High-Performance VHF Yagis

Pengantar

Jenis antena ini dirancang dan dibangun oleh Steve Powlishen, K1FO. Selama bertahun-tahun desain antena Yagi panjang tampaknya masih gelap mistis. Masalah simultaneously yg bisa mengoptimalkan jarak 20 elemen atau lebih dan panjang elemen2 akan disajikan dan hampir terpecahkan seting persamaan simultannya. Dengan peningkatan yg belum pernah terjadi sebelumnya, dengan adanya kemajuan teknologi komputer dan ketersediaan perangkat lunak analisis antena, kita sekarang dapat dengan cepat memeriksa banyak desain Yagi dan menentukan pendekatan2 desain untuk menghindari kesalahan perhitungan. Pada 144 MHz, kita menginginkan antena Yagi yg lebih panjang  2 kali dari panjang gelombang (2 λ) adalah desain yang paling klasik dan mulai terlihat berantakan dalam hal kelebihan perpanjangan boomnya, bandwidth dan polarisasi yg berkualitas. Komputer yang ekstensif dan analisis antena  telah membuktikan bahwa desain Yagi yang baik adalah ketepatan jarak elemen2nya dan ketepatan panjang elemennya. Pendekatan logaritmik di desain (dipelopori oleh Gunter Hoch, DL6WU, dan lain-lain) dimulai dengan perhitungan jarak antara direktor. Semua jarak direktor secara bertahap meningkat sampai jarak konstan sekitar 0,4 λ sudah tercapai. Sebaliknya, panjang direktor dimulai dari terpanjang adalah direktor pertama dan penurunan panjang dalam tingkat penurunan perubahan panjangnya sampai  hampir konstan. Metode ini menghasilkan bandwidth gain lebih lebar. Dengan bandwidth 7% dari center frekuensi menjadi minus 1 dB forward gainnya adalah cirikhas untuk Yagis bahkan ketika  lebih dari 10 λ. Desain log-lancip (The log-taper design) juga mengurangi perbandingan  perubahan antara impedansi & frekwensi dari driven elemen. Hal ini memungkinkan penggunaan dipol driven elemen sederhana ini dimungkinkan juga apabila SWR tidak melebihi perbandingan kelebaran frekuensinya. Manfaat lain adalah bahwa frekuensi resonansi  perubahannya sangat sedikit dengan ukuran boom yg lebih panjang. Perubahan Impedansi driven elemen juga terjadi dengan boom yg lebih panjang. Pendekatan desain meruncing (The log-taper design) menciptakan Yagi dengan pola radiasinya yang sangat bersih. Biasanya, tingkat lobus first side ≈ 17 dB pada  E Plane, ≈ 15 dB pada H Plane, dan semua lobus lainnya di ≈ 20 dB atau mungkin lebih dari pada desain 2 λ sampai dengan lebih dari 14 λ. Tingkat aktual perubahan panjang elemen ditentukan oleh diameter elemen (dalam panjang gelombang). Spacing direktor dapat dioptimalkan dari panjang boomnya  atau dipilih pendekatan terbaik. Keuntungan dari Yagi model panjang menjadi subyek dari banyak perdebatan. Baru-baru ini perhitungan dari komputer analisis yg di coba oleh para amatir dan profesional menunjukkan desain yg lebih optimal,  Yagi yg lebih panjang  akan menghasilkan kenaikan gain yg maksimum  teoritisnya sekitar 2,6 dB. Dalam prakteknya, peningkatan keandalan nyata mungkin masih kurang karena meningkatnya resistif kerugian dan semakin besar kemungkinan kesalahan konstruksi. lihat figur di bawah ini.

Menunjukkan kemungkinan gain maximum  perpanjang boom  yg dinyatakan dalam desibel, direferensikan ke radiator isotropik.  Jumlah sebenarnya direktor tidak memainkan bagian penting dalam menentukan besar gain vs panjang boom selama  jumlah direktor yang digunakan itu  masuk akal. Penggunaan tambahan direktor akan memperpanjang boom, biasanya akan memberikan bandwidth gain yang lebih luas, namun, titik di mana ada direktor terlalu banyak akan lebih buruk dan mempengaruhi semua aspek kinerja antena.
Sementara antena pendek (<1,5 λ) dapat menunjukkan keuntungan lebih baik dengan penggunaan elemen quad atau loop, panjang Yagis (> 2 λ) tidak akan menunjukkan keuntungan yg terukur lebih besar atau kesatuan polarisasi dengan tipe lingkaran elemen. Demikian pula, loop digunakan sebagai driven dan reflektor elemen tidak akan secara signifikan mengubah sifat dari log-lancip panjang Yagi (long log- taper Yagi). Multiple dipol driven elemen  juga tidak akan menghasilkan apapun keuntungan yang signifikan kenaikan per panjang boom diberikan apabila dibandingkan dengan single-dipol feeding. Setelah string direktor Yagi disetel dengan benar, reflektor menjadi relatif tidak kritis. Jarak reflektor antara 0,15 λ dan 0,2 λ lebih disukai. Spasi elemen dapat dipilih untuk polarisasi terbaik dan impedansi driven elemen. Multiple-reflektor juga tidak akan secara signifikan meningkatkan forward gain dari Yagi, yang memiliki direktoryang benar dapat dioptimalkan untuk menambah forward gain. Banyak multi-reflektor
skema seperti trireflectors dan corner reflektor memiliki kelemahan yg dapat menurunkan  impedansi driven elemen dibandingkan dengan mengoptimalkan sistim reflektor tunggal. The plane or grid reflector, ditunjukan pada gambar dibawah ini.

Namun sistim ini dapat mengurangi intensitas lobus belakang yang tidak diinginkan. Hal ini dapat digunakan untuk mengurangi noise yg mengganggu pada EME atau satelit arrays. Jenis reflektor biasanya akan meningkatkan impedansi driven elemen dibandingkan dengan reflektor tunggal. Hal ini terkadang membuat driven elemen yang cocok lebih mudah. Perlu diingat bahwa bahkan untuk EME, plane reflektor akan menambah beban angin yang cukup besar dan berat untuk hanya beberapa persepuluh decibel gangguan noise signal.

Yagi Konstruksi
Biasanya, aluminium tabung (tubing) atau batang (rod) digunakan untuk elemen Yagi. Kawat Hard-dawn enamel yang dilapisi tembaga juga dapat digunakan pada Yagis di atas 420 MHz. Kerugian resistif yang berbanding terbalik dengan kuadrat dari diameter elemen dan akar kuadrat dari konduktivitasnya. Elemen diameter kurang dari 3/16 inch atau 4 mm tidak boleh digunakan pada band apapun. Ukurannya harus dipilih untuk mendapat gain yang wajar. Setengah-inch diameter cocok untuk 50 MHz, 3/16 sampai 3/8 inci untuk 144 MHz dan 3/16 inch dianjurkan untuk band-band yang lebih tinggi. Baja, termasuk stainless steel dan kuningan terlindungi atau kawat tembaga, tidak boleh digunakan untuk elemen. Bahan Boom mungkin tubing aluminium, baik persegi atau bulat. High-strength aluminium Alloys seperti 6061-T6 atau 6063-T651 adalah bahan antena dengan kekuatan to weight paling terbaik. fiberglass poles boleh digunakan (kalau tersedia). Kayu lebih populer dan murah digunakan untuk boom. Kayu harus yang baik  dan bebas dari knot. Pinus clean, cemara, dan cemara Douglas sering juga digunakan.
Kayu harus diperlakukan dengan baik untuk menghindari penyerapan air dan
warping. Elemen dapat dipasang terisolasi atau uninsulated pada boom. Pemasangan elemen uninsulated melalui logam boom adalah metode yang paling tidak diinginkan kecuali  dilas. Elemen Yagi akan berosilasi, bahkan dalam cuaca buruk. Selama beberapa tahun  osilasi elemen akan merenggangkan boom. Hal ini akan memungkinkan terjadi kerenggangan di boom dan membuat noise (dalam receiver) ketika angin bertiup. akhirnya kerenggangan elemen-to-boom akan menimbulkan korosi (aluminium oksida adalah isolator yg baik). Hal Ini membuat kehilangan kontak listrik (loss) antara boom dan elemen akan mengurangi efek ledakan dan mengubah frekuensi resonansi Yagi. Elemen noninsulated dipasang pada boom akan lebih baik selama sambungan (conection) itu dibuat kokoh. Blok isolasi dipasang di atas boom juga akan bekerja, tetapi itu memerlukan bahan yg lebih baik. Salah satu metode konstruksi yang paling populer adalah untuk me-mount elemen melalui boom menggunakan insulating shoulder washers. Metode ini ringan dan tahan lama. Kekurangannya adalah mendapatkan insulating shoulder washersnya,  metode ini digunakan terbatas untuk susunan portabel. Jika konduktif boom digunakan, panjang elemen harus dikoreksi dengan metode tadi. Jumlah koreksi tergantung pada diameter boom terhadap panjang gelombang. Elemen dipasang melalui boom dan tidak insulated memerlukan banyak correction . Pemasangan pada boom atau melalui insulating shoulder washers,  membutuhkan sekitar setengah dari koreksi boom. Elemen Insulated dipasang  setidaknya panjang setiap elemen yg terpasang atas boom memerlukan koreksi tidak atas the free-space length. Selanjutnya  antena harus disesuaikan dengan band kerja dengan vswr yg baik. dapat dilihat pada figur di bawah ini.

High performance 144 Mhz yagi

Desain 144-MHz Yagi menggunakan jarak & panjang elemen terbaru pada yagi log-runcing (log-tapered), Ini menawarkan pendekatan-teoritis  kenaikan gain per panjang boom, polarisasi yang sangat baik dan bandwidth yang lebar.
Model perhitungan matematika tidak selalu secara langsung diterjemahkan ke dalam pengalaman kerja di lapangan. meskipun desain komputer memberikan titik awal yang baik, penulis, Steve Powlishen, K1FO, membuat beberapa tes model sebelum hasil akhir diperoleh. Ini dibuat, dihitung dan dituning dengan cermat termasuk mengubah Elemen2 untuk mendapatkan fleksibilitas yang memungkinkan Yagi yang akan dibangun dengan boom yang berbeda panjangnya. Desain ini cocok untuk digunakan dari 1,8 λ (10 elemen) menjadi 5,1 λ (19 elemen). Ketika elemen ditambahkan ke antena, center frekuensi, impedansi feeding dan front-to-back ratio akan berkisar ke atas dan ke bawah. Modern tapered design akan meminimalkan efek ini  memungkinkan pembuatan antena yagi dengan panjang boom yg diinginkan. Desain ini kapabilitas panjang boomnya tercantum dalam Tabel 1.1.

Table 1.1 .     Specifications for the 144-MHz Yagi Family     
No. of Boom        Gain     DE Impd     FB Ratio     Beamwidth     Stacking     
El.       Length (λ) (dBd)       (Ω)             (dB)            E / H (°)         E / H (ft)  
10        1.8              11.4          27               17              39 / 42           10.2 /     9.5
11         2.2             12.0          38              19              36 / 40           11.0 / 10.0
12        2.5              12.5          28              23              34 / 37            11.7 / 10.8
13        2.9              13.0          23              20             32 / 35            12.5 / 11.4
14        3.2              13.4          27              18              31 / 33            12.8 / 12.0
15        3.6              13.8          35              20             30 / 32            13.2 / 12.4
16        4.0              14.2          32              24             29 / 30            13.7 / 13.2
17        4.4              14.5          25              23             28 / 29            14.1 / 13.6
18        4.8              14.8          25              21             27 / 28.5         14.6 / 13.9
19        5.2              15.0         30              22             26 / 27.5         15.2 / 14.4

Gain  beberapa Yagi yg dibangun pada desain ini maksimum akan berada dalam 0,1 sampai 0,2 dB  pada frekuensi 144.2 MHz.  Desain ini akan semakin besar bekerja pada  frekuensi lebih tinggi (gain tertinggi  pada 144,7 MHz). dengan desain ini akan didapat bandwidth SWR dan Polarisasi pada 144,0-144,3 MHz akan menjadi lebih baik, Antena Yagi jenis ini  akan lebih kurang dipengaruhi oleh cuaca dan performance dari susunannya akan lebih mudah diprediksi. Desain ini mulai drop off dalam kinerjanya jika dibuat kurang dari 10 elemen dan Lebih kurang dari 2 λ. Dalam hai ini tradisional desain akan menjadi lebih baik.

Tabel 1.2 memberikan panjang elemen pada ruang bebas untuk 1/4-inch diameter elemen. Penggunaan notasi metrik memungkinkan untuk banyak perubahan dimensinya lebih mudah pada tahap desain. Setelah Anda menjadi familiar dengan sistem metrik, Anda mungkin akan menemukan bahwa konstruksi ini lebih mudah tanpa beban yang rumit. Untuk elemen 3/16-inch diameternya, harus memperpanjang semua elemen parasitiknya kira2 3 mm. Jika elemen 3/8-inch-diameternya yang digunakan, harus diperpendek semua direktor dan reflektor kira2  6 mm. Hal ini perlu disesuaikan untuk Yagi yang individual jika desain 12-elemen ini tidak ditaati. Untuk 12-elemen Yagi, elemen 1/4-inch-diameternya dipilih karena kecil diameter elemennya menjadi agak tipis pada 2 m. Diameter Elemen  lainnya dapat digunakan seperti yang dijelaskan sebelumnya. itu 2,5-λ boom dipilih karena memiliki ukuran yang sangat baik pada beban angin, gain vs polarisasi trade-off. Ukurannya juga tepat, tiga pieces pipa aluminium dengan potongan 6-ft-panjang   dapat digunakan tanpa sisa. Relatif ukuran boom berdiameter besar (11/4 dan 13/8 inci) dipilih, karena memberikan pilihan yang sangat
kritis pada Antena Yagi yang tidak memerlukan  boom suport. Desain 12-elemen dengan 17-ft-panjang boom telah di dihitung dengan kecepatan angin mendekati 120 mil / jam! bisa bertahan lama dengan  tidak menggunakan boom suport dan juga dapat membuat kemungkinan polarisasi vertikal.

Table 1.2. Free-Space Dimensions for the 144-MHz Yagi Family Element Diameter is 1/4-inch.
El              Element Position              Element Length
No.       (mm from rear of boom)          (mm)
REF                     0                                   1038
DE                     312                                  955
D1                     447                                   956
D2                     699                                  932
D3                   1050                                  916
D4                   1482                                  906
D5                   1986                                  897
D6                   2553                                  891
D7                   3168                                  887
D8                   3831                                  883
D9                   4527                                  879
D10                 5259                                 875
D11                 6015                                  870
D12                 6786                                 865
D13                 7566                                 861
D14                 8352                                 857
D15                 9144                                 853
D16                 9942                                849
D17                10744                               845

Versi lebih lama dapat dilakukan dengan sistim telescoping, kedua ujung bagian boom lebih kecil ukurannya. beberapa macam boom suport akan dibutuhkan pada versi lama dari 22 ft dengan penyangga dipasang pada dudukan isolator yang dipasang melalui boom. Namun, penyangga ini mungkin dipasang terisolasi atau uninsulated, di atas atau dibawah boom, asalkan disesuaikan dengan koreksi panjang elemen yang dibuat. Tuning yang tepat dapat diverifikasi dengan memeriksa kelebaran nulls antara lobus utama dan lobus sisi pertama. Nulls harus menjadi 5 sampai 10 dB di bawah first side lobe level pada  operasi  frekuensi primer. boom layout untuk model 12-elemen ditunjukkan pada Gambar dibawah ini

Dimensi koreksi elemen  yg aktual untuk elemen 12-2,5-λ Yagi ditunjukkan pada

Tabel 1.3.


Desain ini juga dapat dipotong untuk penggunaan di 147 MHz. Tidak perlu mengubah elemen-spacing. Panjang elemen harus diperpendek 17 mm untuk operasi terbaik antara 146 dan 148 MHz. Sekali lagi, yang driven elemen harus disesuaikan seperti yang diperlukan.

Ukuran driven elemen adalah (Diameter 1/2-inch)  untuk memungkinkan lebih mudah menyesuaikan impedansi (matching). Ukuran driven elemen yg wajar cukup bisa digunakan, asalkan panjang yang T-match dibuat penyesuaian. Dimensi driven elemen  yang berbeda diperlukan jika Anda mengubah panjang boom.
Perhitungan yg wajar impedansi driven elemen  diberikan sebagai pedoman. Sebuah T-Match yang seimbang dipilih karena mudah untuk mendapatkan SWR terbaik dan memberikan pola radiasi yang seimbang. Sebuah halfwave 04:01 balun koaksial digunakan, meskipun impedansi mengubah seperempat panjang gelombang dan dengan baluns juga bisa digunakan. Perhitungan biasa impedansi  akan berguna dalam menentukan  transformasi impedansi apa yg akan diperlukan pada feedpoint 200-Ω yg seimbang. Buku Antena ARRL berisi informasi tetang perhitungan parameter folded dipol dan T-match driven elemen. Sebuah feeding yang seimbang adalah penting untuk  operasi terbaik pada antena ini. Gamma Match sangat dapat merusak keseimbangan polarisasi. Bisa juga menggunakan pengaturan driven element lain  seperti Delta match dan folded dipole, jika Anda adalah seorang yg  fleksibel.   Gambar dibawah ini adalah rincian dimensi driven elemen.

Noninsulated driven elemen dipilih untuk pemasangan yg lebih gampang. Sebuah driven elemen terisolasi juga dapat digunakan. A grounding driven elemen  mungkin kurang efektif oleh statis build-up. Di sisi lain, driven elemen  yg terisolasi memungkinkan operator dengan mudah memeriksa jalur feedingnya dari air atau kontaminasi lain dengan menggunakan ohmmeter dari ujung coaxial bawah.
Gambar dibawah ini menunjukkan prediksi komputer  E-plane dan H-plane polarisasi Radiation  untuk 12-elemen Yagi. Polarisasi yang di plot pada skala 5-dB-per divisi linier scale yg biasa digunakan pada  ARRL plot grafik polarisasi. Plot skala diperluas untuk menunjukkan besar-pattern detail. Polarisasi untuk 12-elemen Yagi begitu bersih yg di Plot dalam format standar ARRL yg hampir sempurna, diterima untuk lobus utama dan side lobes pertama.

Penutup

The excellent performance dari 12-elemen Yagi sudah didemonstrasikan pada komunikasi  menggunakan pantulan bulan dari beberapa  stasiun EME  144-MHz yang penerimaannya lebih besar  hanya dengan satu stack dari 12-elemen Yagi. Bagaimana kalau menggunakan susunan empat stack 12-elemen Yagis? tentu hal ini akan membuat  berkomunikasi EME (Earth Moon Earth)akan lebih exellent, kebanyakan ber QSO dengan media EME penerimaannya relatif kecil. Pembuatan advance antena yagi dapat menggunakan informasi dalam Tabel 1.1. diatas to design a “dream” array of virtually any size.      Sumber ARRL 2002  (yc8ruc ORARI database)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

About MG

Nama Mikhael Gunawan Alamat di Jl. Baru no. 5 Karombasan Utara Lingk. V. MANADO 95116
This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

2 Responses to High-Performance VHF Yagis

  1. MG says:

    Silahkan mencoba….

  2. Wonderful goods from you, man. I’ve understand your stuff previous to and you are just too fantastic. I actually like what you have acquired here, certainly like what you are saying and the way in which you say it. You make it entertaining and you still care for to keep it smart. I cant wait to read far more from you. This is actually a wonderful web site.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

* Copy this password:

* Type or paste password here:

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>