Пятиэлементная YAGI на 20 метров. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Антенны КВ

Комментарии к статье

Самостоятельное изготовление антенны - непростая задача для радиолюбителей. Зачастую авторы различных антенн не уделяют внимания описанию технологии изготовления антенн, а это очень важно для тех, кто будет пытаться их повторить. Не зная технологии изготовления, трудно в полной мере оценить собственные возможности. Их переоценка зачастую приводит к тому, что хорошие конструкции, несмотря на уже затраченные материалы, так и остаются недоделанными. В предлагаемой статье подробно описана конструкция антенны на диапазон 20 метров. Некоторые приемы изготовления могут помочь в изготовлении антенн других диапазонов.

Проблема выбора антенны стала перед коллективом Интинского радиоклуба (RK9XXS) еще в самом начале его деятельности. Уже тогда было решено: делать только серьезные антенны. Хорошо понимая, что антенну быстро не сделаешь, решили для начала собрать материалы, а уже исходя из их количества, решать, какую антенну строить. В течение месяца удалось найти 10 дюралевых планок для прыжков в высоту длиной по 3,6 м, 10 отрезков 30-миллиметровой трубы длиной по 1,5 м, две трубы от медицинских носилок диаметром 36 мм, две шестиметровых дюралевых трубы диаметром 60 и 70 мм и одну трехметровую трубу диаметром 60 мм. Этого материала было достаточно для строительства 5-элементной антенны YAGI.

Имея опыт расчета антенных систем с помощью компьютера и изготовления рассчитанных антенн, приступили к предварительному проектированию антенны. Первые же прикидки показали, что выгоднее всего строить антенну на удлиненной траверсе: выше коэффициент усиления, лучше отношение фронт/тыл. Основным требованием к клубной антенне, по нашему мнению, является возможность с минимальным КСВ работать в полосе частот 14...14,35 МГц. Это обусловлено, прежде всего, разносторонними интересами членов клуба: один любит телеграфный участок, другой - SSTV, третий - поклонник островных экспедиций, четвертый - любит МТ-63.

Когда впоследствии была смоделирована антенна с максимальным усилением в направлении главного лепестка, оказалось, что наша энтенна проигрывает всего 0,5...0,7 дБ. Это нас вполне устраивало. Расчеты провели программой YAGIOPTIMIZER, а проверили - программой NEC4WIN95. Справедливости ради, надо отметить, что обе программы весьма близки по конечному результату, хотя и имеются некоторые расхождения.

Размеры элементов антенны: рефлектор - 10,7 м, вибратор - 10,3 м; директор 1 - 9,88 м, директор 2 - 9,58 м; директор 3 - 8,9 м. Характеристики антенны: усиление - 11,6 дБ; отношение фронт/тыл - 24 дБ; отношение фронт/бок - 35 дБ, входное сопротивление - 50 Ом.

Итак, основные размеры были определены, пришло время технологических решений.

Технология изготовления антенны была выбрана такой, чтобы минимизировать объем "платных" работ и основную часть деталей можно было выполнить самостоятельно с помощью нехитрого инструмента. Для работ понадобились электродрель, ножницы по металлу, ножовка по металлу, молотки, плоскогубцы, метчики, плашки, гаечные ключи, отвертки и другие мелочи. Сварочных работ немного - всего шесть несложных узлов. Токарные работы - 10 дюралевых втулок. Все остальное выполнено самостоятельно, без применения специального оборудования.

Наиболее просто решили вопрос с траверсой: в середине расположили трубу диаметром 70 мм, с двух сторон в нее вставили трубы диаметром 60 мм. Зазор между трубами ликвидировали полосой стальной ленты толщиной 1,5 мм, плотно обернув ею тонкие трубы. Места стыка зафиксировали от проворачивания болтами М 10x80. На расстоянии 1500 мм от концов просверлили два отверстия и закрепили болтами М 10x100 по две стальные петли размерами 30x120x5 мм для крепления верхней и боковых растяжек (рис. 1).

На размеченных местах установили площадки крепления элементов (рис. 2). Эти площадки полностью изолируют элементы от траверсы при минимальной емкости между ними. Площадки крепления элементов состоят из стальной пластины толщиной 3 мм и текстолитовой пластины размерами 100x250x15 мм. В стальной и текстолитовой пластинах просверлено 16 соосных отверстий диаметром 6 мм, после этого в стальной пластине восемь отверстий рассверлены до диаметра 25 мм. Это нужно для того, чтобы стремянки крепления элементов не имели контакта со стальной пластиной. Затем в стальной пластине просверлено еще четыре отверстия диаметром 8 мм для крепления площадки к траверсе и приварена труба диаметром 17 мм и длиной 500 мм для верхних растяжек элемента (стойка). Пластины скреплены между собой через не рассверленные отверстия восемью болтами М6х25.

Стремянки изготовлены из стального неотожженного прутка диаметром 8 мм. Для крепления элементов были сделаны стремянки диаметром 6 мм (использовались строительные гвозди). Сначала необходимо отрезать пруток нужной длины, потом на концах нарезать резьбу на длину 30 мм, а затем изогнуть стремянку на наковальне до нужной формы. Рассчитать длину прутка несложно по формуле

L = 1,57*(D+d) + D + 2*М + 40,

где L - необходимая длина прутка; D - диаметр трубы, которую крепит стремянка; d -диаметр прутка, из которого изготовлена стремянка; М - толщина детали, к которой крепится труба; 40 мм - запас для гаек крепления.

Простой способ изгибания стремянки показан на рис. 3. В процессе изгибания один молоток наставляется на стремянку вторым наносятся несильные удары. Профиль стремянки контролируют по шаблону или закрепляемой трубе.

Элементы антенны (рис. 4) составлены из отрезка трубы диаметром 36 мм (в центре), двух планок для прыжков в высоту и двух отрезков 30-миллиметровой трубы (на концах). Планки для прыжков плотно вставлены в трубу диаметром 36 мм и зафиксированы стандартными хомутами, а отрезки трубок стыкуются с планкой специально выточенными втулками из дюралюминия и заклепками из алюминиевой проволоки диаметром 5 мм. В месте стыка установлена петля для крепления верхних и внешних растяжек элементов. Петля изготовлена из прутка диаметром 6 и длиной 90 мм (можно использовать строительные гвозди). С одного конца на длину 20 мм нарезана резьба М6х1, второй конец изогнут в кольцо на оправке диаметром 15 мм.

Узел крепления траверсы (рис. 5) принимает на себя основную нагрузку статического и динамического характера и должен обеспечивать высокую прочность. Он представляет собой стальную пластину толщиной 4 мм. Размер пластины определяется длиной траверсы и весом антенны, минимальный размер "В" для данной антенны - 500 мм. В пластине просверлены отверстия для хомутов крепления траверсы и для хомутов крепления пластины к мачте.

Разметка отверстий производится следующим образом. Расстояние "А" должно быть равно сумме диаметров мачты и стремянок, крепящих пластину к мачте. В нашем случае диаметр мачты равен 52 мм, а стремянки выполнены из прутка диаметром 8 мм, поэтому расстояние между центрами отверстий - 60 мм. Расстояние "Б" должно быть равно сумме диаметров траверсы и стремянок, крепящих траверсу к пластине. В нашем случае диаметр траверсы равен 70 мм, а диаметр прутка, из которого выполнены стремянки, - 8 мм. Расстояние между центрами отверстий - 78 мм.

Число стремянок крепления траверсы для такой тяжелой антенны - не менее 6. Это определяет надежность крепления траверсы. Число стремянок крепления пластины к мачте для длинных антенн должно быть 6-8. Оно определяет прочность удержания траверсы на мачте. Мы выбрали шесть стремянок.

После разметки и сверления этих отверстий в нижнем углу сделано отверстие для кронштейна боковых растяжек. Диаметр этого отверстия должен быть равен диаметру трубы, выбранной для кронштейна. Труба кронштейна выбрана диаметром 1,5 дюйма, т.е. 37 мм. Длину трубы кронштейна (размер "Г") мы выбрали примерно 1000 мм. В трубе кронштейна на концах просверлено по два отверстия диаметром 12 мм, в которые будут вставляться натяжные болты боковых растяжек.

Труба кронштейна вставлена в отверстие в стальной пластине так, чтобы длина концов была одинаковой. После этого трубу надо тщательно обварить дуговой сваркой с двух сторон. Узел крепления тщательно зашкурен и окрашен масляной краской для наружных работ.

Натяжные болты верхних и боковых растяжек изготовлены из стального прутка диаметром 12 мм и имеют длину 250 мм. Один конец прутка изогнут в кольцо на оправке диаметром 15 мм, с другого конца на всю оставшуюся длину нарезана резьба М12х1,5.

Боковые и верхние растяжки траверсы изготавливать лучше всего в процессе сборки антенны, поскольку их длина определяется центром тяжести антенной системы. Крепление растяжек траверсы показано на рис. 6.

Сборка антенны. Вначале собирают траверсу антенны, как указано выше. Траверсу укладывают на чистой, ровной горизонтальной площадке размерами 12x16 м. На траверсу с помощью стремянок устанавливают площадки крепления элементов, а на них (также с помощью стремянок) - собранные элементы антенны. При этом нужно обращать внимание на горизонтальность всех элементов антенны.

Расстояние между элементами показано в таблице.

При установке элементов петли крепления верхних и внешних растяжек должны находиться сверху. Вид на антенну сверху показан на рис. 7.

(нажмите для увеличения)

Затем производят разметку верхних растяжек элементов и установку на них изоляторов. Чем больше будет установлено изоляторов, тем меньшее влияние на параметры антенны будут оказывать верхние растяжки. В случае применения диэлектрических (капроновых, пеньковых) верхних растяжек изоляторы можно не устанавливать. Растяжки крепят одним концом за петли на элементах, другим - за поддерживающие стойки, пропустив растяжки в просверленные в стойках отверстия (рис. 8).

(нажмите для увеличения)

Для всех узлов крепления растяжек обязательно должны применяться коуши. Внешние растяжки крепят к петлям на элементах. Эти растяжки в местах крепления желательно обернуть полосками оцинкованной жести, тогда они прослужат долго. Внешние растяжки должны быть по возможности сильно, но равномерно натянуты. Самое важное - обеспечить правильное положение элементов антенны. В нашей конструкции использовались стальные тросики для верхних растяжек и пеньковый шнур для внешних растяжек.

После крепления всех растяжек устанавливают согласующее устройство (рис. 9). Оно крепится с помощью хомутов или стремянок. Кабель питания подключают, закрепляют и прокладывают к центру мачты сразу. Корпус согласующего устройства должен обеспечивать защиту конденсаторов от дождя и снегопада.

(нажмите для увеличения)

Теперь антенна собрана и можно определить ее центр тяжести. Для этого приподнимают траверсу между первым и вторым директорами и, передвигая точку опоры, находят положение равновесия антенны. В этом месте устанавливают центр узла крепления траверсы таким образом, чтобы кронштейн боковых растяжек находился снизу. Крепление траверсы на мачте показано на рис. 10.

(нажмите для увеличения)

После этого измеряют расстояние между отверстиями кронштейна и стальными петлями на траверсе. По этим размерам изготавливают боковые растяжки, сделав запас для натяжения.

Перед подъемом антенны обязательно нужно проверить все крепления, подтянуть все гайки. Поддерживая траверсу в двух местах, поднимают собранную антенну на станок УНЖИ. на котором закреплен редуктор с несущей трубой. Прижав узел крепления к несущей трубе, закрепляют его с помощью стремянок.

Выровняв траверсу с помощью подставок, измеряют расстояние между верхней частью несущей трубы и петлями крепления верхних растяжек. По этим размерам изготавливают и устанавливают верхние растяжки. Сразу же нужно обеспечить натяжение верхних и боковых растяжек траверсы, контролируя отсутствие вертикального и бокового прогиба. Это единственная сборочная работа, проводимая на высоте 3 м. Теперь антенна полностью собрана и, подняв секции на высоту, при которой еще можно работать с согласующим устройством, производят настройку омега-согласователя.

Настройка. Две построенные по компьютерным расчетам антенны потребовали только настройки согласующего устройства. Каких-либо удлинений или укорочений элементов и перемещений их на траверсе в процессе настройки не производилось. Настройка согласующего устройства сводится к установке движков конденсаторов в положение, соответствующее максимальной отдаче мощности при минимуме КСВ в середине диапазона.

В случае налаживания согласующего устройства на высоте 3...4 м от земли настройку производят на частоте 14100 кГц, при этом необходимо проверить КСВ на частотах 14 и 14,35 МГц, где он не должен превышать 1,1. У настроенной антенны КСВ должен быть не более 1,1 во всем диапазоне 20 метров.

В проектировании и строительстве антенны приняли участие Ю. Погребан (UA9XEX), А. Кищин (UA9XJK), А. Колпаков (UA9XKT), А. Богомолов (UA9XBL), М. Грибак (UA9XEQ). Генеральный конструктор и прораб строительства Н. Филенко (UA9XBI).

Автор: Н.Филенко (UA9XBI)

Смотрите другие статьи раздела Антенны КВ.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Водородная батарейка от Apple 17.03.2015 Компания Apple получила в США патент №8980491 на конструкцию "портативного водородного топливного элемента" (portable hydrogen fuel cell system), способного обеспечить автономную работу iPhone и iPad в течение "дней и даже недель" без подзарядки. Согласно патенту, топливный элемент Apple - это внешнее устройство, предназначенное для подпитки портативной электроники. Оно содержит топливный картридж, "преобразующий топливо в электрическую энергию", блок управления, интерфейс для передачи энергии мобильному устройству и двунаправленную линию связи для обмена с устройством технической информацией. Внешнее исполнение устройство объясняется его габаритами. В качестве топлива Apple предлагает использовать жидкий водород или его соединения: сочетание борогидрида натрия, силиката натрия, гидрата лития, гидрида магния, борогидрида лития или алюмогидрида лития с водой. Топливный элемент - это электрохимическое устройство, преобразующее исходные вещества (топливо) в электрический ток. Особенность элемента заключается в том, что топливо, на котором он работает, можно загружать извне порциями, по мере его расходования. В водородном элементе ток возникает в ходе химической реакции между водородом и кислородом из воздуха. "В последнее время производители электроники стали уделять большее внимание разработке возобновляемых источников энергии, включая портативные топливные элементы. Топливные элементы на основе водорода имеют ряд преимуществ. Они позволяют получить высокую энергетическую плотность в единице объема, что позволяет обеспечить работу портативной электроники в течение дней и даже недель без перезарядки элемента", - пояснили авторы изобретения. В то же время разработчики признали, что разработать достаточно компактный топливный элемент, который можно было бы поместить непосредственно в само портативное электронное устройство, - достаточно сложная задача на сегодняшний день. Еще одна сложность - сделать такой топливный элемент недорогим. Подобная технология уже давно используется в аэрокосмической промышленности - для электропитания космических аппаратов. На рынке же потребительской электроники топливные элементы стали пользоваться повышенным вниманием вследствие роста энергопотребления устройств.

Другие интересные новости:

▪ Спортсменам полезно полоскать рот сиропом

▪ Миниатюрный мультисистемный GNSS-модуль Quectel L96-M33 с patch-антенной

▪ Электрический трейловый велосипед McLaren

▪ Электрический школьный автобус Mega BEAST

▪ Звучащая стена

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Подборка статей

▪ статья Краткое содержание произведений русской литературы I половины XX века

▪ статья Что такое баллада? Подробный ответ

▪ статья Заправщик на автомобильной заправочной станции. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Запуск лампы дневного света без стартера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Устройство удержания телефонной линии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026