Эквивалент приемной антенны, для испытаний на помехоустойчивость Опции

[Alexashka]

Для проведения испытаний приемопередатчика на помехоустойчивость нужно облучать приемную антенну как полезным, так и помеховыми сигналами. Для этого систему нужно везти в специальную лабораторию, разворачивать ее там полностью, гонять в разных режимах, а если этих помех 10 разных видов, то возможно одной лабораторией и не обойтись будет.
Есть желание написать методику чтобы проводить испытания "своими силами", без антенны и безэховой камеры. Т.е через аттенюаторы подавать на вход приемопередатчика полезный сигнал и помеху. Поскольку антенна сама работает как избирательный контур нужно заменить ее на эквивалент, чтобы сигнал на входе приемника в широкой полосе был такой же, как если бы снимался с антенны. По ГОСТам по помехоустойчивости нужно задавать некий уровень электрического поля в точке установки приемной антенны. Т.е мне нужно заменить антенну эквивалентом с АЧХ таким же, как у антенны.
Может есть методика как по характеристике антенны построить её RLC эквивалент? Антенна есть, покупная, могу измерить ее КСВ. Могу ее также разобрать и срисовать конструкцию.

[old_boy]

Для проведения испытаний приемопередатчика на помехоустойчивость нужно облучать приемную антенну как полезным, так и помеховыми сигналами. Для этого систему нужно везти в специальную лабораторию, разворачивать ее там полностью, гонять в разных режимах, а если этих помех 10 разных видов, то возможно одной лабораторией и не обойтись будет. Есть желание написать методику чтобы проводить испытания "своими силами", без антенны и безэховой камеры. Т.е через аттенюаторы подавать на вход приемопередатчика полезный сигнал и помеху. Поскольку антенна сама работает как избирательный контур нужно заменить ее на эквивалент, чтобы сигнал на входе приемника в широкой полосе был такой же, как если бы снимался с антенны. По ГОСТам по помехоустойчивости нужно задавать некий уровень электрического поля в точке установки приемной антенны. Т.е мне нужно заменить антенну эквивалентом с АЧХ таким же, как у антенны. Может есть методика как по характеристике антенны построить её RLC эквивалент? Антенна есть, покупная, могу измерить ее КСВ. Могу ее также разобрать и срисовать конструкцию.

Актуальный вопрос на протяжении многих лет... Чтобы вести речь об эквиваленте антенны, нужно, по крайней мере, измерить ее коэффициент отражения S11. Это можно сделать векторным анализатором цепей. КСВ=(1+S11)/(1-S11), он является функцией S11 и больше упоминается в даташитах, т. е. носит, как-бы, рекламный характер . Причем измерение S11 нужно проводить именно в составе вашего приемопередатчика, а не на VSWR-метре и обязательно исключить влияние измерительного прибора на результат, после чего сохранить файл S11 в формате Touchstone.

Далее, S11 используется как нагрузка 50-Омного порта в любом схемном симуляторе. Здесь уже можно получить входной импеданс антенны Za=Ra+jXa и делать какие-то дальнейшие выводы. Для узкополосных антенн проблем особых нет, т. к. по характеру S11 (или Za) ее можно аппроксимировать комбинацией нескольких последовательно-параллельных RLC звеньев, используя оптимизацию. А в вашем случае, непонятно, какая полоса частот и характеристики антенны...

Вот нашел статью , может быть чем то вам поможет

Сообщение отредактировал old_boy - Jan 30 2017, 13:58

[Alexashka]

old_boy, спасибо за статью, очень полезная!
С эквивалентной схемой более-менее понятно. Как я понял из статьи мне нужно измерить комплексное сопротивление антенны в нескольких точках (частотах), а далее дело техники. Но вот эту вашу фразу не очень понял

Причем измерение S11 нужно проводить именно в составе вашего приемопередатчика, а не на VSWR-метре и обязательно исключить влияние измерительного прибора на результат

Вроде VSWR-метр как раз снимает показания в связке трансивера и антенны (т.к он включается в разрыв антенного кабеля). А вот как измерить S11 в составе трансивера обычным анализатором цепей? И потом ведь трансивер сам по себе не влияет на импеданс антенны? Тогда зачем он нужен?

Далее правильно ли я понимаю - мне нужно на этот эквивалент подать сигнал помехи, для этого я по заданной напряженности поля (Е) в точке размещения антенны и эффективной длине антенны (L) нахожу ЭДС = E*L, которую мне нужно включить последовательно с эквивалентом антенны (который есть двухполюсник)?

Да, антенна кстати вот такая...

[felix2]

old_boy, спасибо за статью, очень полезная!

Да, антенна кстати вот такая...

Думаю, что при таком КСВ (не выше 1.5) можно не заморачиваться с эквивалентной схемой, а на прямую подавать сигнал на вход приемника. Правда, это если помеха лежит в рабочей полосе антенны.

[Alexashka]

Думаю, что при таком КСВ (не выше 1.5) можно не заморачиваться с эквивалентной схемой, а на прямую подавать сигнал на вход приемника. Правда, это если помеха лежит в рабочей полосе антенны.

В том то и дело, что помеха как раз внеполосная

[old_boy]

В том то и дело, что помеха как раз внеполосная

Если помеха внеполосная, то без эквивалента не обойтись. Но при этом все равно необходимо знать характеристики помехи - частоту, уровень, вид модуляции и т. п., если вы собираетесь ее имитировать.

Вроде VSWR-метр как раз снимает показания в связке трансивера и антенны (т.к он включается в разрыв антенного кабеля). А вот как измерить S11 в составе трансивера обычным анализатором цепей? И потом ведь трансивер сам по себе не влияет на импеданс антенны? Тогда зачем он нужен?

Если я правильно понял, то антенна у вас выносная, устанавливается на мачте и подключается к трансиверу через 50-Омный фидер. В этом случае для измерения S11 трансивер не нужен, так же как и КСВ-метр, поскольку никакой информации об импедансе антенны он не дает.

Подключаете фидер к анализатору цепей, предварительно установив на нем диапазон рабочих частот. Выполняется калибровка фидера (полная однопортовая, либо ХХ или КЗ - по своему усмотрению, зависит от некоторых факторов). Затем фидер подключается к антенне и фиксируется значение S11, т.е. сохраняется в формате Touchstone. Так как ваша антенна - несимметричный вибратор с тремя противовесами, то влияние питающего фидера на параметры антенны (ее импеданс) будет минимальным и измеренное значение S11 будет довольно точным. Далее по измеренному S11 попытаться синтезировать эквивалент Za=Ra+jXa. И на Ra, или на ее части просуммировать полезный и мешающие сигналы. При этом значение Ra должно быть уже с учетом аттенюатора-сумматора.

Сообщение отредактировал old_boy - Jan 30 2017, 21:36

[felix2]

В том то и дело, что помеха как раз внеполосная

Лично у меня имеется негативный опыт создания эквивалента высокодобротной антенны. Проблема возникает из-за конечной добротности сосредоточенных элементов. Если требуется достаточно высокая точность реализации, то учесть это сложно, при этом весь синтез в хлам разваливается.
Да и вообще, по большому счету такой эквивалент не нужен, куда вы воткнете активное сопротивление эквивалентного четырехполюсника? Здесь нужно синтезировать некий фильтр, имеющий такую же зависимость S11 в полосе, как антенна.

[Aner]

Проверка RX на устойчивость к помехам, не допускает использования никаких эквивалентов или замены тракта фидер антенна. ( ... аналогия сразу с стеклом и сахором ... из анегдота )
Основная причина не допуска никаких эквивалентов, в том и состоит чтобы тестирование было обеспечено конкретным типом антенны и фидера. У вас антенна укороченная с не оч хорошим ксв 1.5 и отсутствием допусков, графиков по диапазону, паразитных резонансов.
Внеполосная помеха или помехи различны как по мощности так и по ширине спектра. Обычно параметры задаются, вы не даете данных. Широкополосная помеха воздействует на перазитные резонансы антенно-фидерной системы, также на входные нелинейные цепи приемника, порождая комбинационные, перекресные помехи, которые оцениваются на помехоустойчивость всего приемного тракта вцелом. Заменой эквивалента это не может быть проверено.
В ГОСТах, ETSI и др стандартах описана вся методика измерений. Все другое от лукавого. Если взять для вашего предполагаемого диапазона например стандарт 300113v2 то там описаны методы измерения с картинками и примерами, также с регламентируемыми параметрами для RXов в п.8

[Alexashka]

Нашел интересную презентацию
на стр.66 таблица где сравнивается несколько эквивалентов для простого диполя. Судя по всему действительно простой схемой (до 5 элементов) трудно получить приемлемое качество аппроксимации на частотах в несколько раз выше рабочей, но сдаваться пока рано

[Aner]

Нашел интересную презентацию
на стр.66 таблица где сравнивается несколько эквивалентов для простого диполя. Судя по всему действительно простой схемой (до 5 элементов) трудно получить приемлемое качество аппроксимации на частотах в несколько раз выше рабочей, но сдаваться пока рано

Совсем не то, ... 2004 год, делает обзор радиолюбитель не профи, кратные полуволне классические антенны. Ну и цель не ваша совсем не испытания приемопередатчика на помехоустойчивость.
Кстати, если у вас слабая зеркалка, то можете не пройти испытания, если на сертификат.

[felix2]

Alexashka

Ну, допустим, сваяете вы эквивалент, а дальше - что с ним будете делать? Схема измерения какая предполагается?

[Alexashka]

На вход приемника через сумматор подаю полезный сигнал нужного уровня и помеху от эквивалента, для этого эквивалент надо както преобразовать в двухпортовое устройство...меня другое смущает, правильно ли я считаю, что эффективная длина антенны = константа? Может правильней было бы отдать антенну в лабораторию где снимут ее АЧХ в широкой полосе (зависимость сигнала с антенны от напряженности поля), а я по ней сделаю обычный фильтр?

Лично у меня имеется негативный опыт создания эквивалента высокодобротной антенны

А эту антенну можно считать высокодобротной? Вообще она довольно широкополосная (27МГц полоса при рабочей частоте 160)

[Aner]

На вход приемника через сумматор подаю полезный сигнал нужного уровня и помеху от эквивалента, для этого эквивалент надо както преобразовать в двухпортовое устройство...меня другое смущает, правильно ли я считаю, что эффективная длина антенны = константа? Может правильней было бы отдать антенну в лабораторию где снимут ее АЧХ в широкой полосе (зависимость сигнала с антенны от напряженности поля), а я по ней сделаю обычный фильтр?

А эту антенну можно считать высокодобротной? Вообще она довольно широкополосная (27МГц полоса при рабочей частоте 160)

Нет конечно. Высокодобротная антенна узкорезонансная, как и добротный контур с высоким Q. А для широкополосных всегда компромисс, между шириной полосы и добротностью. КСВ частично характеризует параметр добротности. А в вашем варианте говорить о высокодобротной антенне вообще не приходится, поскольку она укороченная. Хорошо если кпд больше 50 получите. Эта антенна больше чисто для передатчиков, не для приемников. В этом их особенность.

[Redcrusader]

...Может правильней было бы отдать антенну в лабораторию где снимут ее АЧХ в широкой полосе....

Не поможет!
Вам АЧХ антенны снимут на нагрузку 50 Ом в широкой полосе частот (частоты помех), а входное сопротивление
вашего приемника имеет комплексный характер в той же широкой полосе частот.
Поэтому фильтр-эквивалент не будет подобен вашей антенне из-за разницы между 50 Ом и комплексным
сопротивлением входа приемника.
Ошибка при измерении с фильтром-эквивалентом м.б. как небольшая, так и очень большая, если входное
сопротивление вашего приемника будет близко к 50 Ом в узкой полосе частот.
ИМХО. Измерение надо проводить на реальной антенне или уповать на то, что ошибка будет небольшая.
И, считаю, что фильтрующие свойства вашей антенны, наверное, очень плохие. Поэтому можно "забить"
на антенну и измерять влияние помех подавая сигнал прямо на вход приемника. Если получите удовлетворительные
результаты, то с антенной результат будет еще лучше.

[Alexashka]

Не поможет!
Вам АЧХ антенны снимут на нагрузку 50 Ом в широкой полосе частот (частоты помех), а входное сопротивление
вашего приемника имеет комплексный характер в той же широкой полосе частот.
Поэтому фильтр-эквивалент не будет подобен вашей антенне из-за разницы между 50 Ом и комплексным
сопротивлением входа приемника.

Я антенну тоже смотрю прибором у которого 50 Ом, но если у меня есть 2 фильтра (считаем антенна это тот же фильтр) у которых на нагрузке 50 Ом одинаковые показатели S11/S22/S21, то они и на другую нагрузку по идее должны одинаково работать, разве нет?

Я другое не учел, что я штатно подключаю антенну ко входу приемника (который не 50 Ом это правда), а эквивалент подключаю к сумматору у которого практически всегда 50 Ом. А если вместо сумматора НО?

[Proffessor]

мне нужно заменить антенну эквивалентом с АЧХ таким же, как у антенны.
Может есть методика как по характеристике антенны построить её RLC эквивалент? Антенна есть, покупная, могу измерить ее КСВ. Могу ее также разобрать и срисовать конструкцию.

1. Измерить S11 или Z11 (в комплексном виде) антенны или воспользоваться соответствующими паспортными данными
2. Синтезировать такой RLC-двухполюсник, чтобы его частотная характеристика S11 (Z11)совпадала с S11 (Z11) антенны
3. Подключить RLC-двухполюсник последовательно со входом приемника и через него подавать тест-сигнал (+помеху)

Сообщение отредактировал Proffessor - Feb 1 2017, 07:52

[felix2]

На вход приемника через сумматор подаю полезный сигнал нужного уровня и помеху от эквивалента, для этого эквивалент надо както преобразовать в двухпортовое устройство...меня другое смущает, правильно ли я считаю, что эффективная длина антенны = константа? Может правильней было бы отдать антенну в лабораторию где снимут ее АЧХ в широкой полосе (зависимость сигнала с антенны от напряженности поля), а я по ней сделаю обычный фильтр?

А эту антенну можно считать высокодобротной? Вообще она довольно широкополосная (27МГц полоса при рабочей частоте 160)

В рабочей полосе я бы не назвал ее узкополосной с точки зрения реализации эквивалента. Но вы не указали, в какой области лежит помеха, т.к. там может быть резкий рост КСВ, в частности, еще из-того, что роль земли играет противовес. Кстати, из-за этого будет тяжело точно определить действующую высоту, т.к. в области помехи роль противовесов возьмет на себя мачта и кабель. Это могут быть величины переменные.

[Aner]

50 Ом, 50 Ом вы про диаграмму Смитта что-нибудь слышали? Вам же пишут в полосе частот, ... комплексное в полосе меняется, + сумматор влияние свое вносит.
И почему вдруг антенна, которая должна быть близка к резонатору - фильтр? Если у вас есть VNA и умеете пользоваться и знаете основы, то почему выводы не верные? про .. должны одинаково работать.

[Redcrusader]

Я антенну тоже смотрю прибором у которого 50 Ом, но если у меня есть 2 фильтра (считаем антенна это тот же фильтр) у которых на нагрузке 50 Ом одинаковые показатели S11/S22/S21, то они и на другую нагрузку по идее должны одинаково работать, разве нет?

Я другое не учел, что я штатно подключаю антенну ко входу приемника (который не 50 Ом это правда), а эквивалент подключаю к сумматору у которого практически всегда 50 Ом. А если вместо сумматора НО?

В том то и дело, что "показатели S11/S22/S21" на 50 Ом это одно, а на другую нагрузку (особенно в полосе частот)
они будут другими.

Что сумматор, что НО, вы всегда будете (должны) иметь 50 Ом.

Не понял вашу схему подключения.
ИМХО. Имеем сумматор на разные входы которого подаем сигнал и помеху.
На выход сумматора - эквивалент.
На выход эквивалента - вход приемника.
И, м.б. ,достаточно иметь эквивалент в виде параллельных индуктивность-конденсатор-резистор, чтобы он примерно
соответствовал АЧХ антенны. Будет параллельный контур с очень малой добротностью. Этого м.б. достаточно.

[Alexashka]

В том то и дело, что "показатели S11/S22/S21" на 50 Ом это одно, а на другую нагрузку (особенно в полосе частот)
они будут другими.

Да, они будут другими, но одинаковыми, если это эквивалент. Т.е комплексное сопротивление эквивалента (если рассматривать двухполюсник) будет меняться также, как у антенны. Про четырехполюсник - не уверен.
Понятно что в полосе, но к сожалению полосы не знаю, ее "должны дать", а пока нужно придумать методику.

В доказательство своих же слов:

Входную часть приемника можно рассматривать, вообще говоря, как нагрузку комплексную: Zпр =Rпр +iXпр . По отношению к этой нагрузке приемная антенна является генератором, имеющим ЭДС ε и внутреннее сопротивление Zа =Rа +iXа . Это сопротивление не зависит от нагрузки и характеризует соответственно антенну.

Отсюда

ИМХО. Имеем сумматор на разные входы которого подаем сигнал и помеху.
На выход сумматора - эквивалент.
На выход эквивалента - вход приемника.

А действительно, тогда снимается вопрос влияния сумматора, полезный сигнал правда придется пересчитывать, но его уровень постоянный, так что это не проблема Согласен, так лучше.

[Redcrusader]

... Т.е комплексное сопротивление эквивалента (если рассматривать двухполюсник) будет меняться также, как у антенны. Про четырехполюсник - не уверен....

Наверное, я "перемудрил" с эквивалентом и его S11/S22/S21.

Если рассуждать:
Имеем антенну. С одной стороны 377 Ом, с другой 50 Ом. Снимаем АЧХ и S11 антенны.
Делаем эквивалент. По любому эквивалент будет с 50 Ом по обоим сторонам. Главное, чтобы S11 эквивалента по 50 Ом
совпадало с S11 антенны по 50 Ом (как двухполюсник, полюса которого будут подключаться к приемнику).
АЧХ, это уже для четырехполюсника.
Такой эквивалент можно смело подключать ко входу приемника. И комплексное входное сопротивление приемника
будет правильно "биться" с комплексным входным сопротивлением антенны, т.е. сумма/разность реактивных частей должна
быть на "месте", и все резонансы из-за этого тоже будут на "правильных местах".

Вот, только могут быть заморочки со снятием АЧХ антенны.
Надо иметь хорошую широкополосную передающую антенн, желательно калиброванную по коэффициенту передачи на разных частотах.
Или несколько узкополосных на разные частоты.
Работа еще та!

[Alexashka]

Спасибо за ответы!
Допустим я сниму АЧХ и S11, как сделать двухполюсник замещающий антенну ясно из статей, а вот как от него перейти к четырехполюснику?

Чтобы снять АЧХ антенны наверно понадобится 2 измерительные антенны - первой излучать, второй принимать , калибрую зону измерения (то место где стоит приемная антенна) по тем точках на которых будет излучаться помеха, таким образом, я получаю зависимость напряженности поля от частоты в зоне приема. Затем на место измерительной антенны ставлю рабочую и выдаю те же частоты, по полученным значениям строю АЧХ. Так?

[Redcrusader]

Спасибо за ответы!
...как сделать двухполюсник....

Чтобы снять АЧХ антенны....

Четырехполюсник сделать просто:
Берешь за основу Т- или П-аттенюатор. Вид характеристики АЧХ "аттенюатора" должно соответствовать АЧХ антенны.
Во всей полосе частот проверки, с одной стороны "аттенюатора" S11 должно быть как у антенны, с другой стороны 50 Ом.
Лишние потери в "аттенюаторе" учтешь в уровнях сигнала и помехи.

Измерение АЧХ антенны.
Подключаешь измеряемую антенну к анализатору спектра.
Берешь генератор. Подключаешь поочередно к нему разные излучающие антенны.
Каждая излучающая антенна должна быть согласована и иметь правильную диаграмму направленности на подаваемой частоте.
Уровень сигнала на генераторе должен быть одинаков для всех частот.
Т.е. ты должен гарантировать излучение одинаковой мощности на всех частотах FX{/
По анализатору спектра снимаешь уровни сигнала в точках частот на приемной антенне.
Строишь АЧХ. 0 дБ на центральной частоте. На других частотах должно быть меньше.
Сложность процесса - на диаграммы направленности антенн будут влиять окружающие предметы!!
Это может исказить АЧХ на +/-6 дБ в отдельных точка частоты.
Требования все стены, потолки и т.д. должны быть дальше, чем:
r > 2*D**2/λ , где r – расстояние от антенны, а D – протяженность излучающей апертуры антенны (габариты).

Как вариант (сам так не делал).
Берешь кусок провода длиной много меньше лямда/4 (типа "идеальный диполь").
Этим можно заменить весь набор антенн на разные частоты.
При этом ты будешь иметь большие потери сигнала, но тебе это "побоку"! Главное, чтобы хватило чувствительности анализатора спектра.
А АЧХ у тебя все равно будет относительно центральной частоты (0 дБ) измеряемой антенны.

Сообщение отредактировал Redcrusader - Feb 2 2017, 07:25

[Proffessor]

Допустим я сниму АЧХ и S11, как сделать двухполюсник замещающий антенну ясно из статей, а вот как от него перейти к четырехполюснику?

Двухполюсник, включенный последовательно в тракт прохождения сигнала, превращается в четырехполюсник.

[Alexashka]

Четырехполюсник сделать просто:
Берешь за основу Т- или П-аттенюатор. Вид характеристики АЧХ "аттенюатора" должно соответствовать АЧХ антенны.
Во всей полосе частот проверки, с одной стороны "аттенюатора" S11 должно быть как у антенны, с другой стороны 50 Ом.
Лишние потери в "аттенюаторе" учтешь в уровнях сигнала и помехи.

Программу не подскажешь которая умеет фильтры по заданной АЧХ синтезировать?

Измерение АЧХ антенны.
Подключаешь измеряемую антенну к анализатору спектра.
Берешь генератор. Подключаешь поочередно к нему разные излучающие антенны.

Есть одна измерительная антенна (она широкодиапазонная), не помню как называется, на вид как 2 венчика для взбивания теста торчащие в разные стороны Думаю ей одной обойтись.

Сложность процесса - на диаграммы направленности антенн будут влиять окружающие предметы!!
Это может исказить АЧХ на +/-6 дБ в отдельных точка частоты.
Требования все стены, потолки и т.д. должны быть дальше, чем:
r > 2*D**2/λ , где r – расстояние от антенны, а D – протяженность излучающей апертуры антенны (габариты).

Ага, эту формулу сегодня долго пытался осмыслить. Непонятно както. Если подставить числа, D=0.71м, λ=1.9м выходит r должно быть больше 0,53м. Т.е 2-3метра уже по идее должно быть дальней зоной, при этом длина волны тоже 2метра, эт как??
Кстати в помещении резонанс у антенны заметно сдвинут и КСВ гдето 1.3-1.4, зато на улице КСВ=1.1

ЗЫ. Может кто подскажет что за тип антенны? Снаружи цилиндр-колпак, к которому внутри в верхней части приварена трубка, примерно такой же длины что и цилиндр, кабель припаивается центральной жилой к цилиндру в нижней части, а экран - к внутренней трубке. Т.е она короткозамкнутая.
Напоминает коаксиальную линию, у которой КЗ на выходе, только линия вывернута наизнанку -центральная жила какбы снаружи, а экран внутри.
Между цилиндром и основанием, на котором стоит ВЧ разъем имеется диэлектрическая шайба гдето 1см толщиной. Вот собственно и вся конструкция.

[old_boy]

Может кто подскажет что за тип антенны? Снаружи цилиндр-колпак, к которому внутри в верхней части приварена трубка, примерно такой же длины что и цилиндр, кабель припаивается центральной жилой к цилиндру в нижней части, а экран - к внутренней трубке. Т.е она короткозамкнутая. Напоминает коаксиальную линию, у которой КЗ на выходе, только линия вывернута наизнанку -центральная жила какбы снаружи, а экран внутри. Между цилиндром и основанием, на котором стоит ВЧ разъем имеется диэлектрическая шайба гдето 1см толщиной. Вот собственно и вся конструкция.

Эта антенна - шлейфовый четвертьволновый несимметричный вибратор. КЗ в верхней его точке трансформируется в ХХ в точке подключения фидера. Волновое сопротивление, определяемое отношением диаметров внешнего и внутреннего цилиндров, равно 50 Ом, что не требует дополнительного согласования. Использование изолятора и соответствующее подключение коаксиального фидера позволяет крепить антенну к металлической мачте. Объемный излучатель обладает лучшими частотными свойствами по сравнению с тонкими излучателями...

Сообщение отредактировал old_boy - Feb 3 2017, 12:17

[Redcrusader]

....фильтры по заданной АЧХ синтезировать?

...одна измерительная антенна (она широкодиапазонная)

... формулу сегодня долго пытался осмыслить. Непонятно както....

1. В подобных случаях я пользуюсь Microwave Office.
Рисую структуру и с помощью Tune подгоняю каждый элемент вручную для получения требуемой АЧХ.
Ну, тут нужен опыт и понимание влияние на АЧХ каждого элемента.
Можно использовать любую программу для расчета фильтров, где есть функция Tune для элементов.

2. Можно и такую широкодиапазонную антенну использовать, то вы должны быть уверены, что на любой
нужной вам частоте ОНА выдает в эфир примерно одинаковый уровень (допуск +/-1...2 дБ).
Или у вас должна быть калиброванная характеристика для этой антенны.

3. Это все по теории. Ваша антенна маленькая по размеру, а по формуле это расстояние минимальное.
Т.е. чем больше расстояние, тем лучше!
Но это расстояние между двумя антеннами. Расстояние до боковых препятствий должно быть больше, т.к.
будут отражения и многолучевое сложение/вычитание сигнала на приемной антенне.
Желательно, чтобы отраженные сигналы были меньше прямого сигнала на 10 дБ и более (это считаемо).

[Alexashka]

Спасибо всем за помощь, когда будут результаты или появятся еще вопросы - отпишусь