
На Рис. 5, радиус крыши 5 лямбд, и диаграмма уже почти не отличается, от диаграммы диполя, для высоты 0.5 лямбда, т.е то-же, что и на Рис.1, только усиление больше, за счет высоты здания.
Из всего вышесказанного, мы можем сделать выводы:
1. При высоте установки горизонтальных антенн над крышей - 0.25 лямбды, размер крыши, оказывает очень сильное влияние на диаграмму антенны. Поскольку , в этом случае, нет резкой границы, между хорошей и плохой диаграммой, можно принять, что максимально допустимый радиус крыши , будет в районе 0.15 - 0.2 лямбды.
2. При высоте установки антенны над крышей 0.5 лямбды, и высоте здания -0.5 лямбды, малый радиус крыши, существенно ухудшает диаграмму антенны. В этом случае, антенна будет хорошо работать, если радиус крыши будет более 3 лямбд.
Если вы имеете крышу большого размера(в сравнении с лямбдой), то лучше устанавливать на ней мачты, высотой 0.5 лямбда.
Если высота установки антенны, не превышает 0.25 над крышей, тогда крыша , не должна быть радиусом более 0.25- 0.3 лямбда. В этом случае, суммарная диаграмма антенны, будет такой же, как при высоте 0.25 плюс высота здания, которая, лучше всего, чтобы не превышала тоже 0.25. В противном случае , диаграмма будет дробится по закону: количество лепестков диаграммы, равно удвоенному целому количеству полулямбд в заданной высоте. Например: высота 0.5 - 1 лепесток, высота 1 лямбда -2 лепестка, высота 1.5 лямбды -3 лепестка, и т.д.
Далеко не все имеют возможность установить мачту 0.5 лямбды. В этом случае, можно рекомендовать устанавливать антенны с вертикальной поляризацией, для которых высота, не играет столь важное значение, как для горизонтальных антенн.
Например, можно установить двойной квадрат(можно больше), на мачте 0.15-0.25, но с вертикальной поляризацией. Можно применить антенну Яги, сориентированную вертикально, но в этом случае, может понадобиться большая высота, чем для квадрата, т.к. концевой эффект для одного из плеч, может серьезно расстроить антенну.
Комментарии
Отправить комментарий