[CCF] Four_by_4-square reality show! Fwd: Re: Vertikaalikommentti

['Zaba' OH1ZAA]

Sirs CCF-reality-team members!

Nykyajan Tosi-TV ohjelmien tapaan voimme järjestää 4-square kisan.
Muodostakaamme vaikka N kappaletta 1-hengen teamejä, suunnitellaan!

Ohessa annetaan rakennustarvikkeet; jokainen tehköön siitä parhaan
mahdollisen ratkaisun. Tarkoitus on tehdä vain mallinnus. Kutsutaan
sitten kamerat paikalle kun on suvisäät ja rakennuspuuhien aika.

Materiaalit annetaan vain yhdelle 4-squarelle. Lopulta on tarkoitus
rakentaa neljän kohotetun (elevated) 4-squaren ryhmä, koska arvelen,
ettei yhdellä pystytä 3-elementtisen yagin suoritusarvoja voittamaan.
Toisaalta säästämme paljon, kun ei mitään kääntömoottoreita tarvita.
Kohdebandi on 3.5 MHz, mutta käytetään tuloksia sitten laajemminkin.


Minun täytyy tunnustaa, etten ole koskaan lukenut yhtään ON4UN:n
kirjaa. Aion sen kyllä tehdä, koska niistä löytyy vallan loistavaa
aineistoa. OH1MA/Jaakko lähetti minulle hyvien kommenttien ohella
mahtavan linkin ON4UN:n vuoden 2005 Daytonin PDF-artikkeliin:

http://www.kkn.net/dayton2005/ON4UN-Dayton-2005.pdf

Siinä esitetyt syöttö- ja vaiheistusratkaisut tulevat varmaankin
hyvään käyttöön yhden tai useamman 4-squaren konfiguroinnissa. On
myös etua siitä, ettei ole kaikkia noita artikkeleita lukenut, koska
tuolloin voi ennakkoluulottomasti viljellä ja soveltaa omia ideoitaan.

Eniten antenniasioista oppii laatimalla omat ohjelmistot mallinnukseen.
Aikoinaan tuli 80-luvun alussa kirjoitettua HP85-koneelle BASIC ohjelmat,
joilla tuli suunniteltua mm. OH1AF:n senaikaiset uudet 14 MHz:n antennit.
Samoin tuli tarkistettua paikkansa pitäväksi OH1RY/Pekan paljon kohua
herättäneet väittämät, että esim. 7 MHz:n yagin porrastetusti kapeneva
direktori-elementti, voi olla fyysisesti vapaan avaruuden puolenaallon
mittaa pitempi. Nämä ovat asioita, jotka eivät noin vain pika-ajatuksella
selviä, vaikka kuinka paljon maalaisjärkeä yrittäisi käyttää. Yksi toinen
merkittävä asia on keksinäisimpedanssit, jotka alkavat tosissaan kummit-
telemaan, kun yritetään sovittaa 4 identtistä yksikköä aallonpituuteen
nähden pienelle alueelle. Kaikki nämä asiat ottavat nykyiset simulointi-
työkalut itsestään huomioon, mutta laskennan tulos voi kuitenkin olla
katastrofaalinen, jos ei pysty jo ennalta arvioimaan, kuinka paljon
nämä seikat suunnilleen peruskonfiguroinnissa painavat.

Lisäksi on vielä ajan hammas. HP85:n ohjelmistot ajettiin laitteen
omalle kasettiasemalle, jonka nauhat perustuivat ferriitioksidille
tallennettuun tietoon. Kun sitten joskus vuonna 1995 yritin lukea
nauhoja, nii´n huomasin, että jo hakemiston kohdalla oli reikiä
ferriittipinnoituksessa. HP85:n omalla lämpöpaperiprintterillä
tulostetut ohjelmalistaukset olivat haalistuneet näkymättömäksi.
Onneksi sai jo silloin K6STI/Brianin Antenna Optimizerin 6.35
Professional version kuudellasadalla dollarilla. Siihen sai
syötettyä jo vähän suuremmankin antennirakenteen DOS-pohjalla.

Ajan hammas ei säästä myöskään simulointituloksia. Pikkupoikana
hyppelin Mäntyluodon rantakivillä vielä onnellisen epätietoisena
sijainnin erinomaisesta "radiosoveltuvuudesta", vaikka ensimmäinen
hunajakennoradio tulikin hajotettua neljävuotiaana onnettoman
oikosulkutapahtuman seurauksena (ensimmäiset kunnon savumerkit).
Nyt kun katselee samoja rantakiviä, niin huomaa, että ne komeilevat
35 senttiä korkeammalla rantaviivalla (maa kun nousee 7 mm vuodessa).
Edellinen havainto tarkoittaa, että ainakin perfektionistin pitää
uusia kaikki laskelmat Pohjanlahden "neste-maatason" vetäytyessä.


Alla olevan taustatiedon perusteella on lähdettävä siitä, ettemme
halua häiritseviä virtoja syöttöjohtoihin tai kantaviin rakenteisiin,
tässä tapauksessa kun haluamme nostaa 4-squaren korkealle yläilmoihin.
Siksi valitsemme 1/8-aallon elementtien välit, koska silloin vektori
maston kohdalla on nolla (korjataan vähän mittoja; silloin viimeistään).
Elementit itse saavat kyllä olla aluksi täysimittaisia (helppo mallinnus).

Tästä tulee kallis ratkaisu, mutta vain paperilla. Pienillä kompromisseilla
lopputuloksessa väännetään vaikka lankaversio, joka toimii liki yhtä hyvin.

Otetaan aluksi vaikka 51 metrinen ristikkomasto (se taitaa olla nykyään
DX-mielisen OH-aloittelijan mastokeskimitta, kaupungin ulkopuolella)...
Läpileikkausprofiilin on oltava neliön muotoinen, lisämekaniikan takia.

Maston huippuun laitetaan kevyemmät ristikot: 2 x 15 metriä horisontaalit
pystydipolien kannatinpuomit (vastaa 4 x 7.5 metriä). Niiden päihin tulee
täysimittaiset 3.5 MHz:n dipolit pystyyn. Täten dipolien välit ovat aika
tarkkaan 11 metriä (säädettävä mastovirran nollaamiseksi). Siinä se sitten
onkin: elevated 4-square, ei enää mikään povitaskuversio. Jos lääniä on,
niin laitetaan näitä samoja kokonaisuuksia neljä kappaletta noin 1/2 - 3/8
aallon matkalle toisistaan, ja tehdään sopivat keskinäiset vaiheistukset.
Niihin kisoihin eivät sitten enää mitkään yagit pääse mukaan.

Nyt vain simulointiohjelmat käyntiin. Keskinkertaisen maaperän ominaisuuksia
ei lyödä täysin lukkoon. Jokainen saa ne itse valita, ja niistä tuomaristo
jakaa pisteet kuten kaunoluistelussa. Pääpalkintona on oma toimiva antenni.

Aika alkaa nyt; takarajaa ei ole; onnea kilpailijoille!   73, "Zaba" OH1ZAA



P.S. OH2KI/Jorma korjasi 5 MHz:n RCA-referoinnin 1 MHz:n alueelle (alla).


>Date: Thu, 23 Feb 2006 02:28:09 +0200
>To: ccf at contesting.com
>From: 'Zaba' OH1ZAA <zaba at dlc.fi>
>Subject: Re: [CCF] Vertikaalikommentti OH2KI - Povitasku_4-square
>
>
>
>Sirs!
>
>Kiitoksia OH2KI/Jormalle kommenteista! Jorma on oman pitkän kokemuksen,
>ja välillä antennispesialistien, kuten OH2DT/Antin avustuksella saanut
>säteilevän maailman semmoiseen kuriin, että olkoon antenniratkaisun
>lopullinen sijainti, tai sen "maataso" (counterpoise) sitten millä
>korkeudella tahansa, niin hyvin se toimii (kuten alla olevasta
>listauksesta ilmenee).
>
>Siitä taitaa olla jo kohta 20 vuotta, kun suunnittelin Jormalle ZB2X-
>peditiolle lyhennetyn 4-square antennin. Tämä povitaskuversio ei nähnyt
>ehkä koskaan päivänvaloa (ainakaan Gibraltarissa), mutta suunnittelussa
>tuli esille joitakin erittäin mielenkiintoisia seikkoja. "Kuution" sivu
>ei ollut tehty perinteisellä 1/4 lambdan välillä, vaan 1/8 spacingillä.
>Myös elementtien korkeus oli vain puolet normaalista.
>
>Kyse oli 3.5 MHz:n 4-square "miniatyyristä", sisällöltään vain vaivaiset
>kahdeksasosa normaalikokoisesta. Maatasoa en tarkalleen muista, mutta
>yksi neliönmuotoinen lankakehä taisi kiertää pystykeppien juuret, ja
>vinot radiaalit antennin "painopisteestä" poispäin neljään suuntaan.
>Mallinnuksessa oletettiin keskinkertainen maan laatu. Pystyelementtien
>huiput oli sähköisesti lyhennetty niin, että niistä lähti kaksi liki
>1/8 aallon lankaa, jotka olivat rinnan naapurielementtien huippulankojen
>kanssa, aina pari kerrallaan. Koko rakenne pysyi pystyssä neljällä mini-
>haruksella jokaisen vertikaalin huipusta alas viistoradiaalien suuntaan.
>Saattaa olla, että osa viistoharusta palveli myös huippukapasitanssina.
>Tarkoitus oli, että tämä olisi noussut jonkun suuremman kontestin ajaksi
>Gibraltarin (ainoalle?) jalkapallokentälle, merimajakan läheisyyteen.
>
>Antenna Optimizerilla (tai oliko vielä varhainen K6STI:n MN-versio?),
>tuli yllätyksenä esiin, että sekä suuntakuvio, että absoluuttinen
>vahvistus eivät poikenneet desibeliäkään täysikokoisen arvoista.
>
>Lisäksi rakenne oli merkillisen laajakaistainen. Siihen löytyi
>myöhemmin intuitiivinen selitys: että tässä oltiin tekemisessä
>samanlaisen ilmiön kanssa, kuin ULA-radion välitaajuusfiltterin
>yhteydessä. Huippukapasitanssilankojen rinnakkainasetuksen takia
>saatiin ylikriittisesti kytketyt virityspiirit, jotka yhteensä
>täydellisen symmetrian kanssa - toisin kuin atomipommileikeissä
>käytetyn kriittisen massan tapauksessa - antoivat erittäin
>toivottavan ja hallitun ominaisuuden (sallittakoon tämä
>herkullinen vertauskuva).
>
>Tämän päälle tuli vielä yksi bonuslaukaus: kun täysimittaisen
>4-squaren keskipisteeseen ("painoakselille") laittaa johtimen,
>niin siihen indusoituu virta tai jännite, koska vaihesuhde
>elementeissä on 0, -90, -90, -180 astetta. Tämä ei ole mikään
>ongelma silloin kun siellä ei ole johdinta. Mutta jos laittaa
>tämän rakenteen mastoon, tai esim. Volvo 240:n katon päälle
>(kuten minulla oli 50 MHz:n "Zabacube:n tapauksessa"), niin
>maatasoon indusoituu virtavektori, joka pilaa säteilykuvion.
>Noiden neljän elementin virtavektorien summa ei ole nolla.
>
>Nyt se bonus: 1/8 aallon povitasku_4-squaren virtojen vaiheet
>ovat 0, -135, -135, -270 astetta. Kun nämä vektorit piirtelee
>paperille niille kuuluvilla amplitudiarvoilla, ja summaa ne,
>niin resultoiva kenttä keskipisteessä on liki nolla. Tämäpä
>sallii siis ratkaisuja muuallekin kuin maa(taso)n päälle.
>
>Tämän viikon kunniaksi aoinkin (ehkä) vielä esittää mastoon
>projisoidun version, joka mahdollisesti pystyy korvaamaan
>jossain määrin 3.5 MHz:n yagit, eliminoi kääntömoottorin
>tarpeen, ja mahdollistaa workkimissuunnan pikamuutoksen.
>Katsotaan nyt riittääkö tälle aikaa. Mieluimmin näkisin
>muitakin tältä pohjalta suunniteltuja kokonaisuuksia, jotta
>voitaisiin vähän vertailla ominaisuuksia (ainakin paperilla).
>
>Jään nyt aluksi mielenkiinnolla odottelemaan, kuten ehkä moni
>muukin. Puolestani tämä ei ollut vielä 100%:n lupaus. Varmempaa
>on ensin julkistaa pelit, ja sitten ihmetellä, että mitä nyt
>taas tuli tehtyä. Lähiaikoina rauhoitetaan tämä aihepiiri, ja
>laitetaan vapaaehtoiset oravat rakentelemaan (tai majavat,
>kts. alla). Mutta lähettäkää omat ehdotuksenne (elevated_4-sq)!
>
>Haaste on heitetty; onko tämä kontesti?   73, "Zaba" OH1ZAA/2
>
>
>P.S. Joku voisi kokeilla sen "tislatun" dielektrisen antennin,
>      tekemällä jääkairalla reiän riittävän syvän puhdasvetisen
>      järven jäälle. X-muotoiset neljä radiaalia reiästä eri
>      tuulensuuntiin jään päälle; reiästä 2.5 metrin pituinen
>      alumiiniputki kokonaan veden alle. Sitten mittaukset
>      impedanssianalysaattorilla. Menisikö vireeseen 3.5 MHz:n
>      paikkeilla, ja workitaanko jatkossa vedenalaisilla DX:iä?
>      [varoitus: merivedessä ei toimi, ja naskalit kaulaan!].
>
>
>At 12:28 21.2.2006 -0500, OH2KI wrote:
>
>>OH1ZAA puhuu asiaa, kokemukseni ovat aivan samanlaisia.
>
>>OH6TI:n 4-square oli Suomen ensimmäinen, se toimi loistavasti, maataso oli
>>todella hyvä, maassa.
>>EA8EA:lle teimme OH2DT:n kanssa 4-squaren, elementit T-elementtejä, 12 m
>>korkeita vain, ja yksi maatasolanka per elementti a varttiaalto. Se toimi
>>aivan superhyvin.
>>SA/Intin AKI-radion antennin oli insinööri suunnitellut joskus 1940-luvulla,
>>siinä oli kolme "vastapainoksi" nimettyä maatasolankaa, korkealla ilmassa,
>>se toimi loistavasti.
>>
>>Kommentti maatasolankoihin: YLEn kirjastosta saa sen kirjan, johon kaikki
>>referoivat lukematta koko kirjaa. Sen mukaan optimaalisessa maatasossa on
>>114 (vai oliko 112) puolen aallon pituista maatasolankaa. Koe tehtiin 1937
>>USA:ssa RCA:n laboratoriossa, testattiin noin 1 MHz:lla erilaiset maatasot,
>>pitkiä ja lyhyitä, eri lukumäärä lankoja. Yksi testisarja oli, miten syvälle
>>maahan langat pitää haudata. Lopputulos oli suunnilleen, ettei pidä haudata.
>>Testaaajat eivät testanneet ylös nostettuja maatasolankoja, mikä olisi
>>tuonut uusia ajatuksia. Nämä 1930-luvun keskiaaltoantennitestaajat lähtivät
>>siitä, että antennin peilikuva on mukamas maan sisällä...kysyinkin kerran
>>ON4UN:ltä, onko kukaan nähnyt sitä. Näkemättä sanon, ei se siellä ole.
>>Turvallista matkaa vain kastemadoille.
>>
>>73 OH2KI