home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ham Radio 2000 / Ham Radio 2000.iso / ham2000 / antenna / yagiopt / yo.doc < prev    next >
Text File  |  1988-12-16  |  62KB  |  1,137 lines

  1.  
  2.  
  3.                   The Yagi Optimizer
  4.  
  5.  
  6.  
  7.     YO.EXE is a Yagi-Uda antenna analysis and optimization program for
  8. IBM-PC and compatible computers.  YO will analyze a Yagi hundreds of times
  9. faster than general-purpose antenna modeling programs, such as MININEC or MN.
  10. A fast Yagi model is implemented with high accuracy for forward gain and
  11. overall pattern, and good accuracy for F/B and input impedance.  The Yagi model
  12. used in YO is significantly more complex than the well-known W2PV Yagi model.
  13. YO includes an algorithm for automatically optimizing the forward gain,
  14. radiation pattern, and input impedance of a Yagi.  This algorithm
  15. simultaneously adjusts all element lengths and spacings to iteratively converge
  16. an antenna design to an optimal set of dimensions, using performance criteria
  17. and objectives which you specify.
  18.  
  19.     The Yagi analysis algorithm used in YO employs a method-of-moments
  20. solution for element currents.  It includes correction factors to prevent
  21. convergence to supergain geometries, and to more closely match the YO-computed
  22. gain and pattern to those obtained with MN.  Compared with MN, the accurate
  23. arbitrary-geometry antenna modeling program based on MININEC, YO is typically
  24. within 0.1 dB for forward gain, within a few dB for F/B, and within a couple of
  25. ohms for input impedance.  Patterns produced by YO and MN for the same Yagi
  26. usually appear nearly identical.  Occasionally, F/B differences of 10 dB or
  27. more will occur for unusual Yagis which YO computes as having all backlobes
  28. more than 30 dB down.
  29.  
  30.     The speed of the YO Yagi analysis algorithm permits several Yagi
  31. iterations per second to be performed for small Yagis (8 MHz XT with 8087).
  32. Using YO, a small beam can be completely optimized for gain, pattern, and SWR
  33. over a frequency band in just a few minutes.  For antennas having many
  34. elements, such as long-boom VHF Yagis, the optimizer may be run unattended with
  35. constraints to automatically find the best antenna -- while you sleep, if
  36. necessary.  Yagis having up to 50 elements can be modeled.
  37.  
  38.     YO will analyze a Yagi at a spot-frequency or at the low, middle, and
  39. high frequencies of a band of interest.  It will update plots on your screen of
  40. the far-field radiation patterns at each frequency while it iterates the Yagi
  41. dimensions, and will continuously display the forward gain, F/B, input
  42. impedance, and SWR.  This running graphics/alphanumeric display lets you
  43. interactively direct the optimization.  You may interrupt the optimization at
  44. any time to save the current design or to change optimization strategy.
  45.  
  46.  
  47.                  System Requirements
  48.  
  49.  
  50.     YO.EXE requires an IBM-PC or compatible computer with 384K bytes of
  51. memory.  You'll need 512K bytes if you invoke the high-resolution PLOT.EXE
  52. plotting program directly from YO.  A Color Graphics Adapter, Enhanced Graphics
  53. Adapter, or Hercules Graphics Card is necessary.  YO will run much faster if a
  54. math coprocessor chip is installed, but one is not required.  A hard disk is
  55. not necessary.  An editor or wordprocessor program is needed to create or
  56. modify Yagi files.  DOS 3.00 or later is recommended in order to avoid certain
  57. bugs in earlier DOS versions which may impact YO.
  58.  
  59.  
  60.                  Input Files
  61.  
  62.  
  63.     YO reads the geometry of a Yagi from an input text file.  The file may
  64. be in one of three formats.
  65.  
  66.     The YO file format uses an easy-to-read table for Yagi dimensions,
  67. specifies one or three analysis frequencies, and allows a separate tapering
  68. schedule to be used for each element.  YO files always have the extension .YAG.
  69.  
  70.     YO will also read files in MN format.  These files always have the
  71. extension .ANT.  You may analyze and optimize a Yagi which you have previously
  72. examined using MN.  MN-format files specify only one frequency.  The elements
  73. must not be tapered to be read correctly by YO, and they must be listed in
  74. order, starting with the reflector.  The Yagi must be aimed in the +X MN
  75. direction, but it may have any polarization.
  76.  
  77.     The last file format supported is that used by the N6BV Yagi analysis
  78. programs.  Two frequencies, the low and high band limits, are specified in the
  79. file, and independent tapering is allowed for each element.  Many antenna
  80. designs, including commercial antennas and high performance contest arrays, are
  81. available in N6BV format.
  82.  
  83.     Yagi files are always ordinary DOS text files composed of ASCII
  84. characters.  You may create your own Yagi files by using any text editor or
  85. wordprocessor.  Refer to the YO file format description given later.  If you
  86. use a wordprocessor to create Yagi files, be sure to have it generate a
  87. standard DOS text file instead of a file in wordprocessing format.  Files in
  88. wordprocessing format contain embedded control codes which will confuse YO.
  89.  
  90.  
  91.                 Output Files
  92.  
  93.  
  94.     When you exit YO, the current design will be output using one of the
  95. three file formats.  The output file format can be selected with the Other
  96. Parameters command.  The name of the output file is always OUT.YAG, OUT.ANT, or
  97. OUT.BV, depending on the format selected.  You may also save an intermediate
  98. design without quitting YO by using the Save This Design option.  The name of
  99. the first file saved is OUT1.* and the digit is incremented each time another
  100. design is saved during a YO run.  Don't forget to rename the output files
  101. before your next YO run if you want to save them, or they may be overwritten.
  102.  
  103.     When making an MN-format file YO will specify 24 analysis segments per
  104. element if possible.  The self-impedance computed by MN for dipole elements is
  105. most accurate when 24 segments are used.  If the Yagi has six or more elements,
  106. so that the MN limit of 126 pulses per antenna would be exceeded, YO will
  107. partition the available segments evenly among the elements.  Then it will
  108. allocate any leftover segments beginning with the reflector and proceeding
  109. forward along the boom.  If you want to reduce the MN analysis time you may
  110. lower the number of segments in the MN-format file by editing the file.  For
  111. MN-format files the center of the Yagi boom is put at X=0.  This facilitates
  112. studies of stacked dissimilar Yagis using MN.
  113.  
  114.  
  115.                  Before Running YO ...
  116.  
  117.  
  118.     Before running YO do the following, according to your display type:
  119.  
  120.  HGC:    The HERCULES.COM graphics driver must be loaded.  To do
  121.      this, simply enter HERCULES at a DOS prompt.  This
  122.      needs to be done only once per boot, so HERCULES may be
  123.      put in your AUTOEXEC.BAT file for convenience.
  124.  
  125.  CGA:    Load GRAFTABL and GRAPHICS once per boot (you may put
  126.      them in your AUTOEXEC.BAT file).  These are standard DOS
  127.      programs.  They will improve the CGA graphics characters
  128.      and allow you to transfer the CGA plots to your printer.
  129.  
  130.  EGA:    The EGA requires no preliminaries.
  131.  
  132.     When executed, YO automatically determines which type of graphics
  133. display is present, and then configures itself accordingly.  The graphics
  134. features of YO vary according to the display type.  For example, screen writing
  135. is visible on the CGA during plot updates because the CGA has only one graphics
  136. buffer.  For the EGA and HGC, YO composes a new screen in one graphics buffer,
  137. while the current screen is being displayed from another, and then switches the
  138. screens instantly.  This gives the illusion of motion.  The patterns appear to
  139. be objects which change shape, rather than sequences of static drawings.  Color
  140. is not used on the YO screens, but the high-resolution PLOT program will
  141. produce color plots on the EGA.
  142.  
  143.  
  144.                     Starting Up YO
  145.  
  146.  
  147.     You may specify a Yagi filename on the command line when you invoke YO,
  148. for example, YO 204SSB.  If you know the filename you want this is the quickest
  149. way to get going.  Otherwise, YO will list the *.YAG files available, and then
  150. prompt you for a filename.  If you enter <Esc> YO will terminate and return you
  151. to DOS.
  152.  
  153.     The following special command line sequence will not be interpreted as
  154. a Yagi filename specification:
  155.  
  156.              YO PRINT Filename
  157.  
  158.     For this special sequence only, YO will format and print the text file
  159. specified and then terminate.  You may use upper or lower case for the PRINT
  160. keyword.  The documentation files supplied with YO are formatted for direct
  161. viewing on your screen, allowing a quick paperless reference.  YO PRINT will
  162. add margins and pages while printing these files.
  163.  
  164.     Normally you do not need to specify a file extension or a directory for
  165. Yagi files.  If neither is specified YO will first look for the file in the
  166. current directory in YO format using the extension .YAG.  If the file is not
  167. found it then looks for the file in MN format using the extension .ANT.  If
  168. still not found it looks for the file in N6BV format using no extension.  If
  169. the file cannot be located in the current directory the whole process is
  170. repeated using the Yagi library directory (see below).
  171.  
  172.     If you specify a file extension YO looks for that exact file, in both
  173. the current and library directories.  If you specify a drive or path, YO looks
  174. for the file only in the directory specified.  You may specify an extension if
  175. necessary to resolve ambiguities, or when analyzing an N6BV file where the
  176. extension usually denotes the Yagi boom length in feet.
  177.  
  178.     After making a menu selection, <Esc> is used to return to the main
  179. menu.  It is used both for normal returns and to abort an operation.  If you
  180. have not entered anything, pressing <Esc> during a data entry operation will
  181. cancel the operation and return you to the main menu.  If the data has been
  182. typed but not entered, pressing <Esc> will enter the data, terminate the
  183. operation normally, and return you to the main menu.
  184.  
  185.     <Esc> is also used to get rid of the main menu in order to reveal the
  186. whole screen.  The menu can be brought back by pressing any key other than
  187. <Esc>, and if this key corresponds to a valid command, the command will be
  188. executed.
  189.  
  190.     For menu selections involving numerical input you may use an arrow key
  191. to enter the number and simultaneously advance to a new item.  <Enter> is used
  192. to enter a number and remain at the item selected.  This is useful for changing
  193. the value of one item repeatedly to experiment with its effect.
  194.  
  195.     When YO asks a question you may press "y" for "yes" and any other key
  196. for "no", except the <Esc> key.  <Esc> will cancel the operation and return you
  197. to the main menu.
  198.  
  199.     The numbers listed inside each of the Yagi patterns are not labeled in
  200. order to reduce screen clutter.  The numbers have the following meanings:
  201.  
  202.                 Frequency
  203.                    Forward Gain
  204.               F/B or F/Worst Backlobe
  205.                  Input Impedance
  206.                    SWR
  207.  
  208.     The Yagi count in the lower left corner is incremented each time a new
  209. Yagi evaluation is performed.  The evaluations which do not result in a pattern
  210. update are either part of the gradient computation described later, or are
  211. iteration trials which do not result in improved antenna performance.  The
  212. complete filename, including path and extension, appears in the lower right
  213. corner.
  214.  
  215.  
  216.                 Frequencies
  217.  
  218.  
  219.     YO handles either spot-frequency Yagi designs or designs intended to
  220. operate over a frequency band.  A single frequency is specified for
  221. spot-frequency designs, while low, middle, and high frequencies are specified
  222. for designs covering a band.  The middle frequency should be between the low
  223. and high frequencies, but otherwise there are no restrictions.
  224.  
  225.     In YO-format files you may specify one or three frequencies.  In N6BV
  226. files only the low and high frequencies are specified, and YO uses the
  227. geometric mean of the two as the middle frequency.  This is the way the N6BV
  228. Yagi programs treat the two frequencies.  MN-format files have only one
  229. frequency, and this is used to specify a spot-frequency by YO.
  230.  
  231.     You may add, change, or delete frequencies with the Frequency command.
  232. This command changes only the analysis frequencies; it does not rescale the
  233. beam dimensions.  You must use one or three frequencies, two are not allowed.
  234. To convert to a spot-frequency analysis enter 0 for either the low or the high
  235. frequency; YO will then set both frequencies to 0.  It takes longer for YO to
  236. iterate a design over a frequency band than at a spot-frequency.  You should
  237. always use just one frequency for spot-frequency designs to get the fastest
  238. iteration cycles.
  239.  
  240.     A Yagi may be modeled at any frequency with YO.  Frequencies of 1 GHz
  241. or more will cause frequency digits to be displayed with a leading % character,
  242. indicating screen field overflow, but otherwise YO will operate normally.
  243. Frequency fields in output files will not overflow until 10 GHz.
  244.  
  245.  
  246.              Pattern Optimization Criteria
  247.  
  248.  
  249.     YO can use the standard front-to-back power ratio (F/B) as a quality
  250. measure for Yagi patterns during automatic optimization.  A second pattern
  251. quality criterion is also available.  This is the ratio of the forward power to
  252. the total power in the rear half-plane (F/R).  Designs maximizing F/B often
  253. have large backlobes -- they are just not at 180 degrees.  When used as a
  254. pattern quality measure during automatic optimization, the F/R criterion yields
  255. antennas with better overall patterns.  This criterion prevents large lobes
  256. from appearing anywhere to the rear of the antenna, including at 180 degrees.
  257.  
  258.     YO measures the rear power by computing the radiated power every 5
  259. degrees and then summing the terms from 95 to 180 degrees.  You may select
  260. either the F/B or F/R pattern optimization criterion with the Other Parameters
  261. command.  You may choose to have either F/B or the ratio of the forward power
  262. to that of the worst backlobe displayed numerically for each frequency.  The
  263. latter display seems more appropriate when using the F/R design criterion, and
  264. it can be related directly to the patterns you see on the screen.  Try
  265. optimizing the patterns of several antennas using both the F/B and F/R methods
  266. to get a feel for the differences involved.
  267.  
  268.  
  269.                 Simple Optimization
  270.     
  271.  
  272.     You can direct YO to maximize forward gain, optimize the radiation
  273. pattern, or increase the input impedance.  The latter also reduces the SWR
  274. across a frequency band, so this operation is referred to as "minimizing the
  275. SWR" when three frequencies are specified.  For each of these objectives YO
  276. will employ the Method of Steepest Descent, an iterative optimization technique
  277. described later.  You may select one of these performance objectives, run for a
  278. while, and then select another and iterate with it.  This simple optimization
  279. mode is useful for exploring the characteristics and performance tradeoffs of a
  280. particular Yagi configuration, and in finding limiting values.  However, in
  281. general, optimizing an antenna solely using one of these criteria will not
  282. result in a satisfactory design for the following reasons:
  283.  
  284.     In general, maximum-gain antennas are characterized by very low input
  285. impedance, small SWR bandwidth, a narrow front lobe, and a high-amplitude rear
  286. lobe.  Some maximum-gain designs that YO will find will have an input impedance
  287. of only an ohm or two.  These are wholly impractical antennas, but they do
  288. serve as useful reference points when determining the amount of gain you must
  289. give up to get a realizable design.  Other maximum-gain designs having input
  290. impedances in the 5-10 ohm region, while still high-Q antennas, are quite
  291. practical for narrowband applications, such as use on the 12 meter HF band or
  292. for weak-signal work at 144.200 MHz.
  293.  
  294.     Antennas optimized for best pattern are generally good all-around
  295. antennas for general-purpose work.  They are often selected for receiving
  296. applications.  (However, in situations involving omnidirectional or random
  297. direction noise or QRM, an antenna designed for maximum gain will deliver a
  298. higher average receive S/N than any other antenna design).  Most commercial
  299. Yagis are optimized for best F/B.  Antennas designed for best pattern tend to
  300. have 1-2 dB less gain than maximum-gain designs, reasonable input impedances,
  301. broad front lobes, and low-amplitude rear lobes.  However, it is frequently the
  302. case that a small sacrifice in pattern shape will result in a worthwhile
  303. increase in forward gain, or a welcome broadening of the SWR bandwidth.  As
  304. with maximum-gain designs, you pay some price in the other performance
  305. parameters when you optimize strictly for best pattern.
  306.  
  307.     Yagis are not optimized with impedance itself as an objective.  Rather,
  308. the impedance value, or the SWR bandwidth in the case of antennas operated over
  309. a frequency band, acts as a constraining characteristic.  Some combination of
  310. gain and pattern is optimized, as long as the impedance is high enough or the
  311. SWR bandwidth is great enough.
  312.  
  313.  
  314.                Constrained Optimization
  315.  
  316.  
  317.     Because of the shortcomings of Yagis designed using simple
  318. optimization, YO includes an optimization mode where you may pick your own
  319. gain/pattern/SWR tradeoff and then optimize an antenna within the chosen
  320. constraints.  For example, you might maximize the antenna forward gain subject
  321. to the constraints that the F/B not drop below 25 dB and that the SWR across
  322. the band not rise higher than 2.  Or, you might optimize the pattern subject to
  323. the condition that the gain not fall below 6 dBd and the SWR remain less than 2
  324. across the band.  Automatic constrained optimization is a very powerful tool
  325. for arriving at a final design.  Even when using antenna modeling programs,
  326. optimizing an antenna by trial-and-error experimentation while trying to
  327. satisfy constraints can consume a great deal of time and effort.
  328.  
  329.     To get the most out of a particular Yagi you need to explore the
  330. antenna first using the unconstrained optimization mode.  This will enable you
  331. to get a feel for the potential of the antenna configuration and for the way
  332. that the various performance parameters trade off among themselves.  You may
  333. even discover a region of antenna geometry where the desired objectives tend to
  334. maximize simultaneously.  After exploring the Yagi design in this way you will
  335. be able to choose the best set of starting dimensions for constrained
  336. optimization, and a set of realistic constraint values.
  337.  
  338.     If two constraints are in effect YO will attempt to satisfy both.  If
  339. that is not possible then it will satisfy one or the other.  If that is not
  340. possible then you should set more realistic constraint values.
  341.  
  342.     When F/B is used for the pattern quality measure the pattern constraint
  343. is a minimum value of F/B.  When F/R is used the constraint is a minimum value
  344. of the ratio of the forward power to the power of the largest lobe in the rear
  345. half-plane.  The latter constraint is indicated by "Min F/L" on the constraint
  346. menu.
  347.  
  348.     The default values for the constraining variables are such that no
  349. constraints are in effect.  Use the Constraints command to change the
  350. constraint values.  Note that if you are maximizing gain the constraining value
  351. for gain is inoperative.  Similarly, while optimizing the pattern the pattern
  352. constraint has no meaning and is not in effect.
  353.  
  354.  
  355.                   Manual Optimization
  356.  
  357.  
  358.     YO provides a way for you to change the element lengths and positions
  359. individually by hand.  This is a great way to get a feel for how each element
  360. affects the overall antenna performance.  It is also useful for touching up the
  361. results of the automatic optimization, especially the pattern at the low and
  362. high frequencies.  In order to run quickly, the YO optimizer only operates at
  363. the middle frequency.  As a result the patterns at the outer frequencies are
  364. never as good as that at midband when you optimize for best pattern.  If you
  365. want an antenna with a more uniform pattern across the band you can modify the
  366. elements by hand to achieve the desired response.  In general, to broaden the
  367. response lengthen the reflector and shorten one or more directors.  For long
  368. Yagis you may manually modify the first 19 elements.
  369.  
  370.  
  371.                  Optimization Method
  372.  
  373.  
  374.     The automatic optimization procedure used by YO employs a modified
  375. Method of Steepest Descent technique.  This technique is also known as Newton's
  376. Method.  (Yagis had not yet been invented in Newton's time, so he had to make
  377. do with dipoles).
  378.  
  379.     First, each element length (and position, if enabled) is changed
  380. individually by a very small amount, with all other antenna dimensions
  381. unchanged, to calculate the sensitivity of the desired objective (gain,
  382. pattern, or impedance) to each variable.  The collection of these sensitivities
  383. is called a gradient.  The gradient amounts to an n-dimensional vector, where n
  384. is the number of elements plus element spacings, which points in the direction
  385. of maximizing the objective.  After the gradient is calculated, an iteration
  386. step is taken wherein all of the element lengths and positions are updated
  387. simultaneously along the gradient vector, each in proportion to its respective
  388. sensitivity, and all in proportion to a step size.  If the step size is not too
  389. large, after the update the new antenna will have incrementally higher
  390. performance, according to the objective selected.
  391.  
  392.     Because it takes a long time to calculate the gradient, the modified
  393. algorithm will keep iterating the lengths and positions along the same gradient
  394. vector until no further improvement is found.  A new gradient is then
  395. calculated and the process repeated.  The size of the iteration steps is
  396. controlled automatically by various internal criteria with the objective of
  397. finding the maximum value of the objective function in the smallest number of
  398. iterations.  (The step size is too small when a larger step would have improved
  399. performance more, but too large when unstable convergence occurs or the
  400. performance maximum is overshot.)  The whole process is terminated either by
  401. operator interruption or when the step size is automatically reduced many times
  402. in a row, that is, when essentially no further improvement in the objective is
  403. possible with small perturbations of the antenna dimensions.
  404.  
  405.     This optimization technique is quite efficient, locating optimal
  406. dimensions for an antenna without wild goose chases.  However, the method does
  407. not guarantee that the global optimum is found (nor does any other optimization
  408. technique, except for exhaustive search).  The global optimum is the very best
  409. set of antenna dimensions out of all possible dimensions, according to your
  410. chosen criteria of "best".  The reason that the global optimum may be missed is
  411. that the optimization algorithm may converge to a local optimum, and then
  412. terminate because immediate movement in any direction only produces worse
  413. results.
  414.  
  415.     Optimization using perturbation techniques is inherently nearsighted.
  416. If the algorithm is trying to maximize forward gain, for example, and there is
  417. a small bump in the gain curve for a certain set of element lengths and
  418. positions, it is possible that it may wind up on top of the bump rather than at
  419. the highest overall point of the whole curve.  If you imagine trying to climb
  420. to the very top of a mountain range having multiple peaks, in dense fog, you
  421. will be able to visualize the problem.
  422.  
  423.     If you believe that YO is converging to a local optimum you may vary
  424. the starting dimensions to begin the search in a different region of the
  425. performance space.  In general, converging to a local optimum is not much of a
  426. problem with Yagi antennas when using simple optimization.  However, when
  427. optimizing with constraints you are more likely to encounter this situation.
  428. The constrained optimizer tends to stop at the first set of Yagi dimensions it
  429. encounters which are just within the constraint limits.  If you have explored
  430. the Yagi design first using simple optimization you will have some idea whether
  431. a better region of the performance space exists, and therefore whether to try
  432. another set of initial dimensions.
  433.  
  434.     Automatic optimization is done at the middle frequency only.  If the
  435. optimizer were run at the low and high frequencies as well, the program would
  436. execute quite a bit more slowly.  Once you get the hang of working with YO it
  437. is pretty easy to control the response over the whole band while optimizing
  438. only at the middle frequency.  For example, you may equalize the response at
  439. the low and high frequencies by changing the location of the middle frequency,
  440. as it need not be at the center of the band.  In addition, manual changes may
  441. be made to the individual element dimensions to touch up the response at the
  442. outer frequencies.  Future versions of YO may offer the option of automatic
  443. optimization over a band.  (By its nature, the SWR constraint takes the SWR at
  444. the low and high frequencies into account.)
  445.  
  446.     To avoid terminating the optimization prematurely, YO will continue to
  447. iterate even when only very small performance improvements are being made.
  448. Occasionally this will slowly inch the design into a new region of the
  449. performance space where significant improvements become possible.  However,
  450. this situation seldom occurs, so when you are satisfied that no further
  451. improvements are possible you may press any key to interrupt the optimization
  452. and pop up the main menu.  The optimization may be restarted if you change your
  453. mind.  YO will terminate optimization itself eventually, but only after the
  454. step size has been automatically reduced many times in succession, indicating a
  455. performance maximum has been found.
  456.  
  457.     If the key used to interrupt optimization is a valid YO command key,
  458. the command will be executed immediately.  For example, you may press <Esc> to
  459. stop the optimization and also get rid of the main menu, in order to view the
  460. whole screen.
  461.  
  462.     During optimization, checks are made on the reasonableness of the Yagi
  463. dimensions.  Elements are not allowed to become shorter than 0.4 wavelengths,
  464. nor longer than 0.55 wavelengths.  No pair of elements are allowed to migrate
  465. closer than .05 wavelengths.
  466.  
  467.                 
  468.                     SWR
  469.  
  470.  
  471.     During optimization, YO computes the SWR at the low, middle, and high
  472. frequencies using a simple broadband matching network (see below).  The
  473. matching network is adjusted each iteration cycle for unity SWR at a fourth
  474. frequency, called the matching frequency.  In general this frequency is not the
  475. same as the middle frequency, although it is usually somewhere near the middle
  476. of the band.  The matching frequency itself is adjusted each iteration to make
  477. the SWR at the low and high frequencies approximately equal.  This condition
  478. minimizes the maximum SWR across the band.  The matching frequency can also be
  479. updated in a separate iterative loop by using the B command to balance the SWR
  480. at the low and high frequencies.  When you eventually construct the Yagi it
  481. should be matched for unity SWR at the matching frequency, not at the center of
  482. the band or at the middle analysis frequency, in order to achieve the maximum
  483. possible SWR bandwidth.  Note that the SWR displayed for the middle frequency
  484. will not be 1.00 unless the matching frequency is very close to the middle
  485. frequency.
  486.  
  487.     For spot-frequency designs SWR is not an important design parameter
  488. because you can always, in principle, match the antenna perfectly to any
  489. feedline.  In this case, instead of minimizing SWR, you can tell YO to raise
  490. the antenna input impedance.  This is useful for getting out of the low ohmic
  491. range where conductivity losses in the elements may significantly lower the
  492. realizable gain, or where small construction errors in a high-Q design may
  493. result in performance degradation.  YO tries to raise the input impedance in 1
  494. ohm steps.  This permits you to watch the operation proceed and then terminate
  495. it when your desired impedance is reached.  The impedance-raising loop differs
  496. from the gain and pattern maximization loops in that a new gradient is
  497. calculated every iteration cycle.  While slower, this strategy causes the
  498. design to take the straightest path to a desired impedance condition, thereby
  499. sacrificing the least gain or pattern when starting from an optimized design.
  500.  
  501.  
  502.                   Matching Networks
  503.  
  504.  
  505.     YO contains models for three fundamental matching networks, plus some
  506. variations.
  507.  
  508. 1.  Broadband Network
  509.  
  510.     The simple broadband matching network consists of a broadband
  511. transformer and a series reactance.  The transformer matches the resistive part
  512. of the Yagi input impedance to the feedline impedance, and the series reactance
  513. tunes out any residual Yagi reactance.  While you might actually construct such
  514. a network, it is mainly useful for finding the inherent bandwidth properties of
  515. the Yagi, independent of any particular reactive network which might modify the
  516. SWR bandwidth.  The transformer is modeled as being perfectly broadband in
  517. response, and the small series reactance has an insignificant effect on SWR
  518. bandwidth.  This simple matching network is used during all optimization
  519. iterations, even after another matching network has been designed, because it
  520. allows well-behaved SWR convergence during constrained optimization.
  521.  
  522. 2.  Gamma Match
  523.  
  524.     YO also contains a model for gamma matches.  A gamma matching network
  525. uses a small-diameter rod parallel to one side of the driven element.  The rod
  526. extends from the center of the element and is strapped to the element some
  527. distance down the rod.  The coax center conductor is attached to the gamma rod
  528. and the shield is connected to the center of the driven element.  A capacitor
  529. is placed in series with the gamma rod, usually at the feedpoint, to compensate
  530. for the inductance introduced by the rod.  The driven element is not broken at
  531. the center and may be attached electrically to the boom.
  532.  
  533.     The YO gamma match model uses the W7ITB equations.  You specify the
  534. gamma rod diameter and center-to-center spacing from the driven element.  YO
  535. will then calculate the required rod length and series capacitance, and will
  536. adjust the matching frequency to balance the SWR at the band edges.  The
  537. element diameter used in the gamma match equations is that of the first taper
  538. section which is longer than 1/20th of the element half-length.  This prevents
  539. a short inner taper section representing a mounting plate from being
  540. erroneously employed in the gamma match.  No correction is made if the gamma
  541. rod extends into the next taper section, and no check is made for rods which
  542. extend beyond the end of the driven element.
  543.  
  544.     Although it is not well-known by amateurs, the gamma match is capable
  545. of compensating for the input impedance variation of a Yagi across a frequency
  546. band.  You may take a narrowband high-performance Yagi design and flatten out
  547. the SWR over a wide band by using a carefully designed gamma match.  Because
  548. the operational bandwidth of Yagis is typically limited by their SWR bandwidth,
  549. rather than by their gain or pattern bandwidth, this is a very useful property
  550. of the gamma match, not shared by other matching networks in common use.  The
  551. drawback of a compensating gamma match is that it usually requires a long rod.
  552. This makes it more sensitive to geometry changes caused by mechanical flexing
  553. of the element and matching assembly.
  554.  
  555. 3.  T Match
  556.  
  557.     A T match is a balanced double-sided gamma match which is fed by
  558. connecting a balanced transmission line (or coax through a balun) between the
  559. two gamma rods ends near the boom.  Two series capacitors are used to tune out
  560. the rod reactance.  You can design a T match with YO by using the gamma match
  561. model and specifying half the actual feedline impedance.  The rod length and
  562. capacitance calculated should be applied each side of the driven element.
  563.  
  564. 4.  Hairpin Match
  565.  
  566.     YO also contains a model for hairpin matches.  The hairpin match uses a
  567. shunt inductance across the split driven element feedpoint to raise the
  568. resistive part of the Yagi input impedance to that of the feedline.  The driven
  569. element is then shortened from its resonant length to compensate for the added
  570. inductive reactance, and the system is fed with coax through a balun.  The
  571. inductance can be provided by a coil, by a loop composed of stiff wire or rod,
  572. or by a shorted transmission line consisting of two parallel rods.  YO will
  573. compute the inductance required, and for the transmission line inductor, will
  574. calculate the distance to the shorting bar.  You specify the hairpin rod
  575. diameter and spacing between rods.  YO then iteratively modifies the driven
  576. element length and the matching frequency to obtain unity SWR at the matching
  577. frequency and equal SWR at the low and high frequencies.
  578.  
  579.     Hairpin matches on commercial Yagis use wide spacing between the
  580. hairpin rods.  For the small values of inductance normally required the
  581. distance to the shorting bar is on the order of the rod spacing.  This
  582. geometry, which amounts to a rectangular loop, is not well-modeled by a shorted
  583. transmission line.  For this kind of hairpin you should expect to require a
  584. longer distance to the shorting bar than indicated by the transmission line
  585. model.  However, the values calculated by YO for inductance and driven element
  586. length are accurate for all inductor geometries.  The inductance value is
  587. displayed for cases where it is more convenient to use a lumped inductor
  588. directly across the feedpoint rather than a loop or transmission line.  Future
  589. versions of YO may contain a separate model for stubby hairpins.
  590.  
  591.     The hairpin match will not compensate for Yagi input impedance
  592. variations as will the gamma match, but it will not significantly narrow the
  593. inherent bandwidth of the Yagi either.  Hairpin matches are favored by those
  594. troubled by the unbalanced nature of a gamma match, and by the extra mechanical
  595. components involved in a balanced T match.  However, unlike these systems, the
  596. hairpin match requires a split driven element which must be insulated from the
  597. boom.
  598.  
  599. 5.  Beta Match
  600.  
  601.     The beta match is Hy-Gain's version of the hairpin match.  It uses two
  602. rods which straddle the boom, and a shorting bar across the rods which also
  603. electrically connects the rods to the boom.  The presence of the boom has a
  604. negligible effect on the inductance of the hairpin, so the beta match is
  605. electrically identical to a conventional hairpin match.
  606.  
  607.     Keep in mind that the broadband matching network is used during all
  608. optimization iterations.  When doing optimization with an SWR constraint, you
  609. should set the SWR constraint value according to the matching network you
  610. eventually intend to use.  For example, if you intend to use an
  611. SWR-compensating gamma match, you might choose an SWR constraint of 4, knowing
  612. that it is easy to design a noncritical gamma match which will reduce this SWR
  613. to well below 2.  Conversely, the hairpin match will not compensate for SWR
  614. variations, so you should set the constraint to your ultimate SWR limit.
  615.  
  616.     The matching network menu operates like a spreadsheet.  You may reenter
  617. a network parameter and YO will immediately recalculate the network dimensions
  618. and the SWR at all frequencies.  You may use this feature to interactively
  619. design a matching network, or to explore the impedance-compensating properties
  620. of gamma matches.  You should try various driven element lengths when designing
  621. gamma matches.  The different Yagi input reactances which result will enable
  622. additional gamma match geometries to become realizable designs.
  623.  
  624.     Occasionally a Yagi may exhibit an unusual input impedance variation
  625. with frequency which inhibits convergence of the SWR balancing operation during
  626. gamma and hairpin match design.  If this occurs simply press any key to
  627. terminate the balancing operation.
  628.  
  629.  
  630.                 Driven Element Length
  631.  
  632.  
  633.     The gain and pattern of a Yagi are not significantly affected by the
  634. length of the driven element, so this length is not changed by the YO
  635. optimization algorithm.  YO modifies the driven element length only during
  636. adjustment of the hairpin match.  You may change the driven element length
  637. manually when designing a gamma match to vary the input impedance seen by the
  638. matching network, permitting different gamma dimensions to be used.  You may
  639. also change the driven element length to accomodate a matching network not
  640. modeled by YO.
  641.  
  642.     One interesting matching scheme involves lengthening the driven element
  643. until the real part of the Yagi input impedance is 50 ohms.  Then a series
  644. capacitor is added to tune out the inductive reactance caused by the long
  645. driven element.  In addition to simplicity, this matching scheme has the
  646. advantage that the higher input impedance results in a somewhat broader SWR
  647. bandwidth, without resorting to an impedance-compensating gamma match.
  648.  
  649.  
  650.                  Element Tapering
  651.  
  652.  
  653.     Yagi modeling algorithms internally work with cylindrical elements
  654. having a uniform diameter.  A tapering algorithm is necessary to convert from
  655. real antennas using tapered telescoping tubing to the cylindrical (monotaper)
  656. equivalent.  Generally the monotaper length is chosen such that the monotaper
  657. dipole exhibits the same reactance as that of the tapered element at the
  658. central design frequency.  Tapering can greatly affect the reactance of a Yagi
  659. element, and therefore can have a substantial effect on antenna performance.
  660. Tapered elements must be physically longer than their monotaper equivalents to
  661. exhibit the same reactance (for some tapers, much longer).  Tapering must be
  662. accurately modeled to realistically characterize HF Yagis.
  663.  
  664.     YO contains two tapering algorithms.  One is the W2PV tapering
  665. algorithm, from the ARRL Yagi Antenna Design book and the most recent edition
  666. of the ARRL Antenna Book.  This algorithm has been widely used for Yagis and
  667. generally gives good results.  However, a careful study using MN of many
  668. different tapered dipoles and their W2PV-derived monotaper equivalents showed
  669. that often the computed reactance values of the dipoles really were not very
  670. close.  In addition, the reactance values diverged rapidly with frequency
  671. excursion from the central design frequency.
  672.  
  673.     YO contains a second tapering algorithm designed to correct these
  674. shortcomings.  This algorithm is a modified version of the W2PV.  The modified
  675. algorithm yields monotaper equivalent dipoles whose computed reactances are
  676. much closer to those computed for the original tapered elements.  For some
  677. taper schedules the resulting difference in predicted Yagi performance is
  678. dramatic.
  679.  
  680.     In addition, the new tapering algorithm computes the diameter of the
  681. monotaper equivalent in such a way that its reactance and that of the original
  682. tapered element match over a wide frequency band, not just at a single
  683. frequency.  Effectively, the Q of the monotaper equivalent dipole is made equal
  684. to that of the original tapered element.  Using the original W2PV algorithm,
  685. the monotaper equivalent diameter ("standard diameter") is chosen variously as
  686. 7/8", as the middle taper diameter, or in some implementations as the average
  687. diameter of the taper sections.  Such equivalent diameters are approximately
  688. correct for many taper schedules in common use.  In addition, for
  689. spot-frequency designs the equivalent diameter can be chosen arbitrarily
  690. without introducing error.  However, to accurately model Yagi performance over
  691. a frequency band, either the equivalent diameters must be accurately
  692. represented, or else the taper conversion must be completely redone at each
  693. frequency analyzed.  Reactance errors in the element models away from the
  694. central design frequency can give a misleading indication of antenna
  695. performance at the band edges.
  696.  
  697.     The new tapering algorithm is the default for YO.  To experiment with
  698. the original W2PV tapering algorithm use the Other Parameters command.  The
  699. standard diameter used with the YO implementation of the original W2PV tapering
  700. algorithm is the average diameter of the taper sections, where the diameter
  701. contribution of each section is weighted by the length of the section.  This
  702. method avoids problems introduced by very short taper sections which represent
  703. element mounting plates.  The maximum number of taper sections is seven.
  704.  
  705.     YO will output the current design using the current taper schedule, for
  706. YO and N6BV output file formats.  For output files in MN format the equivalent
  707. monotaper lengths are always output directly, without tapering.  When the
  708. output file is written, the length of the outermost taper section (the element
  709. tip) is adjusted to reflect the current antenna design, while the inner
  710. sections remain as specified in the taper schedule.  It is possible for an
  711. element to acquire a negative tip length if it gets shortened enough during
  712. optimization.  To allow you to exit YO quickly, this condition is not brought
  713. to your attention as the output file is written.  An error will be generated
  714. later if YO tries to read such a file.  The error will also be caught if you
  715. try to construct the antenna.  Not many hardware stores stock tubing in
  716. negative lengths these days.
  717.  
  718.  
  719.               Element Mounting Brackets
  720.  
  721.  
  722.     A conductive element-to-boom mounting bracket lowers the inductance of
  723. an element in the vicinity of the bracket, raising the element resonant
  724. frequency.  This effect may be modeled by increasing the diameter of the
  725. element where it passes over the bracket.  The amount of the increase depends
  726. in a complicated way on the geometry of the bracket and its proximity to the
  727. element.  The Mushiake-Uda equations are used to model this effect for one
  728. common type of mounting bracket, the flat rectangular mounting plate.
  729.  
  730.     The mounting bracket model is selected with the [ or ] keys.  After you
  731. specify the plate geometry, YO will calculate the length and diameter of a new
  732. inner taper section which will be added to the taper schedule.  The new section
  733. has a diameter which is equivalent electrically to the combination of the
  734. original element and the mounting plate.  The length of the section is the same
  735. as the half-length of the mounting plate.
  736.  
  737.     When you return to the main menu all elements of the current Yagi
  738. design will be updated with the new taper section, and it will appear in the YO
  739. output files.  The original input file is not modified.  To permanently recover
  740. the mounting plate correction simply copy the output file onto your original
  741. input file.  If your Yagi uses more than one size of mounting plate you should
  742. use YO to calculate the dimensions of the equivalent taper sections and then
  743. add them by hand to your Yagi file.  Don't forget to shorten the original inner
  744. taper section by the length of the new section added, as the mounting plate
  745. does not alter the total length of tubing in the Yagi.
  746.  
  747.     If YO finds that the existing inner taper section is very short (less
  748. than 1/20th of the element half-length), it assumes that this section already
  749. represents a mounting plate correction.  Additional mounting plate computations
  750. will modify this section, and not cause a new section to be added.  If you are
  751. using a very short inner taper section of tubing for mechanical reinforcement
  752. of the element, rather than to represent a mounting plate correction, you
  753. should use YO to calculate any mounting plate corrections and then add them by
  754. hand to the Yagi file.  Otherwise, YO will substitute mounting plate
  755. corrections for your reinforcement section.
  756.  
  757.     If you enter zero for the plate width, length, or thickness, so that YO
  758. lists "None" for the equivalent taper, when you return to the main menu any
  759. existing very short inner taper section will be removed from the taper
  760. schedule.
  761.  
  762.     The width of the mounting plate is its dimension along the boom, and
  763. the length is its dimension along the element.  Enter the dimensions of the
  764. whole plate, even though YO uses half-lengths for element dimensions.  The
  765. element-plate distance is the closest distance between the element and mounting
  766. plate.  If U-bolt saddles are not used then this distance is 0.
  767.  
  768.     The element dimensions used during on-screen mounting plate
  769. calculations are those of the driven element.  However, when YO adds the new
  770. taper section to the current design, the correction is recalculated for each
  771. individual element to ensure that the correct element diameter is used.
  772.  
  773.     The element mounting method should always be taken into account when
  774. modeling Yagis.  Large mounting plates can significantly affect the frequency
  775. response of a Yagi, moving the desired response completely out of a band in
  776. extreme cases.   Small mounting plates can upset a carefully optimized F/B at a
  777. spot frequency.  However, some mounting methods which use very small mounting
  778. hardware require no correction factor.  One such method is that used by
  779. Cushcraft for their smaller HF beams.  This method employs a single U-bolt and
  780. a small saddle which fits between the boom and element; no mounting plate is
  781. used.  This mounting method should have a negligible effect on element
  782. resonance.  Other element mounting arrangements are not well-modeled by a
  783. simple flat plate.  These include the Hy-Gain clamping mount which surrounds
  784. the element and effectively passes it through the boom, and the Wilson
  785. right-angle bracket mount.  More information on element mounting correction can
  786. be found in the ARRL Yagi Antenna Design book.
  787.  
  788.  
  789.               Frequency and Taper Scaling
  790.  
  791.  
  792.     YO contains a scaling routine permitting any Yagi design to be
  793. translated to a new frequency while maintaining essentially the same
  794. performance characteristics.  This provides an easy way to replicate a favorite
  795. Yagi design on a new band without having to design an entirely new antenna.
  796. The taper schedule may be completely different at the new frequency.  YO will
  797. take everything into account, generating a set of dimensions for a Yagi having
  798. electrical performance nearly identical to that of the original antenna.
  799.  
  800.     Taper modifications may also be made in the absence of any frequency
  801. scaling.  This is useful when experimenting with different tubing diameters to
  802. determine the effect on bandwidth characteristics.  It is also useful in
  803. generating an equivalent electrical design for new mechanical parameters.  For
  804. example, you might use the taper scaling feature if you come across a bargain
  805. hamfest beam having good aluminum but unusual tapering and unknown electrical
  806. design.  You could replicate your favorite Yagi design onto this beam by taper
  807. scaling, as long as the boom is long enough and the element positions are
  808. adjustable (if they aren't you can always reoptimize).
  809.  
  810.     Although the YO scaling feature can virtually duplicate the performance
  811. of an existing Yagi at a new spot-frequency, the duplication will not be exact
  812. across a new frequency band unless the diameters of the monotaper equivalent
  813. elements happen to scale in exact proportion with frequency.  This is seldom
  814. the case because practical mechanical considerations or tubing material on hand
  815. normally dictate element diameters.  In addition, the two bands may not have
  816. the same percentage bandwidth.  Therefore, after frequency scaling you should
  817. check the performance of the Yagi over the new band of interest.  Usually the
  818. unmodified performance of scaled antennas is entirely satisfactory.  If not,
  819. the new design can be used as the starting point for a quick reoptimization.
  820.  
  821.     The frequency and taper scaling algorithm used by YO does not rely on a
  822. simple polynomial approximation for element reactance as does the W2PV scaling
  823. technique.  Instead, the method-of-moments algorithm used to compute
  824. self-impedance during normal YO Yagi analysis is invoked iteratively for each
  825. element while the tip lengths are adjusted.  The adjustment loop is terminated
  826. when the reactance of the new element matches that of the original element to
  827. within 0.1 ohm.
  828.  
  829.     The YO and N6BV file formats permit each element to have a completely
  830. different taper schedule.  This is very handy when building a Yagi using
  831. elements obtained from a variety of old antennas.  However, to keep things
  832. simple, during taper scaling YO will apply only one new taper schedule to scale
  833. all elements.
  834.  
  835.     The new taper schedule is entered by selecting Tapering/Scaling from
  836. the main menu.  Simply enter the new taper diameters, separated by spaces, on
  837. the Diameters line.  Then enter the new taper lengths on the Lengths line.  The
  838. length of the last taper section, which varies among the elements and is
  839. indicated by [var] for the current schedule, need not be entered.  YO will
  840. compute this length for each element according to the new schedule.  The set of
  841. dimensions listed for reference as the current taper schedule are those of the
  842. driven element.  If you wish to use the listed diameters or lengths for the new
  843. schedule (for all elements) just press <Enter> on the Diameters or Lengths
  844. line.  This is handy when frequency-scaling a Yagi within a band.
  845.  
  846.     If you press <Esc> when prompted for the new diameters you will exit
  847. Tapering/Scaling.  Use this to examine the current taper schedule without
  848. making any changes.  Once you have specified the diameters you are committed to
  849. a taper scaling operation, and entering <Esc> on the Lengths line will complete
  850. the calculations rather than aborting.  If YO finds that the taper lengths
  851. specified result in an element tip having a negative length, you are prompted
  852. to reenter the lengths.
  853.  
  854.     The tapering algorithm selected (W2PV or modified W2PV) will affect the
  855. results during taper or frequency scaling.  Select the algorithm you prefer
  856. before beginning any scaling operations.
  857.  
  858.  
  859.                   Two-Element Yagis
  860.  
  861.  
  862.     YO expects every Yagi to have a reflector element.  Two-element Yagis
  863. having a driven element and a director pose a special problem.  These antennas
  864. can be modeled by placing a dummy reflector a great distance away from the two
  865. active elements.  This arrangement will satisfy YO while leaving the response
  866. of the two-element array unaffected.
  867.  
  868.  
  869.                 Pattern Plots
  870.  
  871.  
  872.     The plots displayed on the screen by YO during optimization use the
  873. standard ARRL log dB antenna polar plotting scale.  Half-scale represents about
  874. 12 dB down and quarter-scale is about 24 dB down.  Yagis plotted with this
  875. scale produce familiar beam shapes which may be compared with those in ARRL
  876. antenna publications and QST articles.  Scale markings are not shown in order
  877. to reduce screen clutter.  Yagi response is computed every 5 degrees and these
  878. points are connected with straight lines in the plots.  The slight asymmetry in
  879. the patterns near the polar centers is due to inherent inaccuracies in the
  880. Microsoft plotting routines.
  881.  
  882.     You may also plot the mid-frequency pattern in high resolution with the
  883. H command.  This invokes PLOT.EXE, a general-purpose antenna pattern plotting
  884. program.  PLOT produces annotated polar and rectangular plots with a variety of
  885. display options.  The patterns are generated every 1 degree for Yagis having 15
  886. elements or more, and every 2 degrees for smaller antennas.  You may do a
  887. switched-overlay comparison of two Yagis using the instant plot comparison
  888. feature in PLOT (unless you have a CGA screen).  This feature can reveal subtle
  889. differences between Yagis which would otherwise go unnoticed.
  890.  
  891.     When PLOT is invoked from YO, a plot file is generated with the same
  892. root name as that of the Yagi file, but with the extension .PLT.  Later, after
  893. quitting YO, you may execute PLOT by itself to view and compare the plot files
  894. you have generated.  PLOT uses its own highly accurate drawing routines to
  895. avoid the plotting errors inherent in the Microsoft routines.  The PLOT drawing
  896. routines are not used by YO because they are slower.  See PLOT.DOC for more
  897. information on PLOT.
  898.  
  899.  
  900.                 Other Parameters
  901.  
  902.  
  903.     The Other Parameters menu selection allows you to control some
  904. additional aspects of YO.
  905.  
  906.     If you change the tapering algorithm, and if the Yagi is not a
  907. monotaper design, when you exit Other Parameters you will asked whether the
  908. Yagi file should be reread using the new tapering algorithm.  The current
  909. design will be overwritten if the file is reread.  To save the current design
  910. first, press <Esc> to cancel the question, and then select Save This Design.
  911.  
  912.     When you select fixed element positions only the element lengths are
  913. varied during automatic optimization.  This is useful for optimizing antennas
  914. whose element positions cannot be changed due to mechanical constraints, such
  915. as through-the-boom mounting.  It is also useful when you know that the element
  916. positions are approximately correct, and you want the optimization to run
  917. faster.  The gradient computations execute twice as fast when the element
  918. positions are fixed.
  919.  
  920.     If you choose not to allow a longer boom, YO will monitor the position
  921. of the last director during optimization.  It will allow this element to
  922. migrate closer to the reflector than the initial design distance, but not
  923. farther away.  The position of the reflector is not varied during optimization,
  924. as it is the reference point for the whole array.  The boom length limit is
  925. updated if you lengthen the boom manually by moving the reflector or the last
  926. director.
  927.  
  928.     The numerical display selection controls the number displayed on the
  929. third line inside each plot.  This number represents pattern quality.
  930.  
  931.     If you select vertical polarization the H-plane pattern is used instead
  932. of the E-plane pattern.  A dot is placed at the plot origin for reference.  The
  933. angular range for the F/R calculation remains 95 to 180 degrees for vertically
  934. polarized antennas, even though you do not get a free null at 90 degrees in the
  935. H-plane as you do in the E-plane.
  936.  
  937.     If you select Save These Settings a file named YO.PAR is written to the
  938. current directory when you return to the main menu.  Codes for the Other
  939. Parameters settings are placed in YO.PAR.  When YO begins execution, it checks
  940. for YO.PAR, and if it exists, the codes are read and the Other Parameters are
  941. set accordingly.  You can use this feature to customize the default setting for
  942. each of the Other Parameters.
  943.  
  944.  
  945.             Making a Hardcopy of the Screen
  946.  
  947.  
  948.     You may print the screen if you have a dot matrix printer with
  949. Epson-compatible graphics.  On 84-key keyboards press <Shift><PrtSc>.  For
  950. other keyboards press <Shift><F10> instead.  For the EGA and HGC, if you start
  951. a screen printout at the top of the page, a second printout may be put on the
  952. same page without any manual realignment of the printhead.  YO does not respond
  953. to <PrtSc> or <F10> for the CGA, or perform any printing function.  Instead,
  954. DOS will intercept <Shift><PrtSc> and print your plot if the DOS program
  955. GRAPHICS is loaded before starting YO.  Polar plots will come out somewhat
  956. elliptical on paper, especially for the EGA.  The EGA ellipticity will be
  957. reduced in future versions of YO (and PLOT), and support for 24-pin printers
  958. will be added as well.
  959.  
  960.  
  961.                 DOS Environment Space
  962.  
  963.  
  964.     DOS provides a convenient way for you to specify configuration
  965. information to YO and to PLOT.  The DOS SET command places information into the
  966. DOS Environment Space in memory, where it can be retrieved later by a program.
  967. SET commands can be put into your AUTOEXEC.BAT file and they will be
  968. automatically executed every time you boot the computer.
  969.  
  970.     You may see what is currently in the DOS Environment Space by typing
  971. SET.  You may eliminate an individual parameter by typing SET [parameter]=.
  972.  
  973.     There are several SET parameters used by YO and PLOT:
  974.  
  975. 1. Library Directories
  976.  
  977.     When you accumulate many Yagi and plot files it is nice to have
  978. separate directories for them, so that the current directory doesn't get so
  979. cluttered.  You might use the current directory for Yagi experiments, saving
  980. optimized Yagi files and their plots elsewhere.  You can tell YO and PLOT to
  981. automatically reference other directories with SET commands.  One directory can
  982. be set up for Yagi files and another for plot files.  These libraries are used
  983. only for loading files; when YO creates a plot file or an output file it always
  984. writes it to the current directory.
  985.  
  986.     If your Yagi library is in the subdirectory YAGIS and your plot library
  987. is in PLOTS then do the following:
  988.  
  989.                 SET YAGLIB=YAGIS
  990.                 SET PLTLIB=PLOTS
  991.  
  992.     You may specify a drive and path for the directories if necessary.
  993. When this library facility is used YO and PLOT will list available files both
  994. in the current directory and in the appropriate library directory.  To specify
  995. a file from the library directory you only need to enter the filename.
  996.  
  997.     YO and PLOT always search the current directory first.  If you need to
  998. force the program to use the library (when the same filename appears in the
  999. current directory) just specify the complete path and filename.
  1000.  
  1001.     If you are using a dual floppy disk system you can put your Yagi
  1002. library and plot library on a second disk drive.  This will give you plenty of
  1003. working space on your main drive and still allow access to the library files.
  1004.  
  1005. 2. Reference dB
  1006.  
  1007.     To cause YO and PLOT to display gain figures in dBi rather than dBd do
  1008. the following:
  1009.  
  1010.                 SET DB=dBi
  1011.  
  1012.     You may use any combination of upper or lower case for the three dBi
  1013. letters.  Gains in dBd are referenced to the peak gain of a half-wave dipole in
  1014. free space.  This is common for amateur antennas and is the YO default.  Gains
  1015. in dBi are referenced to an isotropic antenna in free space, which is an
  1016. antenna that radiates equally in all directions.  A dipole has 2.15 dB gain
  1017. over an isotropic antenna, so YO converts from one gain reference to the other
  1018. by adding or subtracting 2.15 dB.
  1019.  
  1020. 3.  Location of COMMAND.COM
  1021.  
  1022.     YO needs to have access to the DOS command interpreter COMMAND.COM in
  1023. order to list Yagi files and to call PLOT.  PLOT needs COMMAND.COM to list plot
  1024. files.  Normally the DOS Environment Space will contain the location of
  1025. COMMAND.COM.  If it doesn't then you should do the following:
  1026.  
  1027.             SET COMSPEC=Drive:\COMMAND.COM
  1028.  
  1029. where Drive indicates the disk drive whose root directory contains COMMAND.COM
  1030. while YO is executing.  If you are using a single floppy disk system you must
  1031. copy COMMAND.COM from your DOS system disk onto the YO disk, or use a RAMDISK.
  1032.  
  1033.  
  1034.                 YO File Format
  1035.  
  1036.  
  1037.     Here is an example of a beam using the YO file format.  You may include
  1038. descriptive text at the end of any Yagi file, after all of the essential
  1039. information.  The elements are always specified from the rear of the beam first
  1040. (R, DE, D1, D2, etc.), and element half-lengths must be used, i.e., from the
  1041. center of the boom to the element tip, not tip to tip.
  1042.  
  1043.  
  1044.  K7HYR's Max Gain Yagi
  1045.  24.890  24.940  24.990  MHz
  1046.  4 elements, inches
  1047.              1.617     1.250     1.125     0.875 
  1048.    0.000     2.938    15.062    66.000    33.305 
  1049.  124.000     2.938    15.062    66.000    28.248 
  1050.  248.000     2.938    15.062    66.000    26.815 
  1051.  372.000     2.938    15.062    66.000    28.313 
  1052.  
  1053.  
  1054.     The first line is a title for the antenna which will be displayed at
  1055. the bottom of the YO screen.  The title may be up to 80 characters long, but
  1056. very long titles will be truncated when displayed.
  1057.  
  1058.     The second line consists of 1 or 3 analysis frequencies.  You may also
  1059. use Hz, KHz, or GHz.  If no frequency units are specified then MHz is assumed.
  1060.  
  1061.     The third line gives the number of elements and the dimension units.
  1062. You may use feet, meters, centimeters, or millimeters as well as inches.  The
  1063. spelling of these keywords must be exact.
  1064.  
  1065.     The next line lists the taper diameters, starting with those closest to
  1066. the boom.  If you use tabs to separate the numbers, including an initial tab as
  1067. illustrated, the taper diameters will line up with the taper lengths which
  1068. follow.  The maximum number of taper sections is seven.  The first taper
  1069. section of this antenna represents the mounting plates.
  1070.  
  1071.     The remaining lines list the element position followed by the taper
  1072. lengths, beginning with the taper closest to the boom.  The elements positions
  1073. do not need to begin at 0, but positions, not spacings, must be used.
  1074.  
  1075.     You may use any combination of spaces, commas, and tabs as separators,
  1076. and any combination of upper and lower case letters for the keywords.
  1077.  
  1078.     The example above uses the same taper schedule for all elements.  Here
  1079. is a Yagi which uses a monotaper (single diameter) for the driven element.
  1080. Three taper diameter lines are used, the last specified remaining in effect
  1081. until a new one is encountered:
  1082.  
  1083.  
  1084.  N2FB 6 el 20m, NCJ Jan. 86
  1085.  14.000   14.174   14.350
  1086.  6 Elements, Inches
  1087.           1.250     1.125     1.000
  1088.  0.000      18.000    54.000   138.970
  1089.           1.000
  1090.  86.380    196.578
  1091.           1.250     1.125     1.000
  1092.  164.090    18.000    54.000   126.640
  1093.  321.590    18.000    54.000   121.950
  1094.  464.450    18.000    54.000   121.900
  1095.  643.990    18.000    54.000   113.520
  1096.  
  1097.  
  1098.     You may include taper lengths of zero for convenience.  The following
  1099. file is equivalent to the file above, but is easier to read:
  1100.  
  1101.  
  1102.  N2FB 6 el 20m, NCJ Jan. 68          
  1103.  14.000   14.174   14.350          
  1104.  6 Elements, Inches              
  1105.              1.250     1.125     1.000     
  1106.    0.000    18.000    54.000   138.970
  1107.   86.380     0         0       196.578
  1108.  164.090    18.000    54.000   126.640
  1109.  321.590    18.000    54.000   121.950
  1110.  464.450    18.000    54.000   121.900
  1111.  643.990    18.000    54.000   113.520
  1112.  
  1113.  
  1114.     If the last taper section has zero length for an element (because the
  1115. tubing size is used only with other elements) you may omit the trailing zero
  1116. altogether.  The following Yagi has a 0.5 inch diameter tip for the reflector
  1117. only:
  1118.  
  1119.  
  1120.  Cushcraft 12-4CD
  1121.  24.94 MHz
  1122.  4 elements, inches
  1123.      .875    .75    .625    .5
  1124.  0    25    45    45    6
  1125.  67.625    25    45    45
  1126.  115    25    45    42.5
  1127.  210    25    29    44
  1128.  
  1129.  
  1130.     Any of the dimensions may have one of the following symbols appended to
  1131. it to use a different length unit than that specified on the number-of-elements
  1132. line.  Don't leave a space between the number and the unit abbreviation.  This
  1133. feature allows you to use feet for the taper lengths and inches for the taper
  1134. diameters, for example.  Here are the abbreviations:
  1135.  
  1136.     ft   '   in   "   m   cm   mm
  1137.