Všeobecně V roce 2016 jsem si navrhl několik antén pro pásmo 70
cm, které mám připravené na jaro 2017. Antény se liší délkou, která je od
cca 2.2 m do 4.8 m. Antény mají společné konstrukční prvky a jsou
jednoduché.
Ráhna
|
Ráhna u všech antén byla vyrobena z
jeklů jediného rozměru, délka hrany je 15 mm.
Krátká ráhna jsou provedena z jednoho jeklu
potřebné délky. Antény s délkou do cca 3 metrů (vyzkoušeno
3.080 mm, viz další foto) lze provozovat z menšího fotografického
stojanu. Uchycení ke stojanu je blíže k zářiči, konkrétně u antény na
fotografii je uchycení mezi 3 a 4
direktorem. Horní část antény s direktory je podstatně delší. Při
délce nad 3 m již má anténa snahu převážit se v tomto směru, pokud
není vybavena předzesilovačem s relé a dvěma koaxiály. Třímetrové ráhno má
stále ještě přijatelný průhyb. Takto provedená anténa je jednoduchá a lehká.
Dlouhá ráhna jsem použil u 19 prvkové a
21 prvkové antény. Nejdelší ráhno bylo dlouhé 4.8 metru. Nosník je ze
dvou jeklů, přičemž spodní jekl je dlouhý 3000 mm. Mezi jekly jsou
plastové vzpěry - viz fotografie vlevo. Téměř pětimetrové ráhno má
rovněž přijatelný průhyb pro experimentální a portable antény. Takovou
anténu však už neunese fotografický stativ. Já s ní pracuji na
montážním stojanu pto bicykly.
|
|
|
Pasivní prvky
Všechny pasivní prvky, tj. direktory a
reflektor jsou vyrobené z Al trubiček o průměru 6 mm. Prvky jsou
montované nad ráhnem. Použitý plastový díl je z produkce ok5im. Prvek
je tedy montován vodivě a musí být při návrhu provedena tzv. boom
correction.
Zářič
Ve finální verzi antén jsem nakonec
použil skládané dipóly. Každá anténa byla navržena a optimalizována
pro jmenovitou impedanci v místě napájení Z=50 ohmů při jednoduchém
dipólu. Tento dipól byl nahrazen skládaným dipólem se symetrizační
smyčkou z koaxiálního kabelu typu H155. Dipól byl vyroben z trubky AL
o průměru 6mm, rozteč mezi vodiči je 28 mm a délka odpovídá návrhové
délce. Pohybuje se u jednotlivých antén od cca 320 mm do 324 mm.
Montáž smyčky je vidět na fotografii. Kabel smyčky je připájen k
motivu jednostranného plošného spoje (FR4/1.5mm). Ke spoji je
přišroubován konektor (typ N) a napájecí svorky dipólu. Destička je
přišroubovaná pomocí M4 k ráhnu tak, že horní rameno skládaného dipólu
je v rovině prvků a spodní je o 28 mm níž.
Destička není v žádné krabičce. Je
chráněna pouze dielektrickým nátěrem (nástřikem). Během provádění
povrchové ochrany je konektor chráněn trubkou. |
|
Jemné nastavování impedance |
|
Pro nastavování impedance jsem si
jednak vyrobil více zářičů. Měly délky 320, 322 a 324 mm. Anténám s
různými počty prvků i s různými délkami ráhna vyhovují různé délky
dipólů. Použil jsem zářič, který měl ve jmenovité poloze na ráhně
nejbližší hodnotu impedance, která odpovídala impedanci vypočtené.
Na obrázku vpravo vidíte zářič, který
jsem vyfotografoval v okamžiku, kdy jsem měřil impedanci antény ve
vysoké elevaci. Těsně pod posledním direktorem je dokonce vidět měsíc
:-) U dipólu je však vidět plastový díl, který používám u pasivních
prvků.
Anténa nemá dosud provrtané ráhno, ani
přišroubovaný balun. Po dobu měření je zářič fixován jen montážním
lepidlem. Ještě je tam vidět stahovací pásek, který fixuje
symetrizační smyčku. Po nalezení nejlepšího zářiče a přesného
nastavení impedance jsou vyvrtány díry a deska balunu je přišroubována
ve finální poloze.
Fotografie vpravo dole je už s finálním
zářičem. Balun je přišroubován 2 šrouby. Plastový díl u zářiče NENÍ
použit a zářič není vodivě spojen s ráhnem. |
|
|
|
|
|
|
|
Závěry
Opustil jsem definitivně některé konstrukční prvky a
začal používat jiné:
a) Přestal jsem (u antén pro 70 cm) používat prvky větších průměrů.
Prvky o průměru 6 mm z AL trubky 6063 jsou pro antény pásma 70 cm
mechanicky dostatečně tuhé, materiál je dostupný a elektrické
vlastnosti vyhovující.
b) Přestal jsem používat plastové dielektrické krytky na koncích
prvků. Přestože se mi zatím nepodařilo prokázat jejich negativní vliv
u malých průměrů trubek, belu velice vážně v potaz studii DG7YBN:
Influence of Plastic covering a UHF Yagi Element, Dubus 4/2016. U
větších průměrů vás někdy dokáže dopálit hvízdání větru v prvcích. U
malých průměrů se to neděje.
c) Opustil jsem návrhy antén s nízkou jmenovitou impedancí zářiče.
Důvodem bylo, že se mi podařilo najít a optimalizovat kompromisní
návrhy antén, které možná mají nepatrně menší zisk, než je maximální
dosažitelný, ale zisku dosahují při extrémním potlačení postranních
laloků, zejména však při silně potlačeném prvním postranním laloku.
Vyhovují mi antény navržené na jmenovitou impedanci 50 Ohmů na
pracovním kmitočtu.
d) Opustil jsem geometricky komplikované řešení zářičů. Dokonce jsem
se vrátil ke skládanému dipólu z tenkých AL trubek (6mm), se kterým
jsem dosáhl vynikajících výsledků.
e) Nikdy mi pořádně nefungovaly antény, které byly vyrobeny ubráním
jednoho nebo více prvků z navržené delší antény. Kratší antény je
nutné řešit samostatně. U reflektoru, zářiče i prvních direktorů se
optimalizované antény významně liší polohou prvků na ráhně.
f) Přesnost výroby. Délková měřidla, která mám, samozřejmě nikdy
neprošla žádnou kalibrační laboratoří. Jejich návaznost na jakýkoliv
etalon není žádná a když jsem jednou porovnával třímetr s přesnějším
měřidlem, tak jsem proměřil asi milimetr. Vliv nepřesnosti prvků jsem
tedy pouze modeloval v NEC-2. Při nedodržení délky prvků v toleranci
cca 1 mm je zhoršil F/B maximálně o 1 dB. Přesto jsem koupil přesnější
400 mm ocelové měřítko, se kterým se mohu u délky prvků na toleranci 1
mm spolehnout.
g) Vodivé spojení prvků s ráhnem má mnohem větší vliv na F/B, než
nedodržení tolerance 1 mm. Jenže držáky pro hydraulická potrubí mají
kravské rozměry ... |
|
|
|