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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA YAGI a cinque elementi per 20 metri. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Antenne HF Realizzare la propria antenna non è un compito facile per i radioamatori. Spesso gli autori di varie antenne non prestano attenzione alla descrizione della tecnologia di produzione delle antenne, e questo è molto importante per coloro che proveranno a ripeterle. Senza conoscere la tecnologia di produzione, è difficile valutare appieno le proprie capacità. La loro sopravvalutazione porta spesso al fatto che i buoni progetti, nonostante i materiali già spesi, rimangono incompiuti. Questo articolo descrive in dettaglio la progettazione di un'antenna per una portata di 20 metri. Alcune tecniche di produzione possono aiutare a realizzare antenne di altre bande. Il problema della scelta dell'antenna ha affrontato il team dell'Inta Radio Club (RK9XXS) fin dall'inizio delle sue attività. Anche allora fu deciso: realizzare solo antenne serie. Comprendendo bene che non è possibile realizzare un'antenna in fretta, abbiamo deciso di raccogliere prima i materiali e, in base alla loro quantità, decidere che tipo di antenna costruire. Nel giro di un mese siamo riusciti a trovare 10 assi in duralluminio per salti in alto lunghi 3,6 m, 10 pezzi di tubo da 30 mm lunghi 1,5 m, due tubi da una barella medica con un diametro di 36 mm, due tubi in duralluminio da sei metri con un diametro da 60 e 70 mm e un tubo da tre metri con diametro di 60 mm. Questo materiale è stato sufficiente per costruire un'antenna YAGI a 5 elementi. Avendo esperienza nel calcolo dei sistemi di antenne utilizzando un computer e nella produzione di antenne calcolate, abbiamo iniziato la progettazione preliminare dell'antenna. Le prime stime hanno dimostrato che è più vantaggioso costruire un'antenna su una traversa estesa: guadagno più elevato, migliore rapporto fronte/retro. Il requisito principale per un'antenna da club, a nostro avviso, è la capacità di operare nella banda di frequenza 14...14,35 MHz con un SWR minimo. Ciò è dovuto, prima di tutto, ai diversi interessi dei membri del club: uno ama la sezione telegrafica, l'altro ama SSTV, il terzo è un fan delle spedizioni sull'isola, il quarto ama l'MT-63. Quando successivamente l'antenna è stata simulata con il massimo guadagno in direzione del lobo principale, si è scoperto che la nostra antenna perde solo 0,5...0,7 dB. Questo ci andava abbastanza bene. I calcoli sono stati effettuati con il programma YAGIOPTIMIZER, e verificati con il programma NEC4WIN95. Per essere onesti, va notato che entrambi i programmi sono molto vicini in termini di risultato finale, anche se ci sono alcune differenze. Dimensioni degli elementi dell'antenna: riflettore - 10,7 m, vibratore - 10,3 m; direttore 1 - 9,88 m, direttore 2 - 9,58 m; direttore 3 - 8,9 M. Caratteristiche dell'antenna: guadagno - 11,6 dB; rapporto anteriore/posteriore - 24 dB; rapporto fronte/lato - 35 dB, impedenza di ingresso - 50 Ohm. Quindi, sono state determinate le dimensioni principali, è tempo di soluzioni tecnologiche. La tecnologia di produzione dell'antenna è stata scelta in modo tale da ridurre al minimo la quantità di lavoro “pagato” e la maggior parte delle parti potrebbe essere completata in modo indipendente utilizzando un semplice strumento. Per il lavoro servivano trapano elettrico, forbici per metalli, seghetto, martelli, pinze, rubinetti, matrici, chiavi inglesi, cacciaviti e altri piccoli oggetti. Non c'è molto lavoro di saldatura: solo sei semplici unità. Lavori di tornitura - 10 boccole in duralluminio. Tutto il resto è stato fatto in modo indipendente, senza l'uso di attrezzature speciali. Il problema con la traversa è stato risolto nel modo più semplice: al centro è stato posizionato un tubo con un diametro di 70 mm e su entrambi i lati sono stati inseriti tubi con un diametro di 60 mm. Lo spazio tra i tubi è stato eliminato con una striscia di nastro d'acciaio di 1,5 mm di spessore, avvolgendola strettamente attorno ai tubi sottili. I giunti sono stati assicurati contro la rotazione con bulloni M 10x80. Ad una distanza di 1500 mm dalle estremità sono stati praticati due fori e fissati con bulloni M 10x100 due anelli di acciaio di dimensioni 30x120x5 mm per il fissaggio dei controventi superiori e laterali (Fig. 1).
Nei punti contrassegnati sono state installate piattaforme per il fissaggio degli elementi (Fig. 2). Questi cuscinetti isolano completamente gli elementi dalla traversa con una capacità minima tra di loro. Le zone di fissaggio degli elementi sono costituite da una piastra in acciaio di spessore 3 mm e da una piastra in textolite di dimensioni 100x250x15 mm. Nelle piastre di acciaio e textolite sono stati praticati 16 fori coassiali con un diametro di 6 mm, dopodiché nella piastra di acciaio sono stati praticati otto fori con un diametro di 25 mm. Ciò è necessario affinché le scale per il fissaggio degli elementi non entrino in contatto con la piastra d'acciaio. Successivamente sono stati praticati altri quattro fori del diametro di 8 mm nella piastra d'acciaio per fissare la piattaforma alla traversa ed è stato saldato un tubo del diametro di 17 mm e della lunghezza di 500 mm per i rinforzi superiori dell'elemento (supporto ). Le piastre sono fissate insieme tramite fori non praticati con otto bulloni M6x25.
Le scale a pioli sono realizzate in tondino di acciaio non ricotto con diametro di 8 mm. Per fissare gli elementi sono state realizzate scale a pioli con un diametro di 6 mm (sono stati utilizzati chiodi da costruzione). Per prima cosa è necessario tagliare l'asta alla lunghezza richiesta, quindi tagliare i fili alle estremità ad una lunghezza di 30 mm, quindi piegare la scala sull'incudine nella forma desiderata. È facile calcolare la lunghezza dell'asta utilizzando la formula L \u1,57d 2 * (D + d) + D + 40 * M + XNUMX, dove L è la lunghezza richiesta dell'asta; D è il diametro del tubo collegato alla scala a pioli; d è il diametro dell'asta da cui è ricavata la scala a pioli; M è lo spessore della parte a cui è attaccato il tubo; 40 mm - riserva per dadi di fissaggio. Un modo semplice per piegare una scala a pioli è mostrato in Fig. 3. Durante il processo di piegatura, un martello viene posizionato sulla scala e il secondo martello colpisce leggermente. Il profilo della scala a pioli viene controllato mediante una dima o un tubo fisso.
Gli elementi dell'antenna (Fig. 4) sono composti da un pezzo di tubo del diametro di 36 mm (al centro), due barre per salti in alto e due pezzi di tubo da 30 mm (alle estremità). Le barre da salto sono inserite saldamente in un tubo del diametro di 36 mm e fissate con morsetti standard, e le sezioni dei tubi sono unite alla barra con boccole in duralluminio appositamente lavorate e rivetti in filo di alluminio con un diametro di 5 mm. Alla giunzione è presente un'asola per il fissaggio dei tiranti superiori ed esterni degli elementi. L'anello è costituito da un'asta con un diametro di 6 e una lunghezza di 90 mm (è possibile utilizzare chiodi da costruzione). Un filo M20x6 viene tagliato da un'estremità ad una lunghezza di 1 mm, l'altra estremità viene piegata in un anello su un mandrino con un diametro di 15 mm.
Il punto di attacco della traversa (Fig. 5) assume il carico principale di natura statica e dinamica e deve fornire un'elevata resistenza. È una piastra d'acciaio di 4 mm di spessore. La dimensione della piastra è determinata dalla lunghezza della traversa e dal peso dell'antenna; la dimensione minima “B” per questa antenna è 500 mm. Nella piastra sono praticati dei fori per i morsetti per il fissaggio della traversa e per i morsetti per il fissaggio della piastra all'albero.
I fori sono contrassegnati come segue. La distanza “A” deve essere pari alla somma dei diametri del palo e delle scalette che fissano la piastra al palo. Nel nostro caso il diametro dell'albero è di 52 mm e le scale a pioli sono costituite da un'asta di diametro di 8 mm, quindi la distanza tra i centri dei fori è di 60 mm. La quota “B” dovrà essere pari alla somma dei diametri della traversa e delle scalette che fissano la traversa alla piastra. Nel nostro caso, il diametro della traversa è di 70 mm e il diametro dell'asta da cui sono realizzate le scale è di 8 mm. L'interasse tra i centri dei fori è di 78 mm. Il numero di scale di montaggio della traversa per un'antenna così pesante è almeno 6. Ciò determina l'affidabilità del montaggio della traversa. Il numero di scale per fissare la piastra all'albero per antenne lunghe dovrebbe essere 6-8. Determina la forza di tenere la traversa sull'albero. Abbiamo selezionato sei scale a pioli. Dopo aver contrassegnato e praticato questi fori, viene praticato un foro nell'angolo inferiore per la staffa di rinforzo laterale. Il diametro di questo foro dovrebbe essere uguale al diametro del tubo selezionato per la staffa. Il tubo della staffa viene selezionato con un diametro di 1,5 pollici, ad es. 37 mm. Abbiamo scelto che la lunghezza del tubo della staffa (misura “D”) sia di circa 1000 mm. Alle estremità del tubo della staffa vengono praticati due fori con un diametro di 12 mm, nei quali verranno inseriti i bulloni di tensionamento dei supporti laterali. Il tubo della staffa viene inserito nel foro della piastra in acciaio in modo che le estremità abbiano la stessa lunghezza. Successivamente, il tubo deve essere accuratamente saldato ad arco su entrambi i lati. L'unità di fissaggio è accuratamente levigata e verniciata con colori ad olio per esterni. I tiranti dei montanti superiori e laterali sono realizzati in tondino di acciaio con un diametro di 12 mm e hanno una lunghezza di 250 mm. Un'estremità dell'asta viene piegata ad anello su un mandrino con un diametro di 15 mm e all'altra estremità viene tagliata una filettatura M12x1,5 per l'intera lunghezza rimanente. È meglio realizzare i rinforzi laterali e superiori della traversa durante il processo di assemblaggio dell'antenna, poiché la loro lunghezza è determinata dal centro di gravità del sistema di antenna. Il fissaggio dei supporti della traversa è mostrato in Fig. 6.
Montaggio dell'antenna. Innanzitutto, assemblare la traversa dell'antenna come descritto sopra. La traversa è posata su una piattaforma orizzontale pulita e piana di 12x16 m, gli elementi per il fissaggio degli elementi vengono installati sulla traversa mediante scale a pioli e su di essi vengono installati gli elementi dell'antenna assemblati (anche mediante scale a pioli). In questo caso, è necessario prestare attenzione all'orizzontalità di tutti gli elementi dell'antenna. La distanza tra gli elementi è indicata nella tabella.
Durante l'installazione degli elementi, gli anelli di fissaggio dei rinforzi superiori ed esterni devono essere in alto. La vista dall'alto dell'antenna è mostrata in Fig. 7.
Quindi i rinforzi superiori degli elementi vengono contrassegnati e su di essi vengono installati gli isolanti. Più isolanti vengono installati, minore sarà l'influenza dei tiranti superiori sui parametri dell'antenna. In caso di utilizzo di rinforzi superiori dielettrici (nylon, canapa), non è necessario installare isolatori. I tiranti sono fissati da un'estremità alle cerniere degli elementi e dall'altra estremità ai montanti di supporto, facendo passare i tiranti nei fori praticati nei montanti (Fig. 8).
Le redance devono essere utilizzate per tutti i punti di attacco dei tiranti. I tiranti esterni sono fissati alle cerniere degli elementi. Si consiglia di avvolgere questi tiranti nei punti di attacco con strisce di lamiera zincata, così dureranno a lungo. Gli apparecchi esterni dovrebbero essere tesi il più strettamente ma uniformemente possibile. La cosa più importante è garantire la corretta posizione degli elementi dell'antenna. Il nostro progetto ha utilizzato cavi d'acciaio per i tiranti superiori e corde di canapa per i tiranti esterni. Dopo aver fissato tutte le parentesi graffe, viene installato un dispositivo corrispondente (Fig. 9). È fissato mediante morsetti o scale a pioli. Il cavo di alimentazione viene collegato, fissato e posato immediatamente al centro del palo. L'alloggiamento del dispositivo di adattamento deve proteggere i condensatori dalla pioggia e dalla neve.
Ora l'antenna è assemblata e si può determinare il suo centro di gravità. Per fare ciò alzare la traversa tra il primo ed il secondo direttore e, spostando il fulcro, trovare la posizione di equilibrio dell'antenna. A questo punto, installare il centro dell'unità di montaggio della traversa in modo che la staffa di rinforzo laterale sia in basso. L'attacco della traversa al palo è mostrato in Fig. 10.
Successivamente, misurare la distanza tra i fori della staffa e le cerniere in acciaio sulla traversa. Le barelle laterali sono realizzate secondo queste dimensioni, creando una riserva di tensione. Prima di sollevare l'antenna, controllare tutti i fissaggi e serrare tutti i dadi. Supportando la traversa in due punti, l'antenna assemblata viene sollevata sulla macchina UNZHI. su cui è fissato il cambio con il tubo di sostegno. Dopo aver premuto l'unità di fissaggio sul tubo portante, fissarla con scale a pioli. Dopo aver livellato la traversa con l'aiuto dei supporti, misurare la distanza tra la parte superiore del tubo di supporto e gli occhielli di fissaggio dei rinforzi superiori. I supporti superiori sono prodotti e installati secondo queste dimensioni. Immediatamente è necessario garantire la tensione delle estensioni superiore e laterale della traversa, controllando l'assenza di deflessione verticale e laterale. Questo è l'unico lavoro di montaggio eseguito ad un'altezza di 3 m, ora l'antenna è completamente assemblata e, sollevando le sezioni ad un'altezza alla quale è ancora possibile lavorare con il dispositivo di adattamento, si regola l'omega matcher. Impostare. Due antenne costruite utilizzando calcoli computerizzati hanno richiesto solo la regolazione del dispositivo di corrispondenza. Durante il processo di regolazione non si sono verificati allungamenti o accorciamenti degli elementi o dei loro movimenti sulla traversa. L'impostazione del dispositivo di adattamento si riduce all'impostazione degli slider del condensatore nella posizione corrispondente alla massima potenza in uscita con un SWR minimo al centro dell'intervallo. Se si installa un dispositivo di adattamento ad un'altezza di 3...4 m da terra, la regolazione viene effettuata alla frequenza di 14100 kHz, ed è necessario verificare l'SWR alle frequenze di 14 e 14,35 MHz, dove dovrebbe non superare 1,1. L'antenna sintonizzata dovrebbe avere un SWR non superiore a 1,1 sull'intera gamma di 20 metri. Yu. Pogreban (UA9XEX), A. Kishchin (UA9XJK), A. Kolpakov (UA9XKT), A. Bogomolov (UA9XBL), M. Gribak (UA9XEQ) hanno preso parte alla progettazione e costruzione dell'antenna. Progettista generale e caposquadra dei lavori N. Filenko (UA9XBI). Autore: N.Filenko (UA9XBI)
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