Антенны типа "Волновой канал" давно представляют для меня интерес.
В данном материале напишу про сборку своего варианта антенны: о выборе диапазона, материалов, настройке и использовании.
Проект такой антенны родился из просмотра материалов про антенны "бедных радиолюбителей", также "веревочных Яги":
1) Хороший материал с расчетами:
Огородно-полевая антенна (Блог Гоши Радиста)
2) Несимметричная Яги из проволоки:
Несимметричная проволочная Яги. Форум qrz-e.ru RZ9CJ
3) Направленная вертикальная Яги из проволоки:
Носимая направленная лёгкая КВ антенна UA6HJQ
2 и 3 варианты мне не подошли, из-за сложности с вращением данных антенн. По большему счету данные антенны для ориентации в одном направлении стационарно.
1 вариант - использовать удочки и закрепленные на них проводники под мой проект подходит больше, т.к. есть реальная возможность оперативной ориентации антенны.
Для антенны "Волновой канал" на 20 М диапазон необходимы плечи (удочки) длиной 5-6 метров. Цена каждого плеча в таком случае около 1000 р (2017 г.). А не выгоднее ли просто купить алюминиевые трубки в строительном магазине и составить из них плечи антенны?
С этим я и отправился на сайт, а затем в магазин Leroy Merlin.
Первая карта деталей для сборки выглядит следующим образом:
На карте показаны предполагаемые элементы антенны и крепежи. В трубках выполняются крест накрест пропилы, а фиксация хомутами стяжками. Сами трубки лежат на уголках-носителях. В качестве траверсы - штанга из алюминия для одежды. Носители крепятся к траверсе водопроводными прорезиненными хомутами. Единственная сложность - найти U-образные болты для фиксации труб к уголковым носителям. В магазине http://moskrep.ru/ (МОСКРЕП)
они называются Болт оц. U-образный UBZ 1/2 M6, единственное место, где можно нормально их купить.
В дальнейшем схема антенны упростилась, для директора используется одна труба на носителе, а с краев вставляются плечи.
Фото основы антенны: Траверса, носители, трубки в разобранном виде.
Фото начала сборки: Траверса, носители, первые сегменты плеч
Узел подключения кабеля к вибратору:
Еще фото. Сверху первая труба "Директора"
Ранее у меня были идеи о сборке 3 элементного волнового канала, но в итоге, из-за дополнительных вопросов с настройкой, а также креплением и подъемом более массивной конструкции остановился на 2-х элементах.
Двухэлементная антенна строится по формуле: "Вибратор" + "Директор", как наиболее оптимальный вариант.
(см. книги: Ротхаммель, И.Гончаренко)
Ультракороткий Бум (траверса) всего 2 метра (точнее 1.94 м).
Диапазон 20М выбрал потому что:
- почти всегда работает;
- почти у всех есть антенны на этот диапазон;
- еще доступные габариты (размах около 10 метров).
К слову сказать, данная антенна допускает работу на 17М, 15М, 12М, 10М при изменении длины плеч.
Сводка по закупке деталей для антенны: (2016 г)
т.е. из металла она получилась не дороже, чем из удочек. Масса около 5.5 кг.
Предварительные расчеты антенны в МАННА представлены в таблице:
Для 20М:
Важно отметить, что с моим комплектом трубок
Максимальная длина директора = 10.8 М;
Максимальная длина вибратора = 11.2 М;
Максимальная длина директора без крайних секций= 9.2 М;
Максимальная длина вибратора без крайних секций = 7.6 М;
т.е. для построения антенны "Рефлектор+Вибратор" уже не хватает длины, т.к.
нужно около 11.8 м для высоты подвеса 7.5 м и частоты 14.2 МГц.
Схема плечей антенны:
По схеме удобно прикидывать, как меняются размеры при добавлении или удалении сегментов. Также отмечу, что для двухметровых трубок рабочая длина 1.8 метра, для однометровых - 0.9 метра.
Расчеты антенны в МАННА для 17М, 15М, 12М, 10М: представлены в таблице:
При сборке антенны на местности первым делу уточняю высоту подвеса антенны - получилось 4 метра. Да, немного, но что имеем с тем и работаем. Ввожу новые данные для антенны в ММАНА (центральная частота 14.050 МГц)
И получаю для вибратора длину 10.8 метров, для директора длину 9.76 метров.
КСВ по уровню 1.5 достигается в полосе 300 кГц (почти полный охват диапазона)
Данная модель упрощена - трубки имеют постоянный диаметр 14 мм, траверса отсутствует, нет прогиба трубок под собственной тяжестью. Но что если мы рассчитаем более точную модель, с учетом этих параметров? Добавим изменение радиуса трубки 16-14-12-10 мм, траверсу и изгиб (края антенны ниже траверсы на 40 см).
При неизменных длинах плеч антенны получим:
Выросло активное сопротивление до 80 Ом, ухудшилось F/B на 2 дБ.
КСВ по уровню 1.5 сузилось до 200 кГц, а центральная частота ушла выше до 14.3 МГц!:
Лечение проводим удлинением элементов антенны:
Для вибратора длина 11 метров, для директора длина 9.88 метров!
На картинке показана траверса,
т.к. она изолирована от плечей волнового канала, ее влияние незначительно.
Активное сопротивление 53 Ом, F/B около 6 дБ. Да, немного, но и высота подвеса антенны небольшая. При этом согласование я хочу получить конструктивное, т.е. меняя только геометрию антенны, а это не будет оптимальным вариантом по критериям Ga и F/B.
КСВ по уровню 1.5 на полосе 280 кГц, центральная частота около 14.050 МГц.
Практическая настройка антенны свелась к операциям поднимания/опускания и коррекции длин плечей антенны. Расстояние между Вибратором и Директором в небольших пределах не сильно изменяет настройку антенны, а уменьшение даже до расстояния 1.5 м снижает F/B на 2 дБ, а усиление почти на 1 дБ, при этом активное сопротивление растет, а реактивное уменьшается (в отрицательные значения), зенитный угол растет (плохо).
Важно помнить, увеличение директора снижает активное сопротивление антенны.
Правила настройки:
1) Корректировать длину вибратора, чтобы наилучшее значение КСВ было на заданной частоте;
2) Корректировать длину директора, для достижения наилучшего КСВ.
Пример итераций:
(по правилам начал действовать с третей итерации)
Для оценки согласования я использовал встроенный КСВ-метр Yaesu-FT817.
Представленная таблица итераций показывает частоты, и индикацию SW трансивера. Также показано на сколько я удлинял каждое плечо вибратора и директора относительно расчетных величин простой модели антенны..
В более понятном виде практическая оценка рабочей полосы:
SW - показания КСВ-метра Yaesu-FT817.
В итоге опытным путем я получил длины элементов для 20 М:
Вибратор = 11 м, Директор = 10.2 м.
Ширина полосы по уровню КСВ =1.5 - порядка 150 кГц
А для 17М:
Вибратор = 8.52 м, Директор = 7.4 м. (тоже немного длинее расчетных значений)
Запитка антенны выполняется кабелем с волновым сопроивлением 50 Ом, через бухту
диаметром 11 см, 13 витков, для уменьшения влияния кабеля на ДН антенны.
Вращение антенны выполняется вручную, в качестве опоры антенны - вкопанный столбик на который наваливается мачта.
Фото антенны 20 М:
Фото ее же для 17 М:
Фото для 15 М:
На 15 М она смотрится ровнее, да и на ветру меньше раскачивается =)
Антенна не рассчитана на сосульки, сильные ветра и прочие неприятности и достаточно сильно выгибается под собственным весом:
Если необходима жесткость, следует увеличивать размеры трубок, траверсы, добавлять оттяжки, и все это увеличит массу антенны.
В сравнении с вариантом 1) или 3) собранная антенна не уступает по параметрам Ga, F/B (если сравнивать на высоте установки от 7 метров)
Первые включения антенны для работы с автоматическим маячком показали ее работоспособность, дальнейшие наблюдения и комментарии о работе - в новых материалах.
Надеюсь, данная статья добавит вдохновения радиолюбителям на построение своей первой антенны Уда-Яги для работы на КВ. Немного больше про данную антенну и другие радиотехнические самоделки можно прочитать в моей книге "Практика радиолюбителя. Антенны, маяки, скиммеры." см. http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/04/amateur-radio-practice.html
Лавриненков Игорь / R2AJA
Для связи mail: lis-soft /*at*/rambler точка ру
В данном материале напишу про сборку своего варианта антенны: о выборе диапазона, материалов, настройке и использовании.
Проект такой антенны родился из просмотра материалов про антенны "бедных радиолюбителей", также "веревочных Яги":
1) Хороший материал с расчетами:
Огородно-полевая антенна (Блог Гоши Радиста)
2) Несимметричная Яги из проволоки:
Несимметричная проволочная Яги. Форум qrz-e.ru RZ9CJ
3) Направленная вертикальная Яги из проволоки:
Носимая направленная лёгкая КВ антенна UA6HJQ
2 и 3 варианты мне не подошли, из-за сложности с вращением данных антенн. По большему счету данные антенны для ориентации в одном направлении стационарно.
1 вариант - использовать удочки и закрепленные на них проводники под мой проект подходит больше, т.к. есть реальная возможность оперативной ориентации антенны.
Для антенны "Волновой канал" на 20 М диапазон необходимы плечи (удочки) длиной 5-6 метров. Цена каждого плеча в таком случае около 1000 р (2017 г.). А не выгоднее ли просто купить алюминиевые трубки в строительном магазине и составить из них плечи антенны?
С этим я и отправился на сайт, а затем в магазин Leroy Merlin.
Первая карта деталей для сборки выглядит следующим образом:
На карте показаны предполагаемые элементы антенны и крепежи. В трубках выполняются крест накрест пропилы, а фиксация хомутами стяжками. Сами трубки лежат на уголках-носителях. В качестве траверсы - штанга из алюминия для одежды. Носители крепятся к траверсе водопроводными прорезиненными хомутами. Единственная сложность - найти U-образные болты для фиксации труб к уголковым носителям. В магазине http://moskrep.ru/ (МОСКРЕП)
они называются Болт оц. U-образный UBZ 1/2 M6, единственное место, где можно нормально их купить.
В дальнейшем схема антенны упростилась, для директора используется одна труба на носителе, а с краев вставляются плечи.
Фото основы антенны: Траверса, носители, трубки в разобранном виде.
Фото начала сборки: Траверса, носители, первые сегменты плеч
Ранее у меня были идеи о сборке 3 элементного волнового канала, но в итоге, из-за дополнительных вопросов с настройкой, а также креплением и подъемом более массивной конструкции остановился на 2-х элементах.
Двухэлементная антенна строится по формуле: "Вибратор" + "Директор", как наиболее оптимальный вариант.
(см. книги: Ротхаммель, И.Гончаренко)
Ультракороткий Бум (траверса) всего 2 метра (точнее 1.94 м).
Диапазон 20М выбрал потому что:
- почти всегда работает;
- почти у всех есть антенны на этот диапазон;
- еще доступные габариты (размах около 10 метров).
К слову сказать, данная антенна допускает работу на 17М, 15М, 12М, 10М при изменении длины плеч.
Сводка по закупке деталей для антенны: (2016 г)
т.е. из металла она получилась не дороже, чем из удочек. Масса около 5.5 кг.
Предварительные расчеты антенны в МАННА представлены в таблице:
Для 20М:
Максимальная длина директора = 10.8 М;
Максимальная длина вибратора = 11.2 М;
Максимальная длина директора без крайних секций= 9.2 М;
Максимальная длина вибратора без крайних секций = 7.6 М;
т.е. для построения антенны "Рефлектор+Вибратор" уже не хватает длины, т.к.
нужно около 11.8 м для высоты подвеса 7.5 м и частоты 14.2 МГц.
Схема плечей антенны:
Расчеты антенны в МАННА для 17М, 15М, 12М, 10М: представлены в таблице:
При сборке антенны на местности первым делу уточняю высоту подвеса антенны - получилось 4 метра. Да, немного, но что имеем с тем и работаем. Ввожу новые данные для антенны в ММАНА (центральная частота 14.050 МГц)
КСВ по уровню 1.5 достигается в полосе 300 кГц (почти полный охват диапазона)
Данная модель упрощена - трубки имеют постоянный диаметр 14 мм, траверса отсутствует, нет прогиба трубок под собственной тяжестью. Но что если мы рассчитаем более точную модель, с учетом этих параметров? Добавим изменение радиуса трубки 16-14-12-10 мм, траверсу и изгиб (края антенны ниже траверсы на 40 см).
КСВ по уровню 1.5 сузилось до 200 кГц, а центральная частота ушла выше до 14.3 МГц!:
Для вибратора длина 11 метров, для директора длина 9.88 метров!
т.к. она изолирована от плечей волнового канала, ее влияние незначительно.
КСВ по уровню 1.5 на полосе 280 кГц, центральная частота около 14.050 МГц.
Важно помнить, увеличение директора снижает активное сопротивление антенны.
Правила настройки:
1) Корректировать длину вибратора, чтобы наилучшее значение КСВ было на заданной частоте;
2) Корректировать длину директора, для достижения наилучшего КСВ.
Пример итераций:
14000
|
14060
|
14300
|
14500
|
Директор, см
|
Вибратор, см
|
3
|
2
|
3
|
4
|
+10 +10
|
+10 +10
|
2
|
2
|
0
|
3
|
+10 +10
|
+0 +0
|
3
|
2
|
1
|
2
|
+5 +5
|
+0 +0
|
3
|
3
|
3
|
3
|
+5 +5
|
+10 +10
|
2
|
1
|
3
|
4
|
+15 +15
|
+10 +10
|
0
|
0
|
3
|
5
|
+20 +20
|
+10 +10
|
(по правилам начал действовать с третей итерации)
Для оценки согласования я использовал встроенный КСВ-метр Yaesu-FT817.
Представленная таблица итераций показывает частоты, и индикацию SW трансивера. Также показано на сколько я удлинял каждое плечо вибратора и директора относительно расчетных величин простой модели антенны..
В более понятном виде практическая оценка рабочей полосы:
кГц
|
14000
|
14050
|
14100
|
14150
|
14200
|
14250
|
14300
|
SW
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
3
|
3
|
КСВ
|
<1.5
|
<1.5
|
<1.5
|
<1.5
|
>1.5
|
>2
|
>2
|
SW - показания КСВ-метра Yaesu-FT817.
В итоге опытным путем я получил длины элементов для 20 М:
Вибратор = 11 м, Директор = 10.2 м.
Ширина полосы по уровню КСВ =1.5 - порядка 150 кГц
А для 17М:
Вибратор = 8.52 м, Директор = 7.4 м. (тоже немного длинее расчетных значений)
Запитка антенны выполняется кабелем с волновым сопроивлением 50 Ом, через бухту
диаметром 11 см, 13 витков, для уменьшения влияния кабеля на ДН антенны.
Вращение антенны выполняется вручную, в качестве опоры антенны - вкопанный столбик на который наваливается мачта.
Фото антенны 20 М:
Фото ее же для 17 М:
Фото для 15 М:
На 15 М она смотрится ровнее, да и на ветру меньше раскачивается =)
Антенна не рассчитана на сосульки, сильные ветра и прочие неприятности и достаточно сильно выгибается под собственным весом:
Если необходима жесткость, следует увеличивать размеры трубок, траверсы, добавлять оттяжки, и все это увеличит массу антенны.
В сравнении с вариантом 1) или 3) собранная антенна не уступает по параметрам Ga, F/B (если сравнивать на высоте установки от 7 метров)
Первые включения антенны для работы с автоматическим маячком показали ее работоспособность, дальнейшие наблюдения и комментарии о работе - в новых материалах.
Надеюсь, данная статья добавит вдохновения радиолюбителям на построение своей первой антенны Уда-Яги для работы на КВ. Немного больше про данную антенну и другие радиотехнические самоделки можно прочитать в моей книге "Практика радиолюбителя. Антенны, маяки, скиммеры." см. http://lavrinenkov.blogspot.com/2019/04/amateur-radio-practice.html
Лавриненков Игорь / R2AJA
Для связи mail: lis-soft /*at*/rambler точка ру
Как показала себя антенна на диапазоне 20 М ? Были испытания ? А то в статье написано,что антенна работала только в качестве маячка.
ОтветитьУдалить