Antenne simulering i 4NEC2

Er er en med erfaring i at simulere med 4NEC2 programmet?

Så har jeg en flerbånds zepp antenne med hønsestige, der skal køre 160, 80, 60, 40 og 30 meter båndene. Alle data til indtastningen findes.

Hører gerne nærmere.

Vy 73 de oz8zy Jørgen

Svar til #1:

Hej Jørgen

En zepp-antenne er oprindelig en antenne lavet af en 1/2-bølge radiator og en 1/4 bølge transformator.

Medmindre du har en smart designide, tror jeg det bliver svært at lave til flere bånd. Dog er simuleringen rimelig "let" at lave.

En zepp-antenne er en J-pole-variant:
https://da.wikipedia.org/wiki/J-pole-antenne

.

Mon du mener en dobbelt zepp-antenne (aka doublet)?:

Dobbelt zepp-antenne:
https://www.oz6hq.dk/?Hamradio___Dobbelt_Zepp_An tenne
backup:
https://web.archive.org/web/20250125164048/https ://www.oz6hq.dk/?Hamradio___Dobbelt_Zepp _Antenne

The Random Wire Double Zepp:
https://www.qsl.net/dk7zb/Wire-Antennas/zepp.htm
backup:
https://web.archive.org/web/20160407044225/https ://www.qsl.net/dk7zb/Wire-Antennas/zepp. htm

Extended Double Zepp NVIS Antenna Calculator - med reflektor på jorden:
https://www.westmountainradio.com/antenna_calcul ator_zepp.php
backup:
https://web.archive.org/web/20260210034418/https ://www.westmountainradio.com/antenna_cal culator_zepp.php

.

I så fald findes der G5RV-antenner (med integreret balanceret feeder) som er multibånds. Der findes forbedrede G5RV-varianter der hedder en ZS6BKW-antenne, G0GSF-antenne og W0BTU-antenne (mmm det ser ud som om det er radioamatører der har lavet dem :D ). Feederen behøver ikke at være vinkelret på den vandrette del; feederen kan endda være spolet op (med fx 20 cm mellem vindingerne). G5RV (og varianter) kan med fordel laves som inverteret-V (mere rundstrålende):
https://da.wikipedia.org/wiki/G5RV-antenne

-

Den bedste (sende) bredbåndsantenne kortbølge/mellembølge/(lidt VHF) antenne er nok en TC2M-antenne:
https://ham.brugtgrej.dk/forum.php?mode=thread&o bj=66497

Opskrift dækker hele 1,8-50 MHz, 10 meter høj (med rette ferrit fx T240-61 op til 70 MHz) TC2M-antennen er opfundet/designet af G8JNJ (endnu en radioamatør):
The Terminated Coaxial Cage Monopole (TC2M):
http://web.archive.org/web/20150529061427/www.t c2m.info/TC2M%20HF%20Vertical%20G8JNJ.pd f

Jeg byggede selv en. Højden er ukritisk, jo lavere jo dårligere udstråling på lave frekvenser. Min var 4 meter høj og indendørs. Jeg lavede QSOer på fx 160 meter i Danmark på SSB - og FT8 i store dele af verden.

I stedet for hans "mystiske" 450 ohms dummyload, lavede jeg en ekstra unun-transformator fra 450:50 ohm (9:1) til en standard 50 ohm dummyload.

Balun, unun, balbal:
https://da.wikipedia.org/wiki/Balun%2C_unun%2C_b albal

(I princippet kan en 0,5 meter høj TC2M-antenne med bredbåndstransformatorer dække 0,144-2,4 GHz...)
eller
(I princippet kan en 10 cm høj TC2M-antenne med bredbåndstransformatorer dække 0,7-13 GHz...)

.

Opskrift på 50:170ohm (tilpasset 50:200ohm) og 450:50 ohm unun transformatorer. 450:50 ohm transformatoren har supergode arbejdsforhold da den belastes af en resistiv dummyload:


G8JNJ: Baluns and Tuners:
http://www.g8jnj.net/balunsandtuners.htm
Backup:
http://web.archive.org/web/20170219191746/http: //www.g8jnj.net/balunsandtuners.htm
Citat: "...
As before I tried constructing many different baluns before I realised that they didn’t work correctly. Most ‘voltage’ baluns or auto-transformer designs don’t work at all well, unless you get the materials or construction exactly right. The simplest and most reliable method I have found is to use two 1:1 current baluns connected in series / parallel. It is important to use type 61 or type K core material if you want to obtain the best results. As other ferrite materials intended for EMC suppression purposes are too lossy and present a noticeable shunt resistance which restricts the maximum impedance transformation ratio that can be obtained.
...
Thermal image of a faulty 4:1 voltage transformer, with insulation breakdown causing arcing to the balun core.
...
4:1 ‘Voltage’ Unun construction.
If you wish to feed a random length of wire, vertical antenna or some other form of unbalanced antenna then I suggest you use a 4:1 voltage balun as an unun.
I made a 4:1 Unun consisting of 12 bifilar twisted turns of 18AWG silver plated stranded wire. PTFE insulation, 1.85mm outer dia (CPC part number CB10433) wound on single FT240-61 core.
This gave good performance from 1.8 to 52MHz, with less than 0.1dB loss over most of the range up to 30MHz, and approx 0.5dB at 50MHz. This was measured with a miniVNA by halving the loss of two Ununs connected back to back I could have added more turns without affecting the performance over 1.8 to 30MHz (I started at about 15 turns) but I found could achieve sufficient bandwidth to include 50MHz by sacrificing a bit of additional loss at each end of the operating range.
...
9:1 ‘Voltage’ Unun construction.
Similar to the 4:1 unun, but this was even more difficult to get working. I finally got good performance from 1.8 to 30MHz, with less than 0.5dB loss over most of the range up to 30MHz,
Optimised with 6 trifilar turns of 18AWG silver plated stranded wire. PTFE insulation, 1.85mm outer dia (CPC part number CB10433) wound on FT240-61 core.
...
The easiest way to identify most ferrite materials is to wind about four turns of wire through the core and then measure the lowest frequency at which the value of reactive impedance equal resistive impedance i.e. X=R. There will be some variation between different batches and sizes of materials. But if you can plot the results graphically you can easily identify the 'signature' of each material.
Here are my references for some common ferrite materials
FT240-77 0.74MHz
FT240-31 3.5MHz
FT100-33 7MHz
FT240-43 17MHz
FT240-K 22MHz
FT240-52 31MHz
FT240-61 58MHz
Iron powder has a slightly different 'signature' it usually has a very low resistive component, which peaks to a higher value near self resonance. The more lossy the material the broader and lower value of resistive peak is apparent.
T200-52 40MHz Lime Green (& Blue or Red) colour common in PC switch mode power supplies - moderate loss
T200-26 60MHz Yellow & White colour common in PC switch mode power supplies - high loss
T200-2 60MHz Dark Red colour used for HF tuned circuits (& Ruthoff Ununs) - high Q low loss
T200-1 70MHz Blue colour not common - moderate loss
T200-6 100MHz Yellow colour used for VHF tuned circuits - high Q low loss
..."

Pdf-fil:
http://www.g8jnj.net/Balun%20construction.pdf
backup:
http://web.archive.org/web/20170806130801/http: //www.g8jnj.net/Balun%20construction.pdf

-

Måling af to 1:4 og 4:1 unun efter hinanden (FT240-61 2x9vdg):
https://www.brugtgrej.dk/attachedfiles/201709032 23157_59ac66bd57c56.png

Svar til #2:

Tak for den omfattende bank af viden og information.

Jeg har fuldstændig styr på valget af antenne, men jeg har brug for at køre nogle simuleringer, så jeg kan få bekræftet eller afkræftet, om den komplekse impedans ved enden af "hønsestigen" har den størrelsesorden, som jeg har beregnet.

OZ8ZY Jørgen

Svar til #3:

Søgt på:
j-pole-antenna nec modeling

Kig på:

October 27, 2020, Modeling the J-Pole:
https://squashpractice.com/2020/10/27/modeling-t he-j-pole/
backup:
https://web.archive.org/web/20260204031831/https ://squashpractice.com/2020/10/27/modelin g-the-j-pole/

nec model:
https://squashpractice.com/wp-content/uploads/20 20/10/gr_j-pole-model.doc
backup:
https://web.archive.org/web/20260328193922/https ://squashpractice.com/wp-content/uploads /2020/10/gr_j-pole-model.doc

Bemærk: MS Word laver (bl.a.) aprostrofer og gåseøjne om unicode varianter. Så man skal typisk lave dem om igen til ægte ASCII-tegn inden NEC fodres med NEC-ASCII-filen.

.

Kig især på "5.3. Opening the NEC-File with Notepad":

Simulation of Wire Antennas using 4NEC2:
https://www.qsl.net/4nec2/Tutorial_4NEC2_english .pdf
backup:
https://web.archive.org/web/20250110121243/https ://www.qsl.net/4nec2/Tutorial_4NEC2_engl ish.pdf

Svar til #3:
Hejsa

Jeg har 4NEC2. Send mig dine data, så kigger jeg på, om jeg kan lave en brugbar model.

Det bliver så først mandag, for i morgen er der standerhejsning i flyveklubben.

vy 73

Jørgen

Svar til #5:

Tak for det, Jørgen. Jeg mailer dig mine data.

Og ok med mandag.

Vy 73 de oz8zy Jørgen

Svar til #6:

OZ7TA Jørgen har nu simuleret flerbånds zepp-antennen, som to forskellige amerikanske firmaer med speciale i symmetriske tunere har oplyst til at være den optimale på 160, 80, 60 og 40 m.

Tusind tak, Jørgen.

Antennen er bare ikke optimal. Så langt fra. På 160 meter er virkningsgraden kun 18%, det kan jeg ikke bruge. Men da 160 m båndet heller ikke er særligt interessant for mig, har jeg nu bedt Jørgen om at finde den optimale zepp antenne på 80, 60 og 40 m (måske også 20 m).

Forinden vil jeg gå rundt i remote stationens antennefarm og måle nogle faktiske og mulige længder på feeder (hønsestige) og endepunkternes højde over jorden.

Det bliver at erfare, hvad der kommer ud af det.

Vy 73 de oz8zy Jørgen

Svar til #7:

Hej Jørgen og Jørgen

Det er helt normalt for vandrette antenner (tæt på jorden målt i bølgelængder) fx i den lave del af kortbølge/høje ende af mellembølger. De 18% for zepp-antennen er ikke dårligt for 160 meter, sammenlignet med andre vandrette TWA og dipoler:

Kopieret fra #14:
https://ham.brugtgrej.dk/forum.php?mode=thread&o bj=66497
Citat: "...
Lidt om hvor "fremragende" trådantenner, deres eventuelle jordplan og antennetunere er som dummy-loads til 160 meter (1,8-2MHz) og 80 meter (3,6-3,8MHz) båndene. Selv 75 meter lange dipolantenner, i 6 meters højde, er bedre dummy-loads end TC2M :-) :

Denne vandret polariserede bredbåndede metaltråd TWA-antenne udstråler fx kun 0,44% som radiobølger ved 1,8MHz med 10 meter tråd i 10 meters højde:
http://web.archive.org/web/20150420080125/http: //www.rcwa.org/Training/Wire_Antennas_10 _160.pdf .
Selv med 23 meter tråd i 40 meters højde udstråles kun 14% som radiobølger.

-

Følgende gælder ikke TC2M, da den ikke behøver antennetuner.

Bemærk hvordan han næsten "praler" med hvor effektiv spolen i antennetunere er til at "brænde" HF-energien af, når tuneren skal tune korte antenner (i forhold til bølgelængden):

http://www.g3ynh.info/zdocs/z_matcing/part_3.ht ml
Citat: “…One issue that will be noted is that the AMU [Antenna Matching Unit=antennetuner] efficiency is low when the antenna is electrically short. The lost power is also dissipated almost entirely in the [antennetuner] inductor. Before dismissing the situation as hopeless however; it should be observed that a good roller coil is perfectly capable of dissipating 50 W continuously, and it takes only about 5 W of radiated power at the low end of the HF spectrum to effect NVIS communications within a radius of about 1000 km. With an AMU efficiency as low as 25%, a 100 W SSB transmitter will still deliver 25 W PEP to the antenna. The peak matching-network loss in that case will be 75 W, but the average loss will be about 25 W. Hence the coil will get quite hot, but it is not likely to be damaged by a typical short-wave transceiver...”

-

Den "bedste" antenne er en (vandret) dipol. Men selv den er kun 14% effektiv ved ca. 6 meters højde over jorden og ca. 75 meters bredde:

160-Meter Dipole Height.
N0GW - Gary Wescom - 1 Nov 2006.
http://radio.n0gw.net/radio03.pdf
Citat: "...
Table 1 – Dipole performance over average ground.
...
So, what is the “bottom line”? A 160 meter dipole or Inverted-Vee at even modest heights can be expected to work well. Effectively, almost any horizontal antenna configuration for 160 meters is going to be a high angle radiator.
..."

-

Sammenlign det med TC2M som lader til at aflevere 50% af energien i radiobølger ved 160 meter båndet. På bare lidt højere frekvenser udstråles langt mere af TC2M-antennen som radiobølger.

Udstrålingselevationsvinklen skulle være god.

Herudover dækker TC2M hele frekvensintervallet ca. 1,8 - 50MHz, i modsætning til smalbåndbredde dipolantenner og trådantenner med antennetuner, som klaprer løs eller manuelt skal justeres for hver ændring af senderfrekvensen:

http://web.archive.org/web/20150529061427/http: //www.tc2m.info/TC2M%20HF%20Vertical%20G 8JNJ.pdf
..."

Svar til #1:
Er det en zepp elle double zepp?

Svar til #9:
Det er en Double Zepp - som briterne også kalder en “Doublet”.