DG7YBN / DG7YBN / Boom-Korrektur
  Last Update May 26th 2015




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Einführung

BC-Werte beziehen sich auf Yagis, die ohne Boom perfekt sind

Boom Korrekturen

Auf dem Boom mit Standardhaltern BC
DL6WU / G3SEK BC Online Rechner
Leitend durch den Boom BC
Isoliert durch den Boom BC
BC.exe von SM5BSZ für isoliert durch den Boom
Modifiziertes BC.exe für alle Frequenzen
Boom.exe von UA3TZ
Vergleich BC.exe von SM5BSZ und DG7YBN Auf-dem-Boom zu Boom.exe von UA3TZ
Ungleicher Betrag an BC je Element & Enden des Booms?
Mikrowellen - Leitend durch den Boom BC

Abhängigkeiten

Was die gute BC-Messungen beeinträchtigen kann
BC und NEC Segmentatierungsdichte
Segmentatierungsdichte-(Boom)-Correction (SBC) und Faktoren

MS Excel Yagi Element Konfigurationswerkzeug



Vorspann

Der Acrylhalter auf dem Foto ... ist ein selbstgefästes Demonstrationsstück



Basics: Werte für Boom Correction (BC) sind zur freien Länge das Elements aus der NEC-Simulation zu addieren - der BC kompensiert den Einfluss von Boom und Halter. Alle unten angegebenen BC-Werte beziehen sich auf die volle Länge. Um es nochmal klar zu machen: Das Beispiel zeigt ein Element von 940,0 mm aus der NEC-Geometrie, der BC ist 3,9 mm, volle Schnittlänge ist 943,9 mm.


Alle Werte zur Boom Korrektur (engl. Boom Correction [BC]) sind abhängig von der genauen Art des Aufbaus. Grundlegend kann nach folgenden Montagearten unterschieden werden:

1. Durch den Boom, leitend verbunden
2. Durch den Boom, isoliert
3. Auf dem Boom (voll oder semi-isoliert = mit kleiner Schraube)

Tatsächlich sollten wir mehr Details verwenden als nach den Konzepten alter Schule vorgesehen ist, wie

2'. Durch den Boom, isoliert      -  in welcher Entfernung zu den Enden des Boom-Rohrs?
2'. Durch den Boom, isoliert      -  mit welchem Durchmesser für das Loch im Boom?
2'. Durch den Boom, isoliert      -  mit welchem Isolationsmaterial bei welcher Geometrie?
3'. Auf dem Boom (voll isoliert)  -  bei welcher Entfernung, mit was für Isolationsmaterial und -geometrie?
3'. Auf dem Boom (semi-isoliert)  -  wie oben + und mit was für einer Schraube oder Stift?
+ . Erstes und letztes Element    -  Schwindender Einfluss der Enden des Booms wenn direkt hinter dem
                                     äußersten Ele. geschnitten?

In der Vergangenheit haben wir eine Reihe von BC-Werten gesehen, die heute im Sinne von als vertrauenswürdig erachtet etabliert sind, wie DL6WU - später erweitert durch G3SEK/DL6WU. Heute wenden wir diese zum Teil völlig unreflektiert auf was auch immer für Yagidesigns und deren ganz verschiedener Segmentierungsdichte des Modells an. Ist dieses Vorgehen wirklich brauchbar wenn wir einen echten Aufbau mit optimaler Performance bauen wollen? Für den Fall, daß sich jemand wundert, warum es keine Spezifikationen für runden und rechteckigen Boom gibt? =>

    Von SM5BSZ's Webseite: Traditionell gibt es [... gab es...] keinen Unterschied bei den Korrekturfaktoren [.. publiziert...] für runde oder rechteckige Booms.

Im Source Code von SM5BSZ's BC.exe finden wir eine Zeile, die auf den Einfluss von rechteckiger bzw. runder angewählter Form des Booms eingeht. Er berechnet einen äquivanlenten Durchmesser des Booms für rechteckige Form durch Multiplikation mit Faktor 1,18. So das der berechnete Element-BC-Wert für einen rechteckigen Boom 18% größer ausfällt, als für den vergleichbaren runden Boom mit Durchmesser wie Seitenlänge. Da sämtliche in BC.exe gegebene Werte durch sorgfältige Messungen ermittelt wurden, sollte man in Betracht ziehen, diesen Faktor von 18% auch auf andere BC-Wertereihen für isolierte Montage durch den Boom wie DL6WU/G3SEK, DJ9BV, K1FO usw. anzuwenden.

Es fällt noch etwas anderes bei dem originalen Formelsatz von DL6WU/G3SEK auf. Es ist die Angewohnheit, die Korrekturwerte als Bruchteil des Durchmessers des Boom und Wellenlänge anzugeben. Vielleicht als "Nachhall" der ersten Papiere mit methodische Ansatz zum Design von Yagis von P.P. Viezbiecke und anderen. Gerade heraus gesagt - diese Originalformeln liefern keinen Korrekturwert für die Länge des Elements in Millimetern. Aufgestellt von Antennenanalytikern liefern sie analytische Daten über das generaliserte Verhalten von Antennen elementen. Die Nutzung der Wellenlänge als Bezug ist der perfekte Weg, um eine Boomkorrektur generalisiert auszudrücken. Das ist aber sehr schmerzvoll, wen man nichts weiter will, als die gesuchte Verlängerung für den Bau einer aktuellen Yagi zu ermitteln. Die Terminologie und das Formelsymbol B für den Durchmesser des Boom, C für Korrektur und C/B als deren Bruchteil ausgedrückt in Wellelängen kann zu falschen Annahmen führen, wenn man diesen Hintergrund nicht in Betracht zieht und einfach einen BC in Millimetern sucht.

Wenn man die beiden DL6WU/G3SEK Formeln vergleicht stellt man leicht fest, daß die resultierenden BC-Werte für leitend durch den Boom genau das doppelte des Wertes für isoliert durch den Boom betragen. Wer also nicht so gern so viel selber rechnen mag, der kann den gesuchten BC einfach aus der Graphik für isoliert durch den Boom unten ablesen, mit 2,0 multiplizieren und so den BC-Wert für leitend durch den Boom herstellen.

Es ist klar, daß alle BC-Werte sich auf ein Halbwellenelement beziehen - was einem "ganzen" Element auf einer normalen Yagi entspricht.







BC-Werte beziehen sich auf Yagis, die ohne Boom perfekt sind

Es scheint sich etabliert zu haben, daß was auch immer für ein Design bei gleich welcher Segmentrierungsdichte der Elemente des Modells dadurch in den Griff zu bekommen sei, das ein Wert nach DL6WU oder ein anderer bewährter Korrekturwert zugegeben wird.

Bitte aufmerksam lesen: Sämtliche BC-Formeln alter Schule benutzen Yagis, die auf Karton-, Holz- oder Plastikboom als Null-Referenz gemessen wurden. Die hier also auf den Punkt die vorgesehene Resonanzfrequenz treffen. Mit einem Aufbau, der so dicht an einem "Freiluftaufbau" wie möglich ist. Dann wurde auf einen Metallboom übertragen und die Elementlängen korrigiert, bis der vorgesehene bzw. am Holzaufbau gemessenen Frequenzverlauf wieder eingestellt war. So wurden diese Werte gemessen, und so sollten sie auch angewandt werden.

Heutzutage tendieren wir dazu, direkt vom NEC-Modell zum echten Aufbau überzugehen - allerdings ist eine Verschiebung von bis zu mehreren 100 kHz zwischen ein und demselben Design mit in NEC mit verschiedener Segmentierungdichte modelliert, leicht festzustellen. Wie können Formeln, die nicht auf die im Modell enthaltene Segmentierungsdichte eingehen diese kompensieren?
.. sie können es nicht, sie geben darauf keine Antwort und waren auch nicht dafür gemacht das zu leisten.

Als Konsequenz müssen wir eine sorgsam angepasste Segmentierung benutzen, oder einen zusätzliche Anpassungsfaktor suchen.







Bauart mit Elementen auf dem Boom und Standardhaltern

1. Von DG7YBN veröffentlichte Werte


Das Foto zeigt die Methode für semi-isolierte Montage von Elementen mit 8 mm Durchmesser. Man beachte die kleine Verstärkungsplatte (WiMo - YU7EF Serie) und die selbstsicherned Mutter. Die Verstärkungsplatten verändern die Frequenz nur minimal (kleiner 50 kHz nach oben). Die BC Werte gelten also für mit und ohne diese Plättchen. Es ist schwer, ihren Einfluss auf dem Analyser zu sehen. Aber sie erhöhen die mechanische Stabilität sehr.

Gilt für Bauart mit QUARDATISCHEM Boom, Schrauben und Haltern
aus glasfaserverstärktem schwarzen Plastik nach untenstehender Spezifikation

Basis BC:                                           Wer noch zweifelt, hier ist ein Beispiel

Boom Dim.       144 MHz       432 MHz         403 MHz (Radio Sonde Band)
15 x 15 mm      2.7 mm        4.8 mm           -
20 x 20 mm      3.9 mm        7.5 mm          7.1 mm **
25 x 25 mm      7.6 mm       11.5 mm         10.4 mm **
30 x 30 mm    (10.4 mm)*    (14.4 mm)*         -

*) durch Interpolation in Bezug auf Diagrammlinien nach G3SEK/DL6WU
**) Interpoliert zw. 144 und 432 MHz

144 MHz Elem. Ø = 8 x 1 mm Rohr
432 MHz Elem. Ø = 6 mm Vollstab, Gewinde im Stab, Schraube "anders" herum und endet genau an Ele.-Oberfläche

Schrauben M3 - Werkstoff 1.4301, Edelstahl V2A

Spezifikation der Halter: PA6 mit eingekapseltem Russ als Füllstoff

Boom [mm]                15 x 15     20 x 20     25 x 25     30 x 30     35 x 35
Ele. begleitende Länge    57 mm       59 mm       70 mm       70 mm       70 mm
Lichter Abstand*         3.7 mm      3.1 mm      1.7 mm      1.7 mm      1.7 mm

*) Unterseite Ele. zu Oberseite Boom

Typ          15 x 15      20 x 20      25 x 25      30 x 30
WiMo        #23040.15    #23040.20    #23040.25    #23040.30


2. Von DG7YBN veröffentlichte Werte


Gilt für Bauart auf RUNDEM BOOM, mit Schrauben und Haltern
aus glasfaserverstärktem schwarzen Plastik nach untenstehender Spezifikation Schrauben M3 - Werkstoff 1.4301, Edelstahl V2A

Boom Dim.       144 MHz       432 MHz
20 x 20 mm      x.x mm        x.x mm
25 x 25 mm      x.x mm       xx.x mm
30 x 30 mm      4.4 mm       xx.x mm
35 x 35 mm      x.x mm       xx.x mm

Spezifikation der Halter: PA6 mit eingekapseltem Russ als Füllstoff

Boom                        Ø 20 mm     Ø 25 mm     Ø 30 mm     Ø 35 mm
Ele. begleitende Länge       xx mm       xx mm       70 mm       xx mm
Lichter Abstand*            x.x mm      x.x mm      1.8 mm      x.x mm

*) Unterseite Ele. zu Oberseite Boom


Diese Plastikhalter werden auch von Konni Antennen, Nuxcom u. EA4TX verkauft.
Sie sind auch in zölligen Maßeinheiten erhältlich, bitte die Zahlenwerte interpolieren.
Für runde Boomrohre wird ein Korrekturfaktor BC * 0,x nötig sein

Diese Werte wurden durch Bau und Ausmessen mit miniVNA und HP-Analyser von einer großen Anzahl von ganzen Test-Yagis ermittelt.





Erfolge & Feedback: EME DXpeditionär Peter, DL1RPL zur Wahl der YU7EF EF7017 im Aufbau wie als Prototyp für Serie WiMo vorgesehen, mit diesem On-Boom-BC für FH/DL1RPL & FR/DL1RPL 2015. Hier die Antennen

“Die 70cm-Antennen EF7017 funktionierten wie erwartet sehr gut. Ich hatte Zuhause mehrere Antennen gebaut und getestet (Sonnenrauschen, RL), aber die EF7017 war mit Abstand die beste Antenne (Dank an Hartmut, DG7YBN für seinen hervorragend optimierten Musteraufbau!). 36 QSO's in einem Durchgang auf 70cm waren schon toll.“

(Notiz Dies ist kein Appell, diese Halter zwingend zu verwenden ABER passende BC Werte und passende Segmentieruungsdichten in den Modellen zu benutzen ODER abweichende Segmentieruungsdichten mit den unten auf der Seite gezeigten SBC Faktoren zu kompensierten. Dann kann mit jeden HF-geeigenten Halter ein gutes Ergebnis erzielt werden)

Download des BC Excel Rechners für semi-isolierte Elemente auf dem Boom von hier





3. SM7DTT Elementhalter (ehemals VHF Teknik) - Werte publiziert von DG7YBN



Spezifikation der Halter:

Boom [mm]                 12 x 12     20 x 20     25 x 25**   30 x 30**   35 x 35
Ele. begleitende Länge    17.2 mm     25.5 mm     25.5 mm     25.5 mm       --
Lichter Abstand*           8.3 mm      7.5 mm     15.3 mm     16.9 mm       --

(*) Unterseite Ele. zu Oberseite Boom
(**) mit Adapterplatte unter der 20 x 20 mm Version


Boom Dim.       144 MHz       432 MHz         403 MHz (Radio Sonde Band)
12 x 12 mm       --             --              --
20 x 20 mm       --           4.2 mm            --
25 x 25 mm       --             --              --
30 x 30 mm       --             --              --

QRX pse - mehr Werte werden in den nächsten Wochen zugefügt





4. LA4ZH Halter (www.Eidolon.no) - Von DG7YBN veröffentlichte Werte

LA4ZH's hohe Halter als Fallstudie

Diese sind sehr hoch und berühren das Element nur auf kleinster Fläche.
Ich habe die Elemente Ø 5 mm Elemente mit zwei Stück 2.4 mm Kabelbinder befestigt.
Material ist PA6 GF30 "Natur" mit 30 Prozent Glasfaserfüllung



Spezifikation der Halter:

Boom [mm]                16 x 16     20 x 20     25 x 25     30 x 30     35 x 35
Ele. begleitende Länge   36.0 mm     36.0 mm     36.0 mm     36.0 mm     36.0 mm
Lichter Abstand*         15.0 mm     15.0 mm     19.0 mm     19.0 mm     19.0 mm

(*) Unterseite Ele. zu Oberseite Boom

Boom [mm]       144 MHz       432 MHz
12 x 12 mm       --             -- 
20 x 20 mm       --           3.4 mm
25 x 25 mm       --             -- 
30 x 30 mm       --             -- 





5. 7arrays Halter - Von DG7YBN veröffentlichte Werte

  



Spezifikation der Halter:

Boom [mm]                25 x 25
Ele. begleitende Länge   70.0 mm
Lichter Abstand*          6.5 mm

Boom [mm]       144 MHz       432 MHz
25 x 25 mm      3.7 mm        7.1 mm 





6. Von VE7BQH veröffentlichte Werte

             

Gilt für leitend auf den Boom mit Haltern aus gebogenem Metallblech angebrachte Elemente.
Man beachte die Länge dieser Halter, denn diese ist hier ein sehr wichtiger Parameter! Die untenstehenden Werte sind nur für 144 MHz gültig.

     Aus der 144 MHz VE7BQH G/T Tabelle, Ausgabe 75 - 25. April 2010

    "CORRECTION FACTOR FOR CUSHCRAFT AND CUDEE STYLE MOUNTED ELEMENTS

    CUSHCRAFT CORRECTION FACTOR ON 2 METERS = .3125" OR 7.94MM
    CUDEE CORRECTION FACTOR ON 2 METERS     = .2500" OR 6.35MM"








Online DL6WU / G3SEK Boom Correction Rechner

Beachte den doppelten Output (1) für Bauen mit Isolierteilen durch den Boom und (2) für elektrisch leitende Montage durch den Boom


DL6WU/G3SEK Boom Correction
Bitte Werte eingeben

Freq. [Mhz]
       
Boom Dim. [mm]
   





Berechnete Boom-Korrektur
bei Wellenlänge [m]
Isoliert durch den Boom
[mm]                    


Leitend durch den Boom
[mm]



  Achtung!   Bitte den passenden Segmentation-BC (SBC) für NEC-Modelle mit hoher Segmentierung aufschlagen, außer für LFAs, Quads und Quagis. Mehr über Boom Correction und Segmentatierung von NEC Modellen weiter unten - klick.


Details zum DL6WU BC siehe weiter unten.








Bauart mit leitend durch den Boom angebrachten Elementen


Die DL6WU / G3SEK Formel liegt in zwei Versionen und einigen Abwandlungen davon vor.
Aber wie auch immer - über die brauchbare Anwendungsbreite liefern alle ein identisches Ergebnis.

Die Bezeichnung Preßpassung (engl. "Press fit") in der Skizze meint einen dauerhaften guten elektrischen Kontakt. Es sei denn, jemand ist fähig eine sehr kleine Schweißnaht zwischen Element und Boom zu legen, finden wir diese Bauart nur für Mikrowellenbänder (siehe unten), wo die kurzen Elemente mit einem Hammer in den Boom getrieben werden. Es gibt kommerziell gefertigte Aufbauten, die sich eines "semi leitend durch den Boom" - Baustils bedienen, wie Antennes Tonna oder Flexa Yagi. Hier werden die Elemente auf den Boom geklammert oder geschraubt. Da der dadurch erreichte elektrische Kontakt relativ labil erscheint, benötigen diese Yagis entweder ein "verzeihendes" Breitbanddesign - oder ihre Leistung wird sich mit der Zeit verschlechtern.


1. Aus G3SEK's Long Yagi Workshop:

Aus dem Englischen von DG7YBN. Der originale Wortlaut findet sich auf meiner englischen Seite .. oder natürlich bei G3SEK.

    "Eine geeignete Formel zur Boomkorrektur ist:

    BC = [733 * BD * (.055 - BD)] - [504 * BD * (.03 - BD)]

    wobei BC die Korrektur als Bruchteil des Durchmessers des Boom BD angibt (beide mit
    der Wellenlänge als Einheit). Die Korrektur des Boom-Effekts muss immer zu der
    unkorrigierten Länge des Elements addiert werden. [...] Diese Formel ist aus den
    experimentellen Arbeiten von DL6WU hergeleitet und gilt für Elemente, die durch
    einen runden Boom laufen."

2. Die DL6WU / G3SEK Formel in klassischer Schreibweise

    C = 25.195 * B - 229 * B^2

    C = Boom Korrektur als Bruchteil des Durchmessers des Boom B, beide in [wl] => [ / ]
    B = Boom-Durchmesser   [wl]
    ^2  bedeutet zum Quadrat, 10^6 bedeutet 10 "hoch" 6

3. Aus VK2KU's - Effekte von Boom und Element-Durchmessern auf die Länge von Elementen auf Yagia bei 144, 432 und 1296 MHz

(engl. Originaltitel: Effects of Boom and Element Diameters on Yagi Element Lengths at 144, 432 and 1296 MHz) - QEX Jan/Feb 2000:

    C/B = 25.195 * (B/λ) - 229 * (B/λ)^2

    "... wobei C die Korrektur und B der Durchmesser des Booms sind, beide in Millimetern."
    [C/B = Verhältnis - Korrekturlänge zu Durchmesser des Booms in Wellenlängen]

So habe ich diese Formel für die direkte Ein- und Ausgabe der Dimensionen in Millimetern aufgestellt:

BC = [25,195 - 229 * BD/(λ*1000)] * [BD/(λ*1000)]^2 * λ*1000

BC = Boom-Korrektur        [mm]
BD = Durchmesser des Boom  [mm]
λ  = Wellenlänge           [m]

c = 299.792.458 m/s
λ = c/f[Hz]  =>  in SI Einheiten   =  [ms]/[1/s] = [m]
Für einfache Handhabung benutze man für die Frequenz in MHz * 10^6 = Hz = 1/s


Zur Beachtung 1: Die Formel liefert ab einem Boom-Durchmesser größer 0.055 Lambda keine exakten Werte mehr
Zur Beachtung 2: Diese Formeln gehen weder auf den Durchmesser der Elemente, noch deren Länge ein.











Bauart mit isoliert durch den Boom geführten Elementen


1. Die DL6WU / G3SEK Formel in klassischer Schreibweise

    C = 12.5975 * B -114.5 * B^2

    C = Boom Korrektur als Bruchteil des Durchmessers des Boom B, beide in [wl] => [ / ]
    B = Boom-Durchmesser   [wl]
    ^2  bedeutet zum Quadrat, 10^6 bedeutet 10 "hoch" 6 

Die Formel, umgestellt um nur die Boom-Korrektur zu liefern

    BC = (12.5975 - 114.5 * B) * B^2

    BC = Boom-Korrektur  [wl]
    B = Boom-Durchmesser [wl]

So habe ich diese Formel für die direkte Ein- und Ausgabe der Dimensionen in Millimetern aufgestellt:

BC = [12,5975 - 114,5 * BD/(λ*1000)] * [BD/(λ*1000)]^2 * λ*1000

BC = Boom-Korrektur   [mm]
BD = Boom-Durchmesser [mm]
λ  = wavelength       [m]

c = 299.792.458 m/s
λ = c/f[Hz]  =>  in SI units  =  [ms]/[1/s] = [m]
Für einfache Handhabung benutze man für die Frequenz in MHz * 10^6 = Hz = 1/s

Zur Beachtung 1: Die Formel liefert ab einem Boom-Durchmesser größer 0.055 Lambda keine exakten Werte mehr
Zur Beachtung 2: Diese Formeln gehen weder auf den Durchmesser der Elemente, noch deren Länge ein.
Man kann auch Werte aus dem folgenden Diagramm oder von (3.) VE7BQH, weiter unten, nehmen.





2. Von DJ9BV veröffentlichte Werte

Gilt für Bauart mit isoliert durch einen QUADRATISCHEN Boom geführten Elementen


Boom Dim.       144 MHz       432 MHz
15 x 15 mm        n.a.          n.a.
20 x 20 mm      2.0 mm        5.0 mm
25 x 25 mm      3.0 mm        6.0 mm
30 x 30 mm      5.0 mm        7.0 mm
35 x 35 mm      6.0 mm          n.a.
40 x 40 mm      8.0 mm          n.a.

Elemente Ø 4 mm (Schweißstäbe aus Aluminium), Ø 6 mm Löcher im Boom,
Nylonnieten Typ 61PR800000 (ohne Ruß als Füllstoff), Heyman Manufacturing GmbH, D-35390 Giessen
BTW: DL6WU schreibt mir: "Die Methode "Nylonnieten" hat nicht DJ9BV erfunden, er hat sie von mir übernommen und ich habe sie von DJ6NS"


3. Von VE7BQH veröffentlichte Werte

Gilt für durch einen runden ODER quadratischen Boom geführte Elemente (aber: siehe oben und SM5BSZ's BC.exe)

144 MHz - Diese Werte sind mit der Formel von DL6WU/G3SEK errechnet
432 MHz - Die Werte im Mittelfeld weichen um einige 10tel von DL6WU/G3SEK ab


In englischen Maßeinheiten

Boom Dim.                144 MHz       432 MHz
Ø 0.630" / 16.0 mm          n.a         3.67 mm
Ø 0.750" / 19.1 mm       2.02 mm        4.94 mm
Ø 0.875" / 22.2 mm       2.69 mm        5.00 mm
Ø 1.000" / 25.4 mm       3.47 mm        7.00 mm
Ø 1.125" / 28.6 mm       4.32 mm        9.00 mm
Ø 1.250" / 31.8 mm       5.25 mm       10.69 mm
Ø 1.375" / 34.9 mm       6.25 mm       11.64 mm
Ø 1.500" / 38.1 mm       7.32 mm         n.a.
Ø 1.750" / 44.6 mm       9.63 mm         n.a.
Ø 2.000" / 50.8 mm      12.15 mm         n.a.

Metrische Maßeinheiten

Boom Dim.                144 MHz       432 MHz
Ø   n.a  / 20.0 mm       2.21 mm         n.a.
Ø   n.a  / 38.0 mm       7.28 mm         n.a.


4. Von K1FO veröffentlichte Werte

Gilt für Bauart mit isoliert durch einen RUNDEN Boom geführten Elementen


Boom Dim.                144 MHz       432 MHz
Ø 0.630" / 16.0 mm         n.a.          n.a.
Ø 0.750" / 19.1 mm         n.a.          n.a.
Ø 0.875" / 22.2 mm         n.a.         6.44 mm
Ø 1.000" / 25.4 mm         n.a.         8.12 mm
Ø 1.125" / 28.6 mm         n.a.         9.57 mm
Ø 1.250" / 31.8 mm         n.a.        11.43 mm
Ø 1.375" / 34.9 mm         n.a.        13.27 mm
Ø 1.500" / 38.1 mm         n.a.          n.a.
Ø 1.750" / 44.6 mm         n.a.          n.a.

Elemente Ø 3/16" = 4.76 mm, Löcher im Boom 5/8" ?
Runde Isolatoren aus PA, Fächerscheiben (engl: starlock washers) zur Elementbefestigung


5. Von I0JXX veröffentlichte Werte

Gilt für Bauart mit isoliert durch einen RUNDEN Boom geführten Elementen


Boom Dim.       144 MHz       432 MHz
Ø 15 mm           n.a           n.a.
Ø 20 mm        1.50 mm        5.7 mm
Ø 22 mm        1.75 mm        6.2 mm
Ø 25 mm        2.50 mm        7.7 mm
Ø 30 mm        4.00 mm       10.0 mm
Ø 35 mm        5.40 mm       12.8 mm
Ø 40 mm        7.00 mm       15.1 mm

Elemente Ø = 5 mm, Löcher im Boom 8 mm
M8 Schraube und Mutter aus schwarz gefärbtes Nylon (Delrin) mit Ø 5 mm Hohlschaft.

6. Zusammenfassung

Wen wir uns die Tabellen oben ansehen, fällt auf, daß es zwischen den Werten einige Differenzen gibt. Das mag an den verschiedenen Details der Aufbauarten liegen. Die Größe der Löcher im Boom, Halter- oder Isolatorgeometrie und Material ... all die Details, die wir in dem reinen BC-Wert nicht mit angegeben finden, könnten dafür verantwortlich sein. Daher ist es ratsam, wenn man sich für eine der oben gezeigten Korrekturen entschieden hat, auch den zugehörigen Baustil zu benutzen.

Es geht noch weiter - SM5BSZ's BC.exe schließt die meisten der noch freien Parameter mit ein und sollte daher geeignet sein, den besten Wert von allen für isoliert durch den Boom geführte Elemente zu liefern.








BC.exe von SM5BSZ für isoliert durch den Boom geführte Elemente

BC.exe von Leif Åsbrink basiert auf präzisen Messungen, die auf Teilstücken aus Boomrohr und Elementen innerhalb einer
Resonanzkammer ausgeführt wurde. Die effektiven Paramater sind

1. Boom - Querschnittsform (0 = rund / 1 = quadratisch)
2. Außendurchmesser des Boomrohrs
3. Wandstärke des Boomrohrs
4. Durchmesser des Lochs zur Elementbefestigung
5. Durchmesser der Elemente
6. Länge der Elemente
7. Entfernung des jeweiligen Elements zum NÄHEREN Ende des Boomrohres

Alle Maße sind in Millimetern anzugeben

BC.exe ist ein in Fortan geschriebenes DOS-Konsolen-Programm, welches ein Datei "INPUT.BC" einliest, die Werte berechnet und daraus eine Datei "OUTPUT.BC" erstellt, wenn die BC.exe aufgerufen wird. Das alles geschieht innerhalb von Millisekunden. Das BC.exe taucht ganz kurz als DOS Konsole auf, bearbeitet die wenigen Zeilen, schreibt die Ausgabedatei und wird sogleich wieder geschlossen. Eigentlich erfasst man gerade ein "Aufflackern" der DOS Konsole und das Ganze ist vorbei.
Achtung: Das Original BC.exe läuft nur für 144 MHz einwandfrei (siehe unten).

Die Datei "INPUT.BC" muss sehr vorsichtig editiert werden. Das Schema der Zeilen und Spalten muss exakt so, wie im Beispiel vorgegeben eingehalten werden. Die in Fortran geschriebene, ausführbare Datei liest die Werte von keinen anderen als den erwarteten Positionen. Der Punkt als Dezimaltrennzeichen muss an der Position erhalten werden, wo er im Beispiel steht. Er gibt also die Positionen der zu modifizierten Zahlenwerte genau vor. Auf der Webseite von SM5BSZ findet sich noch ein Eingabeschema dazu (siehe Link weiter unten)


1. Eigene Daten in "INPUT.BC" eintragen
2. Die Datei unter Beibehaltung des Dateinamens im gleichen Ordner wie das BC.exe speichern
            ⇓
3. Die BC.exe aufrufen
            ⇓
4. Die BC-Längen der Datei "OUTPUT.BC" entnehmen

Unten steht als Beispiel eine INPUT.BC mit einer 7 Element Yagi.
Man beachte die letzte Spalte - diese enthält die Entfernung zum nächstgelegenen Boom-Ende.


Jetzt wird die BC.exe aufgerufen, sie verschwindet sofort wieder ... es brauchte mehrere Versuche einen Screenshot zu fassen
(zDas Bild zeigt eine andere Datei).


Und so sieht dann die Ausgabedatei OUTPUT.BC aus


Das Editieren / Lesen von "INPUT.BC" wie "OUTPUT.BC" Dateien funktioniert prinzipiell mit jedem Textverarbeitungsprogramm. Ich benutze "Notepad++", aber Windows "Editor" reicht völlig aus. Das originale BC.exe berechnet nur für 144 MHz korrekte Werte.

Link zur SM5BSZ Webseite über BC.exe

Man öffnet die oben gezeigte INPUT.BC in einem neuen Browser-Fenster (tab), copiert den Inhalt in eine .txt Datei und speichert in den gleichen Ordner wo auch die BC.exe liegt, benennt diese in INPUT.BC um und lässt diese durch das BC.exe laufen.








Modifiziertes BC.exe für die Verwendung auf anderen Frequenzen

Ein modifizierter Build der BC.exe für effektiv wirksame Eingabe der Berechnungsfrequenz, welcher aber bislang noch nicht an echten Messaufbauten verifiziert ist. Das ist der modifizierte und neu kompilierte Fortran Code mit korrigierter Skalierung, so wie eigentlich beabsichtigt. Diese Modifikation wurde von VE7BQH unter Konsultierung von SM5BSZ ausgeführt.

Eine INPUT.BC Datei für 432 Mhz für eine echte Langyagi


Und so sieht die OUTPUT.BC Datei aus



Download BC.exe modifiziert 32 Bit Vers. 3 als .zip Datei; inklusive einiger Beispile in der INPUT.BC Datei und readme.txt. Download BC.exe modifiziert 64 Bit Vers. 1.0 als .zip Datei; inklusive Beispiel INPUT.BC Datei


Die 64 Bit Version läuft auf win7 und 8 und schreibt eine Datei namens "OUTERR.txt" die zeigt, warum BC.exe nichts berechnet bei falscher Eingabe. Die OUTERR - Datei ist eine von mir eingefügte Erweiterung, ebenso wie die Portierung auf Fortan 95 um das BC.exe in eine 64 Bit .exe zu compilieren.

Download Source Code des modifizierten BC.exe inklusive Schreiben der OUTERR - Datei


* Achtung: Dies modifzierte BC.exe ist außer für 144 MHz - 432 MHz noch nicht für weitere Frequenzbereiche verifiziert *

Bitte beachten:
1. Dies modifizierte BC.exe ist bisher nur für 144 und 432 MHz an echten Yagis getestet
2. Plastikhalter, die groß sind in Relation zur Wellenlänge werden nicht von BC.exe kompensiert
3. Es wird keine Garantie gegeben auf BC.exe, wie auch immer, die Benutzung von BC.exe geschieht auf eigenes Risiko.
4. Leif Asbrink, SM5BSZ besitzt das alleinige Recht an BC.exe und dem Source Code dazu.

Die Beispiel-INPUT.BC Dateien beinhalten eine Reihe von Yagis und Testkonfigurationen. Jede ist durch eine freie Zeile abgetrennt. BC.exe stoppt die Berechnung an der ersten angetroffenen Leerzeile. Durch Kopieren des gewünschten Bereichs nach oben in der .txt-Datei direkt unterhalb der ersten Zeile, welche die Frequenzangabe enthält kann die INPUT.txt Datei aufbereitet werden. Noch Leerzeilen darunter einfügen und speichern. Nun kann mit Aufruf der BC.exe die Datei gerechnet werden.








UA3TZ's boom.exe - noch eine Korrektur, die den Einfluss der Boom-Enden einbezieht

Boom-e.exe ist ein DOS-Konsolenprogramm von Anatolij I. Grechikhin, UA3TZ

Die Theorie wurde in einem Artikel in РАДИО Ausgabe Nr. 9, 2002 vorgestelt.
Im Gegensatz zu den meisten bekannten Korrekturen nimmt es die Entfernung zu den Enden des Booms auch für auf dem Boom montierte Elemente mit auf. Der Output is ein nicht einheitlicher Werte pro Element, wie wir es auch bei BC.exe von SM5BSZ finden, welches aber nur für die Korrekutr von isoliert durch den Boom geführten Elementen rechnet.


Beispiel : 144 MHz 2.5 wl Yagi, nicht geleichförmige Boom-Korrektur nach UA3TZ

Hier sind 4 mm Elemente isoliert durch einen 20 mm Boom montiert, erstes & letztes Element in 20 mm Entfernung zum jeweiligen Ende des Booms. Man beachte die Abhängigkeit des BC-Wertes von der Position relativ zum näheren Ende des Booms. (das hier ähnelt vom Verlauf her stark dem, was SM5BSZ BC.exe rechnet, allerdings mit abweichenden Absolutwerten, siehe nächstes Kapitel))



Link zu einer externen Webseite mit UA3TZ's Artikel zu diese Boom-Korrektur .

Es rechnet für 3 Arten von Elementbefestigungen:



Arbeiten mit boom-e.exe

• Art 1, 2 oder 3 der Elementbefestigung auswählen & Enter
• Eintragen des Elementdurchmessers & Enter
• Eintragen des Boomdurchmessers & Enter
• Eintragen der Distanz zum näheren Ende das Booms & Enter
• Eintragen des Freiraums zwischen Oberfl&aul;che Boom und Element (nur für Typ #1 Elemente auf dem Boom) & Enter

Boom(-e).exe rechent nur jeweils ein Element.
Für das nächste Elemente die "1" für Option '1 - other data' eingeben und den Rest wiederholen


Download  Link zur externen Download Webseite www.radioscanner.ru

Das Programm ist in zwei Sprachen beigefügt
boom-e.exe = Version in englischer Sprache
boom-r.exe  = Version in russischer Sprache

Tnx an Vladimir, UR5EAZ, der mich auf das Program aufmerksam gemacht hat








Vergleich SM5BSZ BC.exe und UA3TZ boom(-e).exe

Beispiel: Elemente isoliert durch den Boom angebracht

432 MHz - Einfluss des Annäherung an die Enden des Boomrohres gerechnet mit BC.exe von SM5BSZ und boom(-e).exe by UA3TZ. Das Diagramm zeigt die Korrekturwerte für ein 340 mm langes Element in mm, für 20 x 20 x 2 mm quardratischen und Ø 20 mm runden Boom. Der Elementdurchmesser beträgt 4 mm, Elementlängen sind bei 340 mm eingefroren um eine Reihe von Vergleichswerten bei Variation der Entfernung zum näheren Ende des Booms zu erhalten.

The insulator holes in the boom of Ø 6 mm may ressemble nylon rivets (DL6WU/DJ9BV) or plastic bore hole end plugs (7YBN).




Vergleich DG7YBN Auf-rundem-Boom und UA3TZ boom(-e).exe

Für diesen Test nehme ich einen 30 mm Rundboom, 8,0 mm Elemente, 1,8 mm Freiraum zwischen Element und Oberkante Boom und variieren die Entfernung zum Ende des Booms für das hier sensitive boom.exe.

         

Wir müssen dabei in Betracht ziehen, dass der YBN On-Boom-BC mit den Haltern an Ort und Stelle ausgemessen wurde (v-Faktor des Plastik wirkt auf die das Element begleitende Länge ein) und es eine Schraube M3 durch Element und Boom gibt.








Ungleicher Betrag an BC je Element & Einfluss der Enden des Boomrohrs

In den Chats der Experten auf dem "moon net" und anderswo im Internet könnnen wir ein großes Interesse am Thema, ob der BC adaptiv auf die Länge des einzelnen Element erfolgen muss oder nicht, erkennen. Meiner Meinung nach müssen wir das Thema in zwei separate Fälle zerlegen, denn es sind zwei Mechanismen wirksam, die die BC-Werte der weit außen gelegenen Elemente erniedrigen können.

1. Betrifft nur isoliert durch den Boom montierte Elemente

Das BC.exe von SM5BSZ für isoliert durch den Boom montierte Elemente zeigt uns, das es hier eine Abhängigkeit des BC von der Distanz des nächstgelegenen Boom-Ende gibt. Um ein paar Beispielwerte zu geben: Auf einem runden Boom bei 144 MHz beträgt die Verkürzung des BC-Wertes ungefähr 25% . Die Verkürzung startet sehr langsam ab einer Entfernung vom Ende von etwa 1 λ. Danach fällt sie mit zunehmender Annäherung an das Ende des Rohres rapide ab.

144 MHz, runder 25 mm Boom, nur grobes Beispiel!
Standard BC der Elemente in der Mitte des Booms ist 4.5 mm

Dist. zu Ende des Boom    Abnahme BC-Wert absolut
1.000 λ                   0.01 mm
0.150 λ                   0.20 mm 
0.014 λ                   1.10 mm              
Mathematisch ausgedrückt ergibt sich in etwa eine Abnahme dBC = 0,22 ln(Enfernung zum Ende) + 2,9), Zahlen in Millimetern. Allerdings ist das alles abhängig vom Innendurchmesser des Boom-Rohres, der Frequenz usw., ... siehe BC.exe, oben.

Der hier arbeitende Mechanismus ist, daß das im Boom-Rohr eingeschlossen kleine Stück des Elements mit einem Bruchteil dessen, was außerhalb strahlt auch innen strahlt. Der inneren Raum im Rohr bildet einen Hohlraum(resonator) mit verschiedenem Einfluss je näher wir an die Enden des Rohres gelangen. Das ist der Grund, warum BC.exe den inneren Boomdurchmesser über die einzugebende Wandstärke (Wall Thickness) einbezieht.

Beispiel 1: 432 MHz 19 Elem. Yagi (GTV 70-19m) - Einfluss des Annäherung an die Enden des Boomrohres gerechnet mit BC.exe von SM5BSZ. Aufgetragen ist die Korrektur der Elemente in Millimetern für 20 x 20 x 2 mm quadratisches Tragrohr. Dipol und Elemente besitzen einen Durchmesser von 4 mm. Die Isolatoren sind Nylonnieten (DL6WU/DJ9BV) oder Plastikendstopfen (7YBN) mit 6 mm Loch im Boom.
Zu sehen ist eine Überlagerung aus den Parametern (a) "Einfluss Elementposition zum näherem Ende des Booms" und (b) "Länge des Elements".


Beispiel 2: 432 MHz - Einfluss des Annäherung an die Enden des Boomrohres gerechnet mit BC.exe von SM5BSZ. Fiktives Bespiel um die Abhängigkeit Korrekturwert der Elementlänge vom näheren Ende des Booms deutlicher zu zeigen. Da auch die Elementlänge in BC.exe als Parameter in den Korrekturwert eingeht, ist hier die Länge der Elemente auf 300 mm festgehalten, um den Einfluss des Boom-Endes vergleichbar bzw. normiert wiederzugeben.



Beispiel 3: 432 MHz Yagi Elemente - Einfluss der Elementlänge bei ausreichend Abstand zum den Enden des Boomrohres gerechnet mit BC.exe von SM5BSZ. Aufgetragen ist die Korrektur der Elemente in Millimetern für 20 x 20 x 2 mm quadratisches Tragrohr für 4 mm Elemente Als Isolatoren kommen Nylonnieten (DL6WU/DJ9BV) oder Plastikendstopfen (7YBN) mit 6 mm Loch im Boom zum Einsatz.
Zu sehen ist die Veränderung des Boomkorrekturwertes über variierte Elementlänge als Parameter bei quasi fester Position auf dem Tragrohr.



  Tip!     Wer den Einfluss der Annäherung an das Ende des Boom weiter ergünden möchte, kann dies auf einfache Art mit dem MS Excel Yagi-Elemente Konfigurationswerkzeug selber tun. Einfach im SM5BSZ BC.exe Mode eine konstante Elementlänge eintragen und die Abstände zu den Enden des Booms hin auf immer kleinere Werte setzen. Dann über die Spalten Basis-BC und Position auf dem Boom ein Diagramm erstellen. Genauso sind auch die hier gezeigten Diagramme entstanden.     Link zum Werkzeug klick


2. Betrifft alle Arten von Elementmontagen

Das gleiche, wie oben aufgezeigt wird auch auf der Außenseite des endenden Rohres auftreten. Aber erst bei wesentlich kleinerer Entfernung. Das erste bzw. letzte Element der Antenne ist wesentlich weniger Einfluss ausgesetzt, wenn der Boom direkt nach der Elementposition geschnitten ist (also nichts übersteht). So sieht dies Element fast nur die Hälfte des "Boom-Volumens" das die anderen Elemente sehen. Seit wir uns dessen klar sind haben wir grundsätzlich bei allen Test-Yagis für den On-Boom-BC den Boom an beiden Enden um 30 bis 40 mm länger gelassen. Die veröffentlichten Analyse-Plots zeigen, dass das eine gute Idee war. Wenn die exakte End-Korrektur bekannt ist, kann man darauf verzichten, diese Überlänge auf den Boom einzubringen. Das BC.exe von SM5BSZ hat diesen Mechanismus wohl ebenfalls eingebunden.








Mikrowellen - Leitend durch den Boom



Boom Dim.       1296 MHz      2320 MHz
10 x 10 mm        n.a.         8.0 mm      DC3XY, DL6WU-Yagi for 2320 MHz, Dubus 4/1989
15 x 15 mm      11.0 mm         n.a.       DJ9BV, DL6WU Yagis for 23 cm, Dubus 2/1994
20 x 20 mm        n.a.          n.a.            
Traditionell werden die Elemente hier mit einem Hammer oder Presswerkzeug in den Boom geschlagen, sodaß eine gute Preßpassung entsteht - welche aber noch mit einem Überzug mit Klarlack gegen Korrosion geschützt werden sollte.

Weitere Details

1. In DJ9BV's - "DL6WU Yagis for 23 cm" - Dubus 2/1994 finden wir Ø 4 mm Elemente aus Aluminium AlMgSi1, die in ein Loch von Ø 3.9 mm in einen Ø 15 mm Boom gepresst werden.

2. In DJ9YW's - "A Homebrew Yagi for 1296 MHz DX" - Dubus 1/2006 fiinden wir Ø 3.2 mm Elemente aus Aluminium AlMg5, die in Ø 3.1 mm Löcher in einem 15 x 15 x 1 mm Boom gepresst werden.

3. In DC3XY's - "DL6WU-Yagi for 2320 MHz" - Dubus 4/1989 finden wir Ø 2.4 mm Elemente aus AlMg3, die in Ø 2.3 mm hLöcher in einem AlMgSi 10 x 10 x 1 mm Boom gepresst werden.

"Don't try this at home" ... es sei denn, man hält sich strikt an die Daten und Geometrien wie in den Artikeln angegeben. Obwohl hier jeweils ein mehr oder weniger getesteter BC angegeben ist, rate ich dazu, nicht überoptimistisch zu werden. Aus gutem Grund sind die erwähnten Designs allesamt recht dankbare Entwürfe von oder nach DL6WU. Man sollte das nicht mit Designs mit hohem Q-Faktor versuchen, es sei denn man besitzt außergewöhnliche Erfahrung in Bauen und Ausmessen von Yagis und verfügt mindestens über einen Netzwerk-Analysator der das vorgesehene GHz Band überstreicht.

Alternativ können die Elemente in sicherer Höhe über dem Boom plaziert werden, indem Abstandsisolatoren benutzt werden, wie in den kommerziellen Beispielen der 1296 und 2320 MHz Tonnas und I0JXX Yagis zu sehen.

Man beachte, daß das NEC2 Manual eine Passage enthält, in der es besagt, daß ein Rohrende auf sehr hohen Frequenzen von weit über 432 MHz gegenüber einem Vollstab den Effekt einer kleine Kapazität habe kann. Daher ist die elektrische Länge eines aus Rohr bestehenden Elements dadurch leicht verändert. Die genannten Größenordnungen sind leider recht wage. Aber ich denke, es ist sinnvoll darauf hinzuweisen.








Was die gute BC-Messungen beeinträchtigen kann

Eine Yagi kann in drei Zonen aufgeteilt werden

  1. Erregerzelle (engl.: Driver Cell)
  2. Wellenleitstruktur
  3. Übergangszone
Zu dem Paket, welches die Impedanz und Reaktanz ausbildet, die wir am Fußpunkt messen, ist noch etwas zu addieren

  4. Symmetrier- und Transformationsglieder
Die meistverbreiteten Symmetrier- und Transformationsglieder sind aus Koaxkabel gemacht.

1. Das Koax richtig geschnitten bekommen

  Attenzione!

Es ist allgemein bekannt, daß eine Länge Koaxkabel um dessen Verkürzungsfaktor verkürzt werden muss, wenn wir es auf eine bestimmte resonante Länge zuschneiden wollen. Die Geschwindigkeit einer Welle in einem Medium wird beschrieben durch

... oder multipliziert mit 100 ausgedrückt in % der Lichtgeschwindigkeit.
Nach IEC 60250 beträgt die Dielektrizitätskonstante von reinem PTFE εr = 2,1 (gemessen bei 1 MHz) oder v = 0.690 = 69%. Wie auch immer, Radioamateure benutzen zumeist v = 0.7... 0.71, so dass die berechnete Länge eines Viertelwellenstücks für 144 MHz etwa 369 mm entspricht.

Aber habt Ihr jemals die wahre Resonzfrequenz des geschnittenen Stücks nachgemessen?
Auf VHF und darüber werdet Ihr wahrscheinlich erstaunt sein, dass der Stub in der Frequenz ungefähr 5...10% zu tief liegen wird. Das rührt daraus her, dass εr und Verkührzungsfaktor für eine viel niedrigere Frequenz spezifiziert worden sind und die dielektrischen Eigenschaften von Plastik zu einem gewissen Teil frequenzabhängig sind.

Von Links nach Rechts: DK7ZB Match, λ/2 Balun, Viertelwellenleitung


Die volle Wahrheit ist, dass Plastik eine so genannte "Dynamische Dielektrizitätskonstante" besitzt.

    M. Bonnet, Kunststoffe in der Ingenieuranwendung, Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2009, pg. 73
    Chapter 1.7.1.3 Dynamic Dielectrical Constant and Dielectrical Loss

    "In einem elektrischen Wechselfeld werden die elektrischen Dipole gezwungen,
    mit der Frequenz ν des Wechselfeldes zu schwingen. Moleküle mit
    Orientierungsploarisation werden dabei gezwungen, jedes Mal ihre Richtung im
    Raum zu ändern. Dies führt zu einer Relaxationsdämpfung."

Es ist besagte Relaxationsdämpfung, welche die Dielektrizitätskonstante mit steigender Frequenz kleiner werden lässt,
weil sie die Wellengeschwindigkeit im Plastik mit zunehmender Frequenz weiter herabsetzt. Das lässt eben auch den
Zahlenwert des Verkürzungsfaktor absinken - und so die Länge unseres Koax-Stubs auf VHF und darüber.

  Auf der Seite Phasing & Matching Lines steht noch mehr dazu


2. Warum ist die exakte Länge von Koax-Balun oder Viertelwellenleitung so wichtig?

Weil jede überschüssige Länge unseres Anpassnetzwerks sich "virtuell" zur Spannweite des erregten Elements addiert. Ein Beispiel: Eine Viertelwellenleitung für 144,1 MHz aus PTFE Koax RG.142 B/U besitzt eine Länge von 369 mm, wenn sie nach allgemein benutzem V-Faktor von 0.7 berechnet wird. Die Länge der Leitung, wenn sie mit Hilfe eines Netzwerkanalysers sorgfältig auf Resonanz getrimmt wird ist 345 mm. Die 24 mm oder 7% an Überschusslänge beeinflussen das das VSWR, das wir für das komplette Arrangement aus Yagi plus Anpassnetzwerk messen.

Mehr über den Einfluss solcher Ungenauigkeiten kann man in meinem Artikel "Angewandte Umsetzung von Segmentierten
Drähten aus NEC in 144/432 MHz Yagi Elemente - Teil 3' in Dubus 2/11 nachlesen.








Boom-Korrektur und die Segmentierung des NEC Modells


Was passiert, wenn wir die Segmentierungsdichte der Elements eines NEC Modells varieren?
Wir werden beobachten, wie sich der Resonanz-Peak in der Frequenz verschiebt. Die drei Plots unten zeigen die gleiche 2 m Yagi. Nur eben mit zunehmender Segmentierungsdichte von einem Plot der Rücklaufdämpfung (engl. Return Loss, RL) zum nächsten. Die Zahlen geben "stepped", also per Elementlänge gestufte Segmentierungsdichten an, wobei der Reflektor die meisten Segmente führt (Anfangswert) und dann fallend entlang der weiteren Elemente bis das letzte parasitäre und damit kürzeste Element erreicht wird. Auf diese Weise besitzt jedes Segment in etwa gleiche Länge, was in der besten Genauigkeit des Modells resultiert, die wir von NEC bekommen können.

5 Elem. DUT Yagi => 11 ... 9 Segmente (EZNEC Auto Segmentierung bei 144 MHz)


5 Elem. DUT Yagi => 16 ... 13 Segmente (EZNEC Auto Segmentierung bei 220 MHz)


5 Elem. DUT Yagi => 24 ... 20 Segmente (EZNEC Auto Segmentierung bei 340 MHz)


5 Elem. DUT Yagi => 43 ... 36 Segmente (EZNEC Auto Segmentierung bei 620 MHz)



  Welcher RL Plot repräsentiert nun die wahre Kurve des Plot für eine Aufbau ohne Boom als Basis um den BC aufzusetzen?

Herleiten der SBC-Komponente

Es ist also von grundlegender Bedeutung die passende Segmentierungsdichte die mit der betrachteten Antenne korrespondiert zu finden - oder besser gesagt - dem Weg, wie der NEC Kernel mit den in das Antennenmodell engeschlossenen Herausforderungen umzugehen vermag. Um den Einfluss der Segemtierungsdichte des Modells in die BC Theorie mit einfließen zu lassen habe ich die Komponente "Segmentierungs BC" (SBC) vorgestellt (s. "Applied Conversion of Segmented Wires from NEC to 144 MHz Yagi Elements" - Teil 1, Dubus 2/2010 und folgende). Das ist jetzt keine Aufgabe an den BC im klasischen Sinn. Traditionelle BC-Werte sind dafür gedacht, auf eine Yagi angewandt zu werden, die als realer Aufbau ohne Boom bereits exakt auf der richtigen Frequenz liegt. Der SBC hilft, Drähte aus NEC in echte Aufbauten zu überführen. Dieser zusätzliche SBC vermittelt zwischen nicht passender Segmentierungsdichte und einer zum echten Aufbau ohne Boom passenden Dichte indem der Unterschied zwischen den Resonanz-Peaks beider Modelle ermittelt wird. Dieser Betrag ist äquivalent zu einer Extraportion BC in Millimetern.

Damit bringt der SBC etwa zustande, was beim Anwenden von beispielweise DL6WU/G3SEK Werten auf beliebige Modelle oft nicht erkannt wird, weil die Genialität des DL6WU als Löseung sämtlicher Probleme angesehen wird.

Man rechnet das Modell zweimal durch. Einmal mit der bei der Entstehung des Designs angewandten Segmentierungsdichte; die Frequenz des Resonanz-Peak wird notiert. In einem zweiten Durchgang wird die dem Aufbau ohne Boom entsprechenden Segmentierungsdichte angewandt; wieder wird die Frequenz des Resonanz-Peak notiert. Nun bildet man die Differenz der beiden notierten Frequenzen und multipliziert diesen Wert mit dem unten angegeben Faktor um die zusätzlichen Millimeter zu gewinnen, die in diesem Fall zu dem normalen BC addiert werden müssen.

Wie kommt das - und welches Vorzeichen muss die mittels SBC ermittelte Korrekturlänge besitzen?

Hier müssen wir einmal um die Ecke denken. Nehmen wir an, daß ein Designer davon überzeugt ist, daß eine Segmentierungsdichte, die um einiges höher liegt als das, was tatsächlich der Testantenne ohne Boom entsprechen würde, eine gute Wahl sei. So entwirft er also seine Antenne mit der Konsequenz, daß durch die höher gewählte Segmentierungsdichte die Elemente gleicher Länge jetzt bei der Berechnung den NEC Kernel länger erscheinen als bei der zutreffenden Vergleichsdichte. Daher wird der Designer alle Elemente ein wenig kürzer wählen um mit einem Simulationsmodell abzuschließen, das einen SWR-Verlauf wie geplant besitzt. Wenn wir dies Modell jetzt mit der dem echten Aufbau ohne Boom entsprechenden Segmentierungsdichte simulieren, so wird als Ergebnis ein höher in der Frequenz liegender Resonanz-Peak errechnet. Der echte Aufbau mit dieser Geometrie läge um eben diesen Frequenzunterschied zu hoch. Das korrigieren wir, indem wir den richtigen SBC-Wert in Millimetern zur Elementlänge zufügen. Im umgekehrten Fall einer mit weniger Segmenten entworfene Yagi müßte dieser SBC-Wert abgezogen werden.








Der SBC .......... Segmentation Density (Boom) Correction

  Wie anwenden?

Der SBC wird auf den normalen BC aufgeschlagen


  Wie kommt man an die Zahlenwerte?

Die beiden Faktoren, die Segmentierungsdichte der echten Yagi ohne Boom und der Faktor um den SBC in Millimeter umzurechnen, müssen aus echten Messungen gewonnen werden. Für eine konventionelle Yagi, also mit geradem, gestreckten DE ohne nach Art einer Quad oder scharf gebogenen Elementen ist die Segmentierungsdichte für die Yagi und so der Wert des SBC ohne Boom recht dicht an der Segmentierung, die man erhält, wenn die EZNEC Autosegmentierungsfunktion für die vorgesehene Designfrequenz angewandt wird. Das sind dann ungefähr 11 Segmente angefangen mit dem Reflekor und fallend auf etwa 9 für die letzten Direktoren. Für eine Yagi mit gespeister Schleife als erregtes Element wie die LFA nach G0KSC sind das etwa 30+ Segmente, was mit einer EZNEC Autosegmentierung bei rund 420+ MHz vergleichbar ist.

Multiplikationsfaktoren um den SBC in Millimetern zu berechnen

Freq. [MHz]     Factor [mm/MHz]
    50               16.00        (rechnerisch)
    70               12.50        (rechnerisch)
   144                5.85
   222                2.86        (rechnerisch)
   403                1.02        (rechnerisch)
   432                0.92
   
(Die Zahlen oben sind die reziproken Werte von dem, was ich
in MHz/mm in der Dubus Artikelserie zum BC publiziert habe)

Beispiel:

Hoch segmentierte 144 MHz Yagi mit bestem RL bei 144.3 MHz,
Autosegmentiert bei 144.1 MHz => bestes RL verschiebt sich zu 144.7 MHz
SBC = delta Freq. * Faktor = 0.4 MHz * 5.85 mm/MHz = 2.3 mm
 
Wenn wir den SBC nicht mit einschließen, sondern die Yagi durch Veränderungen an DE und D1 hin trimmen ... können wir schließlich eine Yagi bekommen, die ein niedriges VSWR hat, wo wir es haben wollen. Allerdings werden dann sämtliche Direktoren um den Betrag des SBC zu kurz geraten sein. So das dadurch, und die Manipulationen der Erregerzelle weder das Strahlungsdiagramm noch die Werte für Gewinn, F/B oder Antennentemperatur genau wie simuliert ausfallen werden.








DG7YBN Yagi Elemente Konfigurations-Tool

Seit Version 1.32 hat dieses Werkzeug eine eigene Seite: klick hier


Alte Ausgabe:

Dies MS Excel Tool ist die Nachfolge-Software für mein On-Boom-BC Excel. Die aktuelle Versionsnr. ist 1.24, Build 2013.11.26.
Es enthält eine Reihe von neuen Möglichkeiten wie Import von .NEC Dateien, eine Datenbank, DL6WU BC, Hilfe-Schaltflächen.

Erstmals ist die Sprache sämtlicher Hilfetexte und Pop-Up Fenster umschaltbar Englisch / Deutsch ausgeführt.




  DG7YBN Yagi Element Configuration Tool, Vers 1.24

  Dies mit VBA programmierte Excel ist der Nachfolger des Elements on Boom Calculator, Vers. 1.0.1.

  Es enthält eine Reihe neuer Möglichkeiten:

  1. Erweitert um DL6WU BC für Elemente isoliert und leitend durch den Boom
  2. Erweitert um die 50, 70 und 220 MHz Amateur Radio Bänder zusätzlich zu 144 und 432 MHz
  3. Erweitert um "zöllige" Boom Durchmesser bis zu 1 1/2"
  4. Erweitert um Schätzung für runde Booms
  5. Erweitert um Import von .NEC Dateien aus 4nec2 und anderen Simulationsprogrammen
  6. Erweitert um eine Datenbank im Excelblatt, die bis zu 200 Designs enthalten kann
  7. Es kann einzelne Designs aus der Datenbank in .csv Format exportieren / importieren
  8. Ermöglicht Migration auf die nächste Version durch Export / Import der gesamten Datenbank als .csv Datei

  Es ist getestet mit MS Excel 2003 auf winXP, MS Excel 2007 auf winXP, MS Excel 2010 auf win7.

  Leider sind win98, win2000 und Excel aus dem 97 MS Office nicht unterstützt.

  Die MS Excels Sicherheitseinstellungen müssen so gesetzt sein, dass sie das Ausführen von Makros erlauben,
  denn der Visual Basic Code enthält mittlerweile über 8000 Zeilen.

  Haftungsausschluss: Diese Excel enthält Makros.
  Bitte nur Downloads aus einer sicheren Quelle benutzen; die Benutzung ist in jedem Fall auf eigenes Risiko (!)
 
Um das gezippte Tool herunterzuladen (1.041 kB) hier klicken


Hinweis: Die auf dieser Website genannten und gezeigten Logos, Bezeichnungen, Warenzeichen und Markennamen
sind Eigentum der entsprechenden Firmen und unterliegen dem Markenrecht!









73, Hartmut, DG7YBN



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