Homebrew, Antennen-Optimierungsprogramm 'Levy Antenne', Uli-DL2LTO

Antennen-Optimierungsprogramm, Antenne vom Typ 'Levy' von Jean, F5IMV

Projekt: Antennen-Optimierungsprogramm, Antenne vom Typ 'Levy'

Kontakt:

Einleitende Worte:

Zur schnellen Optimierung eines symmetrisch gespeisten Dipols schrieb Jean, F5IMV ein Antennenoptimierungsprogramm, dass er unter der Bezeichnung 'Levy' veröffentlichte.
Wenn ein Dipol, der mit einer symmetrischen Speiseleitung, einer sogenannten Hühnerleiter, gespeist wird, spricht man im französischen von einer 'Antenne Levy'.
Jean hat sich das Ziel gestellt, ein Werkzeug zu schaffen, das es erlaubt, sich von der Komplexität der Berechnungen zu befreien. Das Berechnungsergebnis dieser Software sind die grafische Darstellung der Impedanzen bei vorgebebenen Strahler- und Feederlängen.
Es gibt nicht viele einfache Antennenberechnungsprogramme und dazu noch gratis sind, eine willkommene Ausnahme.
Das Programm kann benutzt werden, einen Dipol, eine erweiterte Doppel-Zepp, eine G5RV, eine ZS6BKW und viele andere Drahtantennen auf eine einfache Art und Weise zu berechnen.
Hier das einfache Schema einer 'Levy' Antenne:

Für diese Antenne ist nicht nur die Länge des Dipols, der strahlt ausschlaggebend, sondern auch die Länge der symmetrischen Speiseleitung, die aber nicht strahlen darf. Beide Systeme sind als Einheit zu betrachten.
Die Antenne kann auf mehreren Frequenzen, z. B. 1,8 bis 30 MHz, verwendet werden, vorausgesetzt du verwendest einen Koppler. Der strahlende Abschnitt kann eine beliebige Länge haben, aber um maximale Ergebnisse zu erzielen, ist es wünschenswert, dass der strahlende Dipolzweig eine halben Wellenlänge auf der niedrigsten Frequenz aufweist.

Diese Software gibt nicht das ultimative Ergebnis, sondern soll nur eine Hilfe sein. Für genauere Ergebnisse gibt es bemerkenswerte Bücher, die sich sehr detailliert mit dieser Problematik befassen. Du solltest sie lesen.
Das Berechnungsfenster zeigt einen Dipolast auf der linken und die Feederleitung auf der rechten Seite. Sogar das Strahlungsdiagramm kann abgebildet werden. Das Programm ermöglicht dir schnell, die Längenmaße einer Antenne, deren Feederlänge und die Stromverteilung visuell angezeigt zu bekommen. Damit erhältst du eine Aussage zur Impedanz am Feederende mit der du ankoppeln kannst und eine effektiv angepaßte Antenne betreiben kannst.
Mit etwas probieren bekommst du deine gewünschte Impedanz angezeigt. Ziel sollte es sein im niederohmigen Bereich zu landen.
Das einzige, was du wissen musst:

	Die Bänder auf dehnen du mit dieser Antenne arbeiten möchtest.

	Die Art der Zweidrahtleitung, die du verwenden möchtest.

Die Software zeigt im Ergebnis die Verteilung der Ströme entlang der Linie AC für jedes ausgewählte Frequenzband.

Die Optimierungssoftware 'LEVY' von F5IMV kannst du

hier downloaden:

Bildschirm Startoberfläche:

Definition der Merkmale der Antenne:

Die Längenangaben sind in cm einzugeben. Links oben die gewünschte physische oder auch mechanische Länge eines Dipolastes.
Rechts deneben der anzusetzende Verkürzungsfaktor für den Dipol, im allgemeinen 0.97, kann aber geändert werden.
Links unten die gewünsche Feederlänge und rechts daneben der dazugehörige Verkürzungsfaktor.
Auch hier kann ein entsprechend anderer Wert gewählt werden. Es ist der Faktor, der die physische Länge in elektrische Länge umwandelt. Physikalische Länge = mechanische Länge x Verkürzungsfaktor.
LEVY Optimierungssoftware

Beide Werte, physische oder auch mechanische Länge werden hier unter Berücksichtigung des Verkürzungsfaktors ausgegeben.
Links der Dipolast mit physischer und mechanischer Längenangabe und rechts die Feederleitung mit physischer und mechanischer Längenangabe.

Frequenzbänder auswählen:
LEVY Optimierungssoftware

Wähle ein oder mehrere Frequenzbänder aus, auf denen du die Antenne verwenden möchtest. Du musst mindestens ein Band auswählen, um die Berechnungen auszuführen. Andernfalls zeigt die Software eine Fehlermeldung an.

Im Edit Menü kannst du Frequenzen der einzelnen Bänder, die für Berechnungen verwendet werden modifizieren. Somit kannst du in gewissen Grenzen die Antenne für bevorzugte Modi pro Band, CW, SSB, etc., optimieren.
LEVY Optimierungssoftware
Wenn die Tabelle angezeigt wird und du mit der Frequenzänderung fertig bist, wähle 'Beenden', Quitter. Dann erscheint ein Fenster und du wirst gefragt, ob du die Frequenzen dauerhaft speichern möchtest.
Drei Optionen werden angeboten:

[Oui] für Ja, die Frequenzen werden dauerhaft gespeichert

[Non] für Nein, die Änderungen werden nur für die aktuelle Sitzung berücksichtigt

[Annuler] für Rückgängig, also mach die Änderungen rückgängig

Optimierungsauswahlmöglichkeiten, die bei der Berechnung berücksichtigt werden:

Optimierung für die Nutzung der Auswahl [Accord Sèrie]
Du hast die Wahl zwischen zwei Optionen:

	Bereiche mit geringer Impedanz, Z < 150 Ω. Wähle hierzu niedrige Impedance, Impèdance basse.

	Bereiche der geringer und mittlerer Impedanz, Z 500 Ω. Wähle hierzu durchschnittliche Impedance, Impèdance moyenne.

Optimierung für die Nutzung der Auswahl [Accord Parellèle]
Du hast nur eine Auswahlmöglichkeit:

Bereiche mit hoher Impedanz, Z > 1000 Ω. Wähle hierzu hohe Impedance, Impèdance haute.

Impedanzegrenzen bei der grafischen Darstellung geringfügig verändern:
LEVY Optimierungssoftware

Übernimm die Standardwerte und alles ist gut Später, wenn du die Ergebnisse verfeinern möchtest, kannst du die ändern. Gibst du z. B. 0,9 direkt ein. Gib z.B. 9 ein. In diesem Fall liegt der Wert außerhalb der Grenzen, und es wird automatisch der Standardwert angezeigt.
Das sind:

niederohmige Impedanz: 0.8	->	Änderung möglich auf 0.9

durchschnittliche Impedanz: 0.6	->	Änderung möglich auf 0.7, 0.8

hohe Impedanz: 0.3	->	Änderung möglich auf 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 und 0.5

Vorsicht bei der Änderung der Standardwerte, es können bei falscher Handhabung irreführende Ergebnissinterpretationen auftreten.
Hinweis:
In der Anzeige können die Bereichsgrenzen von hoher und mittlerer Impedanz etwas verwischt dargestellt werden und nicht genau zum angezeigten Wert passen. In der Tat, wenn du die durchschnittliche Impedanz wählst und eine Grenze um die hohe Impedanz ziehst, hat das keine Auswirkung auf die Anzeige weil in diesem Fall die Obergrenze für Berechnungen nutzlos ist. Die Umkehrung gilt.

Interpretation der Ergebnisse aan der Bildschirmgrafik

Hast du die Strahler- und Feederlänge mit den entsprechenden Verkürzungsfaktoren eingegeben und die Frequenzbänder ausgewählt, kannst du die Berechnung mit 'Lancer' starten. Viele bunte Sinusstromkurven sind das Ergebnis. Jedes Frequensband bekommt eine andere Farbe zugeordnet und als eine Sinuskurve dargestellt. Diese Sinusperioden repräsentieren die Verteilung der Welle in einem Dipolzweig und der sich anschließenden Feederleitung, entsprechend der Stromverteilung.

EZ ist eine Markierung und entspricht einer Wellenlänge von 0,64 λ, einer erweiterten Zeppelin Antenne.

Zur weiteren Interpretation der Kurven, merke dir:
Viel Strom und wenig Spannung entspricht NIEDEROHMIG, viel Spannung und wenig Strom entspricht HOCHOHMIG, etwas Strom und etwas Spannung entspricht MITTELOHMIG.
Jetzt verstehst du sicher auch die Darstellung der drei farbigen Bänder, hellgrau, dunkelgrau und blau.
Die blaue Umgebung der Größenachse entspricht eine hohe Impedanz, Z > 1000 Ω.
Dunkelgrau, der Bereich neben der blauen Zone ist eine mittlere Impedanz und entspricht Z < 500 Ω.
Der graue Bereich entspricht einer niedrigen Impedanz, Z < 150 Ω.

Das Banner oder auch 'Black Box' genannt ist mit einer Reihe von Farben pro Band gefüllt und stellt so eine Art Abgrenzung der 3 Impdanzbereiche dar.
Die Impedanzbereiche die vermieden werden sollen werden als farbige Linie markiert. Tendenzen, was den 'Ankoppelwiderstand' betrifft sind bereits hier sehr gut zu erkennen
Dort, wo es keine Überschneidungen gibt, bewegst du dich mit der Impedanz im Bereich des Bereiches, den du ausgewählt hast.
[Impèdance basse], [Impèdance moyenne] oder [Impèdance haute].
Entsprechend deiner Impedanzauswahl erhöhen oder verkleinern sich auch die hellgrauen, dunkelgrauen bzw.blauen Streifenbreiten.
Es gilt nun, die Impedanz Grenze die Grenzen der Zonen zu verändern, was zur Bestimmung der Nutzungsbedingungen der Antenne verwendet werden.
Vorsicht bei der Anwendung, sonst werden falsche Ergebnisse angezeigt!

Methodik und Optimierung

Der Befehlsbutton [A <-> B] definiert die elektrisch halbe Länge des Dipols und [B <-> C] die elektrische Länge der Feederleitung.
Ich gehe mal davon aus, dass der Verkürzungsfaktor nicht mehr geändert wird. Ist aber nachträglich möglich.
Wenn du an der Dipollänge was ändern möchtest wähle A <-> B aus. Sollte die Feederleitung verädert werden, dann B <-> C.
Suche dir auf der AC Linie einen Punkt, der es erlaubt eine niedrige oder durchschnittliche bzw. hohe Impedanz für einen guten Impedanzabschluss zu erhalten. Eine Impedanz, die dein nachfolgenden Koppler gut auf die 50 Ω deines TRX transformieren kann. Oder du verzichtest ganz auf den Koppler und suchst die Impedanz, die dein TRX noch verarbeiten kann.
[1] Klicke auf die Schaltfläche A <->B oder B <-> C. Der Mauszeiger ändert sich in ein Fadenkreuz.
[2] Positioniere das Kreuz in der 'schwarzen Box', die frei von farbigen Strichen ist. Oder suche einen anderen Punkt aus.
[3] Klicken. Die neuen physikalischen und elektrischen Längenangaben werden unten links angezeigt.
[4] Starte nun mit 'Lancer' die Berechnung, um das Ergebnis zu überprüfen
Die Impedanz hängt von beiden Längen ab. Länge AB und BC müssen als Gesamtheit betrachtet werden. Wenn du einen der beiden Werte verschiebst, musst du die Berechnung neu starten.
Achtung!
Für eine Antenne, die auf allen Amateurfunk-Bänder spielen soll, ist es sehr schwierig, eine optimale Lösung zu finden, die eine niedrige Impedanz oder eine gewünschte Hauptimpedance an der Seite der Kopplungseingangsbox ausweist. Du musst einen Kompromiss finden.

Das Strahlungsdiagramm der Azimutkeulen für die ausgewählten Frequenzbänder wird angezeigt

Visualisierung des Strahlungsdiagramms der Antenne

Die Höhe über Grund und eine Winkelberechnung wurde nicht integriert. Dennoch schien es eine gute Idee zu sein, einen Hinweis auf das horizontale Ebenendiagramm zu geben. Die Höhe über dem Boden wirkt sich wenig auf die Azimutabstrahlung aus. Der grundlegende Parameter ist das Verhältnis zwischen der Länge des Dipols AB und der Wellenlänge.
Daher zeigt die Software Strahlungsdiagramme, wie sie theoretisch vorliegen würden, wenn sich die Antenne im freien Raum befinden würde.

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