Волновой канал с разрезным вибратором

ref  в блоге  Антенны
Большинство описаний антенн «волновой канал» (Яги) предусматривают согласующее устройство Гамма или Омега, поскольку предполагается, что антенна имеет волновое сопротивление МЕНЬШЕ волнового сопротивления питающей линии, в качестве которой обычно используется коаксиальный кабель 50 или 75 Ом.
В процессе моделирования антенн при помощи программы Quick Yagi я выяснил, что можно спроектировать антенну с волновым сопротивлением 50 Ом, что точно соответствует сопротивлению кабеля, и тогда отпадает необходимость в согласующем устройстве. (Возможно другим это моё «открытие» известно давно, hi, hi). Что это даёт? Во-первых, настройка гаммы или омеги – дело хлопотное. Во-вторых, гамма или омега являются частотно-зависимыми элементами и поэтому могут «затушевать» настройку (подгонку) элементов антенны и даже сузить её рабочий диапазон. Так зачем же эту гамму применяют? Она нужна тогда, когда волновое сопротивление антенны меньше 50 Ом. Зачем же делать меньше? При увеличении усиления антенны её сопротивление уменьшается, а рабочая полоса частот сужается (Fig. 1)

Читать дальше
  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 8154

11-элементный "волновой канал" на 144 МГц.

ref  в блоге  Антенны

В.РУБЦОВ, UN7BV, г.Астана. 

Эту антенну автор изготовил еще 6 лет назад, но «посетивший» его тогда инфаркт не позволил установить ее. И вот теперь, по прошествии лет, антенна все же заняла свое место на крыше пятиэтажного дома. И хотя за эти годы вокруг дома выросла «китайская стена», образованная «многоэтажками» (20 и более этажей с ме-таллокерамическими крышами), эта антенна заметно расширила круг уверенного приема на УКВ. Так, почти каждый день, утром и вечером, автор стал наблюдать работу радиостанций из Караганды (расстояние — 180 км) несмотря на отсутствие прямой видимости в этом секторе—рядом (на расстоянии всего 50 — 60 м) соседний дом, который выше на 2 — 2,5 этажа (плюс островерхая металлокерами-ческая крыша—это еще 1 этаж) дома автора. 
u1.JPG 
Предлагаемая антенна — типичный представитель семейства «волновой канал», и в ней нет ничего необычного. Тем не менее, конструкция антенны может заинтересовать многих радиолюбителей. которые хотели бы изготовить подобную антенну. 

Акцентирую внимание читателей на некоторых особенностях конструкции. Детали крепления излучающих элементов имеют конструкцию, которая позволяет обойтись без сверления отверстий в несущей траверсе (стреле) антенны. Это позволяет сохранить механическую прочность траверсы и, кроме того, дает возможность перемещения элементов друг относительно друга, что облегчает точную настройку антенны. 

Конструкция активного элемента такова, что входное сопротивление антенны составляет 75 Ом. Это позволяет подкпючать антенну к радиостанции 75-омным коаксиальным кабелем без использования согласующих элементов. Идею такой конструкции мне подсказал бывший казахстанский (ныне проживает в Германии) радиолюбитель Анатолий Неешборщ, DH8NBT (ex UN8BT, ex UN8BAT), за что я ему очень благодарен. 

Ну, и наконец, антенна запитана через балун, который обеспечивает симметричное возбуждение при испопьзовании несимметричного фидера (отсутствует изпучение оплетки коаксиального кабеля), но излучающий элемент должен быть изолирован от несущей траверсы. 

Конструкция антенны показана на рис.1 (размеры изпучающих элементов антенны и расстояния между ними указаны в миллиметрах). Все элементы установлены на основной дюралюминиевой мачте (1) диаметром 60 мм и высотой 5 м. На мачте закреплены две железные монтажные площадки (2) и (3) толщиной 4 мм каждая. Площадки приварены к отрезкам железных труб и для прочности усилены металлическими уголками. Эти узлы надеваются на основную мачту и крепятся болтами с резьбой М5 (сделаны резьбовые отверстия в отрезках металлических труб). 

Вращающаяся часть — труба (4), несущая траверсу (стрелу) антенны — изготовлена из отрезка трубы из нержавеющей стали диаметром 38 мм и длиной 1 м. Такая конструкция обеспечивает достаточную прочность вращающихся узлов антенны, что немаловажно при нагрузках, возникающих во время сильных ветров. К верхней части этого элемента приварена железная труба-направляющая (5), усиленная двумя косынками-раскосами. Нижняя часть отрезка трубы-нержавейки посажена на ось механизма червячной пары (6) и укреплена на ней болтом М4, который легко срезается при чрезмерных ветровых нагрузках, после чего антенна, как флюгер, ориентируется в пространстве по наименьшему сопротивлению ветру (такое наблюдалось неоднократно при ураганах). Сам же червячный механизм предотвращает произвольное прокручивание антенны порывами ветра при отключении питания двигателя антенны. Червячный механизм соединен с редуктором (7), обеспечивающим вращение антенны (в авторском варианте) со скоростью 1 оборот за 3 минуты. Вращается механизм электродвигателем постоянного тока (8) (использован списанный двигатель выпуска закрылков самолета Ан-24). Предусмотрена установка на нижней части трубы-нержавейки блока-датчика угловых меток для механизма управления антенной «Буран-2» (чертежи этого механизма у автора имеются). 

На верхней монтажной площадке (3) установпены опорный подшипник (9) и сепьсин-датчик (23), служащий для определения направления вектора максимального излучения антенны (сельсин-приемник и схема управления вращением антенны установлены в авторском усилителе мощности УМ-200). 

В элемент (5) вставлена несущая дюралевая труба (БУМ-отрезок трубы, используемой спортсменами при прыжках в высоту) длиной 132 см и толщиной 40 мм (зафиксирована двумя болтами М5). На концах этой трубы с помощью отрезков железных трубок с приваренными к ним уголками укреплены две стеклотекстолито-вые пластины размером 15x15 см и толщиной по 4 мм каждая. На стек-лотекстолитовых пластинах в свое время крепились активные элементы антенны HB9CV (несколько лет назад их завязало «бабочкой» во время сильнейшей пурги) на диапазон 28 МГц. Эта конструкция оказалась как нельзя кстати и для антенны на 144 МГц. Во-первых, она заметно повышает жесткость несущей траверсы (стрелы) антенны (11) при фиксации ее в двух 

точках. Во-вторых, изоляция активно го элемента от траверсы — одно из важных условий для нормальной работы антенны при таком питании (подробнее об этом ниже). Ну, и в-тре-тьих, возможность установки на этой мачте еще антенны HB9CV делает конструкцию более универсальной. 

На несущей траверсе (стреле) установлены активный элемент (13), рефлектор (24) и директоры (12. 15 и т.д.). Активный элемент (13) крепится к стрепе стеклотекстопитовым элементом (14), а остальные элементы — узлами крепления (19). 

Запитывается антенна коаксиальным кабелем РК-75 непосредственно, без согласующих элементов. Активный элемент (13) не имеет гальванической связи с силовыми металлическими элементами антенны. Непосредственно возле него установлен балун (16) — катушка диаметром 15 см, состоящая из трех витков питающего коаксиального кабеля. Катушка скреплена в трех местах витками алюминиевой проволоки (по три витка проволоки толщиной 3 мм), одна такая скрутка крепит балун к стреле (17). В некото рых местах питающий кабель укреплен такими же скрутками (17). 

Узел 18 — стандартный разъем СР-75 («папа-мама»). Разъем упрощает ремонт кабеля в случае«незапланированного» обрыва. При этом отпадает необходимость в демонтаже мачты (не нужно ее класть). Далее питающий кабель (20) уложен (2-3 витка диаметром 40 — 60 см) на верхний ярус растяжек. Такое решение позволяет запиты вать антенну без специальных токосъемных контактов, но при этом обеспечивает ее вращение на 360°. Далее коаксиальный кабель (21) спускается по мачте совместно с кабелем сельсин-датчика (23), у нижней монтажной площадки к ним «присоседивается» кабель управления двигателем вращения антенны. 

Следует отметить, что для получения входного сопротивления антенны 75 Ом (для непосредственного, без согпасующих элементов, подключения коаксиального кабеля РК-75) пришлось активный элемент слегка «сплюснуть» (умешыиить просвет), а его концы развести в форме буквы «Y» до клемм подключения коаксиального кабеля. При этом активный элемент не должен иметь гальванического контакта с несущей траверсой. Кроме того, при такой запит-ке кабель следует выводить на 1 м назад за рефлектор и только потом придавать ему жепаемое направление снижения, что крайне неудобно (ибо он будет тоже излучать, искажая диаграмму направленности антенны, и возникнут проблемы с кабелем при ее вращении). Поэтому для симметриро вания был применен балун (16). Это дало весьма неплохие результаты. 
u2.JPGНа рис.2 показаны чертеж и фото графия узла крепления активного элемента. В его состав входят три стек-лотекстолитовые пластины, ВЧ разъем СР-75, две латунные контактные пластинки, две прямоугольные железные бобышки с двумя резьбовыми отверстиями МЗ в каждой, четыре стеклотекстолитовые шайбы толщиной 6 мм и крепежные болты. 

На рис.3 показан чертеж узла крепления активного элемента (вид сбоку). Крайние стеклотекстолито-вые пластины (П) имеют ширину по 5 мм каждая, средняя (ПС) и четыре шайбы (Ш) — по 6 мм. 

Чертежи узла крепления пассивных элементов показаны на рис.4 (вид спереди) и рис.5 (вид сбоку). Две пластины скреплены между собой алюминиевыми заклепками через дюралевые бобышки (две штуки) толщиной 6 мм. 

Форма и размеры петлевого вибратора (активного элемента) показаны на рис.6. Вибратор выполнен из алюминиевой проволоки диаметром 6 мм. Из такой же проволоки выполнены остальные излучающие элементы (рефлектор и директоры). 
u3.JPGu4.JPG
На рис.7 можно видеть антенну «волновой канал» до установки на мачту. Узлы креппения пассивных элементов выполнены из дюралюминиевых пластинок толщиной 2 мм. В их пропипы вставлены по две железные бобышки с резьбовыми отверстиями МЗ в центре, в которые вкручиваются соответствующие болты для надежного крепления пассивных элементов на несущей траверсе (стреле). Активный элемент крепится с помощью узла, выполненного из стеклотек-столитовых пластинок толщиной 5 мм. Бобышки крепления этого узла имеют по два резьбовых отверстия МЗ. Такие узлы крепления обеспечивают возможность перемещать элементы по стреле при настройке антенны, позволяют обойтись без отверстий в ней, что увеличивает ее прочность, допускают возможность применения только одной поддерживающей растяжки при вертикальном расположении элементов (при использовании антенны в положении, обеспечивающем излучение с вертикальной поляризацией). 

На фотографии (рис.8) можно видеть узел крепления пассивною элемента к стреле (крепящие бобышки не вставлены), а на рис.9 показан узел крепления активного элемента (вид со стороны установки разъема СР-75, крепящие бобышки не вставлены). 

С помощью Валерия Петрова, UN3Z, который принимал сигнал радиостанции автора, когда антенна вращалась на 360°, были попучены данные, характеризующие диаграмму направленности антенны: сила сигнала при излучении «вперед» — 59 +60 дБ, при излучение «назад» — 56, при излучении «левым боком» — 52-53, при излучении «правым боком» — 50-53. Заметно некоторое отличие при излучении «боками». Очевидно, сказалось наличие вокруг антенны большого количества металлических конструкций (антенны на различные диапазоны, в том числе, «коллениарка» на 144 МГц, установленная в 1,5 м от «волнового канала», а также кабели и оборудование системы кабельного телевидения, провода ретрансляции оповещения населения). 
КСВ в 75-омном коаксиальном кабеле близок к единице. 
u5.JPGu6.JPG
Благодарю Валерия Петрова, UN3Z, за содействие в исследовании диаграммы направленности антенны и Анатолия Калинина, UN7BBJ, за помощь при установке антенны на мачту. Анатолию я особенно благодарен, т.к. он установил антенну, работая на 5-метровой мачте.

  • 0
  • 0
  • мне нравится
    не нравится
    0
  • 8594