Inverted-L / Radials, Simulationsproblem unter nec2

[dh0ghu]

Hallo,
ich habe heute abend ein wenig mit 4nec2 "gespielt", da ich am Wochenende nochmal einige Arbeiten an der KW-Antennenanlage durchführen möchte, und vorher noch einiges simulieren wollte.
Derzeit betreibe ich mit mäßigem Erfolg eine Inverted-L auf 80m mit nur 2 Elevated Radials, die aufgrund beschränkter Platzverhältnisse verwinkelt verspannt sind. Auch der Strahler kann nicht komplett als Inverted-L ausgeführt werden, sondern hängt am Ende runter.
Diese Antenne entspräche, wenn ich sie prinzipiell so beibehalte und nur noch ein bischen was an der Höhe optimiere, in etwa diesem NEC2-Inputfile:

CM Inverted-L for 80m with elevated radials by DH0GHU
CE

GW 1 1 0 0 2 0 0 2.2 0.001
GW 2 20 0 0 2.2 0 0 12 0.001
GW 3 14 0 0 12 0 7 12 0.001
GW 4 10 0 7 12 0 7 6.5 0.001
GW 5 20 0 0 2 11 0 2 0.001
GW 6 20 11 0 2 11 10 2 0.001
GW 7 10 0 0 2 -5 0 2 0.001
GW 8 10 -5 0 2 -5 6 2 0.001
GW 9 10 -5 6 2 -15 6 2 0.001
GE 1
EX 0 1 1 0 1 0
GN 2 0 0 0 13 0.005
FR 0 1 0 0 3.5 0
EN

Wenn ich nun diese Antenne im Fußpunkt um 2m nach unten verschiebe, d.h. die Radials direkt (1cm) überm Boden liege, verkürzt sich für Resonanz (=rein realer Speisewiderstand) die nötige horizontale Schenkellänge auf 5m, d.h. die Gesamtstrahlerlänge sinkt auf 12+5 = 17m. Das kommt mir nun doch ein bischen komisch vor. Der Gewinn sinkt allerdings von -0.3 auf -6.3 dBi (bei 30° Elevation).

Ersetze ich die 2 Radials durch 8 sternförmig ausgelegte 8m kurze Radials, was hier im Winter durchaus machbar wäre, muß laut Simulation der Strahler insgesamt 23m lang werden (die letzten 4m hängen runter), bei 7m horizontalem Anteil.
Die komplexe Speisepunktimpedanz bei 3.5 MHz liegt in dem Fall bei 32-j10 Ohm (Resonanz etwas oberhalb 3.5 MHz...), der Gewinn bei 30° ist auf 0 dBi gestiegen, bei 15° gehen immernoch -1 dBi raus.

Zugehöriges Inputfile:
CM Inverted-L for 80m with 8 8m short grounded radials by DH0GHU
CE

GW 1 1 0 0 0.01 0 0 0.2 0.001
GW 2 24 0 0 0.2 0 0 12 0.001
GW 3 14 0 0 12 0 7 12 0.001
GW 4 7 0 7 12 0 7 8 0.001
GW 5 16 0 0 0.01 0 8 0.01 0.001
GW 6 16 0 0 0.01 0 -8 0.01 0.001
GW 7 16 0 0 0.01 8 0 0.01 0.001
GW 8 16 0 0 0.01 -8 0 0.01 0.001
GW 9 16 0 0 0.01 5.65 5.65 0.01 0.001
GW 10 16 0 0 0.01 5.65 -5.65 0.01 0.001
GW 11 16 0 0 0.01 -5.65 5.65 0.01 0.001
GW 12 16 0 0 0.01 -5.65 -5.65 0.01 0.001

GE 1
EX 0 1 1 0 1 0
GN 2 0 0 0 13 0.005
FR 0 1 0 0 3.5 0
EN


Das sieht nun erstmal ganz gut aus, was mich aber wundert, ist
- dass das mit 8 kurzen grounded Radials schon so gut gehen soll (selbst mit 4 mal 10m -0.5 dBi)
- dass die Strahlerlänge so massiv variiert

Habe ich in der Simulation irgendwo noch einen übersehenen Fehler (insbesondere in der Definition von GE und GN), oder sollte ich es doch so kurz vorm CQWWDX-CW wagen, die 80m-Antenne so massiv zu ändern?

Wie würde sich das Antennenverhalten ändern, wenn die Radials nicht mehr knapp überm, sondern knapp unterm Boden verlaufen? Dies zu simulieren läßt nec2 nicht zu....

73
Ulrich dh0ghu

[1571017]

Habe ich in der Simulation irgendwo noch einen übersehenen Fehler (insbesondere in der Definition von GE und GN), oder sollte ich es doch so kurz vorm CQWWDX-CW wagen, die 80m-Antenne so massiv zu ändern?

Wie würde sich das Antennenverhalten ändern, wenn die Radials nicht mehr knapp überm, sondern knapp unterm Boden verlaufen? Dies zu simulieren läßt nec2 nicht zu....

Hallo Ulrich,

bei Vertikals mit elevated Radials ist die Länge der Radials entscheidend für die Resonanzfrequenz der Antenne.
Der Wirkungsgrad wird durch die Höhe der Radials beeinflusst, auf 80m sollten sie mindestens 4m hoch sein.
Durch die steigende Kapazität zum Boden ergibt sich ein niedriger Verkürzungsfaktor und hohe Absorbtion, also ein geringer Wirkungsgrad.

Radials am Boden sind, auch wenn sie kurz sind, mit Sicherheit besser als niedrige elevated Radials, vor allem wenn es nur 2 sind.

Ich vewende an meiner 160m Vertikal (T-Antenne) 12 Radials von je 10m Länge. Die Antenne funktioniert sehr gut. Ab etwa 600-800km Entfernung ist sie besser als der 30m hohe Dipol.

Zwischen Radials die auf dem Boden liegen und denen die sich kurz unter der Oberfläche befinden gibt es keinen Unterschied.
Meine Radials lagen mal auf dem Boden und sind durch wachsen des Bodens mitttlerweile in 3cm Tiefe.
An der Resonanzfrequenz und dem Verlustwiderstand hat sich an meinen beiden Vertikals für 80 bzw. 160m nichts geändert.

73
Peter

[1571017]

Mit dieser Konstellation habe ich von Indonesien bis Nord-/Südamerkia und Afrika inzwischen wunderbare QSOs in SSB mit maximal 100 W PEP führen können.

Congrats Wolfgang,

im allgemeinen haben die Afrikaner Probleme während der Sommermonate wegen des starken QRN auf 80m 100W Stationen zu hören

73
Peter

[dh0ghu]

Danke für die Antworten auf meine Frage. Ob die NEC2-Simulationen nun so richtig perfekt waren, weiß ich zwar noch nicht, die Antenne ist aber seit gestern auf kurze, am Boden liegende Radials umgebaut (momentan 6 mit 8m bis 11m Länge) und hängt insgesamt freier und auch etwas höher:
ca. 11m nach oben, dann horizontal 8m zu einem zweiten Abspannpunkt, und dann das Endstückchen nochmal senkrecht nach unten. Die Breitbandigkeit ist ausreichend, um mit der (bezüglich Fehlanpassung sehr gutmütigen) Röhren-PA im ganzen 80m-Band arbeiten zu können.

Ob's viel bringt, wird der CQWWDX-CW nächstes Wochenende zeigen. Ein halbes Stündchen LZDX gestern abend brachte jedenfalls überdurchschnittlich viel Antwort aus UA9, und mit 5A7A hats auch recht gut geklappt. Aber das muß nichts heißen, das sind nicht die wirklich großen Entfernungen


73
Ulrich dh0ghu

[2240990]

Es stimmt, am oder unter dem Boden liegende Radials sind mit 4nec2 nicht simulierbar, aber wenn du deine geplanten Radials niedrig über dem Boden "baust", kommt die Sache der Realität einigermassen nahe. Mit niedrig meine ich je nach Frequenz Höhen zwischen 5 und 20 cm, je nach QRG. geringere Höhen können zu Fehlermeldungen führen. Auch mit von den Radials ausgehenden Drähten zur Erde ist Vorsicht geboten: ein 5-cm-Stück wird bei 7MHz und Segmentierung von 100 bereits als zu kurz angesehen und entsprechend angemeckert, zumindest aber gibts nen fehler, weil die Segmentlänge zu stark mit denen der weiteren Drähte zu stark differieren. Abhilfe: den Erddraht einfach schräg bis zur Mindestlänge konstruieren, das funktioniert in der Regel auch ohne grossen Einfluss auf das Simulationsergebnis.

[dh0ghu]

So, nochmals danke für die diversen Antworten.
Mittlerweile sinds doch noch ein paar QSOs mehr geworden, so dass sich nun die Theorie bestätigt hat: Zumindest ist diese 80m-Antenne durch die veränderte Konfiguration nicht schlechter geworden.
Haupt-Einschränkung ist natürlich auf 80m nach wie vor der hohe innerstädtische Störpegel (mindestens 40, teils mehr als 50 dB überm RX-Eigenrauschen...), aber an der sendeseitigen Performance hat sich nicht viel geändert.
Highlights waren dabei VK6HD, diverse afrikansiche Stationen, 6Y3R, KP3Z, 9Y4AA, P49Y, HC8N.
71 Länder und 15 Zonen standen im WWDX-CW im Log (+3/-1 verglichen zu 2005)

73
Ulrich

[1571017]

So, nochmals danke für die diversen Antworten.
Mittlerweile sinds doch noch ein paar QSOs mehr geworden, so dass sich nun die Theorie bestätigt hat: Zumindest ist diese 80m-Antenne durch die veränderte Konfiguration nicht schlechter geworden.

Hallo Ulrich,

8 Radials sind arg wenig, vor einem Kontest bessser verdreifachen und hinterher wieder entfernen, falls sie stören.
Eine Empfangsloop würde Deine Empfangssituation wesentlich verbessern können.

73
Peter