Пятница, 22 Сентября 2017
Время региона:16.46, UTC:11.46
Вы находитесь в этом разделе сайта >>>
Главная Статьи Конструкции антенн Собираем UDA-YAGI 80м на траверсе мультибенда RQ-57
Навигация
Главная
Карта сайта
Обратная связь
Контакты
Бюллетени СРР
Репитеры
Радиомаяки
Круглый стол
Районы RDA ХМАО
Список членов РО СРР


Полезные ссылки

Сайты:
Сервер радиолюбителей РФ
Союз радиолюбителей России
Технический портал радиолюбителей России
Определить свой QTH-локатор
Российский УКВ портал
Специальные радиосистемы
Социальная сеть Hambook
Russian CW Club
Русский Робинзон-Клуб
RU-QRP — клуб
Подборка радиолюбительских сайтов и форумов

Официальные представители в России:
YAESU
ICOM
KENWOOD

Интернет-магазины радиотехники:
Radioexpert
Юником
Мир радио
База электроники
Группа компаний Т-Хелпер
Вива-телеком
Чип-Дип

Ресурсы on-line:
VOACAP Online
DX News
425 DX Calendar
425 DX News
DX by NG3K (ADXO)
DX Calendar by DH9SB
DX News (Mail Archive)
DX World
DX Новости RUS/ENG
OPDX Bulletin
The Daily DX
DX Cluster
DX Fun
DX Sammit
DXSCAPE
DXWATCH
Ham Radio Deluxe

 
QTH-калькулятор
Широта:
Долгота:
Локатор:
Прохождение

Собираем UDA-YAGI 80м на траверсе мультибенда RQ-57

Все статьи Конструкции антенн

Игорь Уватенков (R9JD)

Продолжаю цикл статей «По строительству АМУ и обмену опытом». Я обещал в предыдущих статьях рассказать о строительстве очередной антенны на низкие диапазоны. Участок для размещения антенн не позволяет «развернуться по полной». Я решил, что для этой антенны буду использовать мачту на которой размещен мультибенд QUAD RQ-57. При изготовлении квадратов, я удлинил траверсу с расчетом того, что на него «повешу» еще 2-х элементную Yagi на 80 м. Наброски уже были, реализация немного затянулась, нехватка времени, как всегда…

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Проектирование антенны начал с создания прототипа в программе антенного моделирования MANNA, времени заняло достаточно много, потребовалась помощь извне. Выражаю огромную благодарность Игорю Гончаренко за помощь и консультации при создании проекта. Задача стояла такой: Антенна должна быть малогабаритной, но при своих размерах максимально эффективной, не уступать своим собратьям на сколько это возможно, а также размещаться на той базе, что имеется в наличии. Проанализировав спектр антенн, пришел к выводу, что самым разумным вариантом будет укороченная UDA-YAGI. Размеры почти в два раза меньше, имеет полосы по КСВ и по F/B не меньше, чем у полноразмерной и усиление около 11 dB. Такие характеристики антенны и диаграмма направленности  впечатляют, это при двух элементах! Антенна также должна иметь переключаемый реверс, чтобы не крутить поворотное устройство на больших азимутальных углах. Внешний вид и результаты моделирования для телеграфного участка ниже:

Внешний вид UDA-YAGI 80m в MANNA

Моделирование UDA-YAGI 80m

КОНСТРУКЦИЯ

Итак, антенна представляет двухэлементную конструкцию с укороченными элементами за счет удлиняющих катушек и емкостных нагрузок. Оба элемента в геометрических величинах идентичны, состоят из двух половинок, в центре соединяются с коаксиальной линией, которая в свою очередь идет на блок согласования. Катушки и ЕН (емкостные нагрузки) размещаются на концах элементов. Расстояние между элементами составляет 10.5 м.

Геометрия размещения UDA YAGI 80m на траверсе

Геометрические размеры элемента

Конструкция элемента представляет телескопическую сборку из дюралевых труб длиной 2 м каждая (концевые короче), диаметром от 60 мм (у основания) до 30 мм (на конце). Глубина, где одна труба входит внутрь другой, составляет 200 мм. Места сочленения крепятся сквозными болтами М6, взаимно перпендикулярно на рассоянии около 170 мм. При закручивании болтов, трубы немного деформируются (это положительный момент), получается «ласточкин хвост», тем самым усиливая жесткость соединения.

Элементы к траверсе крепятся на специальной платформе с помощью U-образных хомутов. Для изоляции элементов от траверсы, применяются втулки из стойкого к ультрафиолету капронита, они надеваются на основание элемента и фиксируются крепежными хомутами к платформе. Поскольку длина половинок составляет 11.5 м, на расстоянии около 7 м от траверсы, установлены болты крепления для растяжек. Растяжки (4 шт на каждую половинку), выполнены из троса 4 мм, разбитого изоляторами. В горизонтальной плоскости — одной стороной крепятся к элементу, другой к траверсе антенны. В вертикальной плоскости — к дополнительно установленной стойке.

Что касается емкостных нагрузок — эффективность любого способа укорочения, как известно, зависит от площади под током. Самое эффективное укорочение дают концевые дисковые ЕН, потому, что максимальная емкость (а именно она определяет величину тока на краях, и, соответственно, площадь под током вибратора) при заданном расходе материала получается у диска. Поэтому конструкция ЕН выбрана не в форме рамок, а в форме диска, точнее диска с лучами, поскольку диск с большими размерами эксплуатировать очень проблематично. Чтобы уменьшить парусность я применил лучи.

Емкостная нагрузка выполнена из дюралевых трубок диаметром 8 мм и длиной 1.60 м, в виде звезды, всего 8 шт. На расстоянии 0.8 м от центра в виде кольца, все лучи соединены между собой нержавеющей проволкой диаметром 4 мм, во первых для создания иммитации диска, во вторых для жесткости конструкции. Для их крепления к элементу используется переходная втулка, на которой, с помощью заклепок, закреплена пластина в форме диска из листового дюраля, толщиной 3 мм и диаметром 350 мм. Трубки сплющеные на конце, крепятся к втулке болтами М5, а по наружному диаметру диска U-образными хомутами М5. Я их взял от зажимов троса.

Переходная втулка надевается на стеклопластиковую трубу (для большей жесткости я использовал две, одна входит внутрь другой) и удерживается вся комбинация с помощью пары болтов М6 (на рисунке показан один). Ближний к катушке болт удерживает стойку (вытачивается из дюралевого прутка), на которой фиксируется конец катушки. Аналогичная стойка стоит на элементе, к ней закреплен второй конец катушки. Катушка имеет 12 витков, выполнена из алюминиевого прутка диаметром 6 мм с шагом 11.3 мм. Диаметр катушки составляет 92 мм, у вас могут быть другие размеры, главное выдержать индуктивность (6.8 мкГн). Чтобы зафиксировать витки катушки, из изоляционного материала вырезаются пластины, сверлятся отверстия согласно шага намотки, затем эти пластины (2 шт) надеваются на катушку оппозиционно, тем самым удерживая витки от движения.

Для расчета воспользуйтесь on-line калькулятором на сайте программы Coil32, очень удобно, либо скачате саму программу, наверняка пригодится данный инструмент! Еще один прекрасный инструмент для расчетов RFSim99, качаем и считаем. Я считал в MMANA-GAL, бесплатная русифицированная версия, там забиты классические формулы расчета, никогда не подводили!

Конструкция емкостной нагрузки


СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Согласующее устройство представляет комбинированную схему. Всего пять условных блоков (см.схему). Прямое назначение — это согласование импеданса обоих элементов на трех участках диапазона: 3.525 Мгц, 3.625 Мгц и 3.725 Мгц. Дополнительное — переключение направления, а также осуществление расстройки UDA YAGI при работе на QUAD. От каждого элемента в центр идут 6-ти метровые (физически) 100 омные линии. Это 2 х RG-213A, используются только центральные жилы, оплетки соединены между собой в начале и в конце и никуда не подключены (или к траверсе, если на входе всей системы коммутации стоит 50-ти омный балун).

Схема коммутации элементов UDA YAGI 80m

Намоточные данные катушек согласующего устройства и элементов:

Наименование Индуктивность (мкГн) Диаметр каркаса (мм) Число витков Диаметр провода (мм) Шаг намотки (мм) Длина намотки (см)
элемент 6.8 92 12 6 (алюминий) 11.3 13.59
L1 1.0 28 8 2.5  (медь) 4.6 3.68
L3 2.0 28 14 2.5  (медь) 4.5 6.30
L4 0.7 28 6 2.5 (медь) 4.5 2.69

Плата согласующего устройства выполнена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, фольга = 70 микрон (чем толще, тем лучше). Семнадцать релюшек выполняют свою функцию согласно приведенной схеме, параметры катушек СУ приведены на рисунке. Для расчета индуктивности существуют ряд программ, можно воспользоваться ими или применить классические формулы. В любом случае, расчет расчетом, а подстройка все равно будет нужна, когда вы установите СУ и элементы на траверсу. У запаяных катушек можно менять индуктивность в небольших пределах раздвигая/сжимая витки. Конденсаторы тип К15У-1, компактные, дисковые, с двух сторон имеется болтовое соединение, работают в широком диапазоне температур, имеют практически одинаковую толщину, поэтому набирать их в линейку очень удобно. Реле, я взял проверенные временем - RT314024. Герметичные, работают в диапазоне температур от минус 40 до плюс 85 С, 24 вольта постоянного тока, две контактных группы, расстояние между контактами 2.5 мм, ток коммутации 16 А. На таблице показано состояние реле при переключениях диапазонов (плюс означает подачу напряжения на обмотку реле). При работе QUAD, необходимо расстроить UDA YAGI, подавая напряжение с антенного коммутатора QUAD на согласующее устройство UDA YAGI (см.таблицу)

Таблица состояния реле

Балун (BALUN — симметрирующий трансформатор) изготавливается по любому из вариантов в приведенной ниже схеме. На ферритовом кольце наматывается 10-14 витков «в параллель» двумя или тремя изолированными проводами без скрутки, в зависимости от выбранного варианта исполнения. Концы и начала обмоток распаиваются согласно схемы. Ферритовое кольцо и диаметр провода выбираются исходя из мощности трансивера (усилителя) который используете. На рисунке начала обмоток указаны большими буквами, концы — малыми.

Балун 1:1

Немного рассуждений.

Вариант 1. Трансформатор содержит три одинаковые обмотки. При подаче на его вход напряжения на обмотках A-a и B-b, к которым подключена линия (половинки нашего элемента), возникает половинное напряжение — получается симметричный выход относительно общего провода ( «земли»). Всё хорошо, но только до того момента, пока сопротивления этих нагрузок равны. Если элемент не идеально симметричен, нагрузки у обмоток A-a и B-b  трансформатора будут разные. А этот вариант Балуна по физике своей работы будет стремиться уровнять на них напряжения. Это, в свою очередь, неизбежно приведёт к разным токам в нагрузке и, следовательно, к появлению тока в «земляном» проводнике (внешней стороны оплётки коаксиального кабеля). Иными словами, такой Балун при несимметричной нагрузке будет стимулировать появление синфазного тока, вместо того чтобы его подавлять. Это, конечно, упрощенное представление. Такой Балун называют «BALUN по напряжению». Выполнить абсолютно одинаковые половинки элемента на практике не реально, следовательно синфазные токи будут просачиваться в кабель фидера, фидер начнет излучать, необходим будет дополнительно запорный ВЧ дроссель, а это нам не нужно. 

Вариант 2Балун представляет собой бифилярную катушку (катушка, которая содержит две близко расположенных, параллельных обмоткина тороидальном магнитопроводе из феррита, выполненную из пары проводов. Такая обмотка не влияет на токи, протекающие в обмотках. Это, по существу, дроссель. В большенстве случаев на таком трансформаторе заменяют провода коаксиальным кабелем таким же, что и фидер. Это даёт преимущество. Балун существенно уменьшает синфазную составляющую тока по внешней стороне оплетки, тем самым выравнивает токи в точке питания элементов, т. е. в какой-то мере восстанавливая симметрию. Иными словами, подключённый в точке питания элементов он выполняет функцию не только просто дросселя, но ещё и функцию симмертирующего трансформатора.

Поэксперементируем.

Я намотал симметрирующий трансформатор по второму варианту. Использовал кольцо М400НН К100х60х15 и изолированный провод с диаметром жилы 2.5 мм, 10 витков. Как видно на фото, половина витков катушки намотаны в противоположную сторону. Для чего это нужно? При работе большими мощностями, ферритовое кольцо будет разогреваться, чтобы уменьшить этот эфект, применяют данную тактику. Токи возникающие в половинках обмотки находятся в противофазе, тем самым компенсируя друг друга. 

Симметрирующий трансформатор (Балун)

Следующий Балун изготовил из коаксиала. Снимаем наружную оболочку с 50-ти омного кабеля, чтобы легче мотать на кольцо и делаем намотку симметричную как в предыдущей конструкции (см.фото). Для исключения возникновения коррозии экрана, его обмазываем обычным герметиком или клеем, либо надеваем термоусадочную трубку с последующей термической обработкой. Картинку не стал рисовать, на фото видно его исполнение. Все просто, по пять витков на каждой половинке кольца, со взаимнопротивоположной намоткой по диаметру, смотрите сами:

Балун 1:1 из коаксиала

А теперь сравним как работают оба варианта Балунов в полосе частот антенны. Для измерения использовал нагрузку MFJ-261 (50 ом) и антенный анализатор RigExpert AA-520 с программным обеспечением. Графики (см.ниже) разнятся, и выигрывает Балун намотаный коаксиалом. КСВ проводного = 1.4, а КСВ на коаксиале = 1.06. Вывод напрашивается сам собой!

Балун с бифлярной обмоткой, КСВ=1.4

Балун с обмоткой из коаксиала, КСВ=1.06

Это проект, если у вас есть время и возможность повторите конструкцию, думаю она не подведет! Антенну можно использовать как отдельную конструкцию, со своей траверсой и мачтой. В этом случае исключаются релюшки для расстройства элементов квадратов, что упрощает конструкцию согласуют устройства.

02.06.2017, 387 просмотров.

Мемориал Победа
«Географический центр Советского союза» — координаты: 62*30’с.ш. и 82*30’в.д.
Перейти к журналу работы станции (Online Log)
«Сургут — фронту» — в честь подвига жителей Сургута на фронте и в тылу. RDA: HM-12
Перейти к журналу работы станции (Online Log)
Гавриил Собянин» — памяти Героя Советского Союза Гавриила Епифановича Собянина. RDA: HM-16
Перейти к журналу работы станции (Online Log)
«Югра-фронту» — в честь тружеников тыла Ханты-Мансийского района. RDA: HM-23
Перейти к журналу работы станции (Online Log)

На сайте мемориала «Победа» размещены и доступны для скачивания электронные дипломы участников мемориала.

Новости СРР
RSS
Архив "Новости СРР"
Новости РО СРР
RSS
Архив "Новости РО СРР"
Статьи
RSS
Архив "Все статьи"
На сайт размещаются информационные материалы из открытых официальных и публичных источников, либо с согласия авторов и владельцев авторских прав. Запрещено воспроизведение материалов с данного сайта в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без разрешния их владельцев. При выполнении условий публикации материалов сайта, ссылка на него обязательна.
Host CMS          R9J © 2009—2017         Региональное отделение СРР по ХМАО-ЮГРА         E-mail:

счетчики