Obsah článků          

    
 

Konstrukční provedení antén pro 70 cm


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 ...

   


 


© 2016 - 2017 Míra Šídlo, ok1ufc, datum poslední úpravy: 2.3.2017