Трехдиапазонная антенна волновой канал 11 элементов на 6 метровой траверсе
главная\р.л. конструкции\антенны\...Трехдиапазонная антенна волновой канал 11 элементов на 6 метровой траверсе
Замечание: «Данная антенна не является моей разработкой и, оговорюсь сразу, ни на какое первенство я не претендую и ни каких претензий не принимаю. Антенна является аналогом антенн CZ-570 XXL и XL-335. Мною подготовлены чертежи, эскизы и фотографии для возможного повторения её конструкции, а также сделана попытка просчитать антенну в программе MMANA». (RA6XPG).
1. Описание антенны.
Настоящая антенна волновой канал в своём составе имеет 3 элемента на 14 МГц радиолюбительский диапазон, 3 элемента на 21 МГц и 5 элементов на 28 МГц. И всё это с вполне приличным КСВ размещено на 6 метровой траверсе. С КСВ до 3:1 антенна работает на WARC диапазонах 18 и 24 МГц.
Элементы антенны изготовлены из дюралюминиевых трубок Д16Т разного диаметра. Траверса из трубы Д16Т наружным диаметром 50 мм.
Рекламируемые параметры антенны приведены ниже:
Диапазон рабочих частот
Усиление антенны на высоте 22 метра над реальной землёй, дБи
Усиление относительно диполя на высоте 22 метра над реальной землёй, дБд
Уровень подавления заднего лепестка (F/B), дБ
КСВ
Эквивалентная площадь антенны, кв. м
Крутящий момент, in lbs
Максимальный радиус поворота, м
Вес, кг
14000-14350
13.0
5.0
23
<1,6:1
0,83
<450
6,5
Около 30 кг
18068-18318
9.5
2.2
7
<2,8:1
21000-21450
13.0
5.0
24
<1,7:1
24890-25140
9.5
2.0
11
<3,2:1
28000-29300
13.9
5.9
22
<1,4:1
Антенна предназначена для работы на открытом воздухе в интервале температур от -50° до +50°С при относительной влажности до 100% (при температуре +25°С), при скорости ветра до 160 км/час и 90 км/час при обледенении 10 мм.
Замечание 2. Для достижения параметров (в частности КСВ при заданном перекрытии по диапазону частот) необходима скрупулезная тщательная подгонка размеров длин вибраторов и контроле их с помощью точных измерителей параметров антенн. (RA6XPG).
Конструкция антенны весьма простая и особой сложностью не обладает и вместе с тем требуется терпение и определённые трудозатраты, а также финансовые капиталовложения (примерно ¼ часть от рекламируемой стоимости антенны).
Изучение рынка сбыта труб из дюралюминия на Северном Кавказе по Интернету (, ) вывел меня на два источника: металлобаза в г. Краснодаре (ГАРАНТ МАСТЕР [ прайс ] Адрес: 350011, г. Краснодар,1-й Проезд Стасова, 2/1 (Карасунский) Телефоны: 235-85-26, 235-85-30 Факсы: 235-85-30. Труба Алюминиевая 6-120мм / АД 1 / АД 31 / Д 16 / АССОРТ.) и металлобаза завода люминофоров в г. Ставрополе. Максимально необходимый ассортимент предлагает только г. Краснодар. Средняя стоимость изделий из дюралюминия Д16Т – 120 000 руб. за тонну.
К вопросу об изоляторах для элементов. Рекомендую применить изоляторы из трубы PN20 (для холод. и горяч. воды) из полипропилена PPRC-3 Pilsa () или какой-либо другой фирмы. Прошу обратить внимание, что трубы должны быть толстостенные, т.е. для холодной и горячей воды. Ибо трубы только для холодной воды имеют более тонкую стенку и пережимаются U-болтом при затяжке элементов. Кстати типоразмеры U-болтов применяемых для крепления вибраторов так же нужно подбирать по внешнему диаметру труб-изоляторов или протачивать канавку на трубе.
ВНИМАНИЕ. При сборе элементов антенны прежде, чем ставить заклёпки для соединения трубок элементов оденьте сначала изоляторы на центральную трубу иначе они потом не оденутся и вам придётся высверливать заклёпки и по новой их заклёпывать.
В качестве соединительного изолятора для активных элементов №5 и №6 применён стержень из фибергласса. Но наверное можно применить и другой материал - прочный как механически, так и как хороший диэлектрик.
Запитывание антенны производится одним кабелем волновым сопротивлением 50 ом через симметрирующий трансформатор. На эскизе (рис. ) видно, что активные элементы №5 и №6 имеют болты для электрического соединения. Элемент №5 соединяется с элементом №6 двумя перемычками длинной 55 см (по центрам наконечников 57 см) из провода ПВ (медь) диаметром 2,5 мм в полиэтиленовой изоляции. На концах перемычек методом обжима закреплены наконечники под болт М6, соединение защищено термоусаживаемой трубкой.
К болтам элемента №5 присоединяется согласующая катушка из провода типа ПВ (медь) диаметром 2,5 мм в изоляции. Диаметр катушки 7-8 см, количество витков – 7-8, индуктивность 2,5-3 мкГ. При настройке антенны , разжимая или сжимая витки катушки, добиваются минимального значения КСВ на диапазонах 20 и 10 метров.
К болтам элемента №6 так же подсоединяются гибкие выводы симметрирующего трансформатора и далее через коаксиальный разъём к кабелю РК-50.
О симметрирующем трансформаторе. Трансформатор представляет из себя отрезок коаксиального кабеля РК-50 9-11 на который плотно надеты и зафиксированы ферритовые кольца М1500 20х12х6 общей длинной до 25 – 30 см. С одной стороны к средней жиле и оплётке припаяны выводы длинной 50 – 70 мм из оплётки посеребренного (луженого) кабеля типа РК-50 (75)-2(-3) с наконечниками под болт М6, а с другой ВЧ разъём. Всё это помещено в трубу и залито герметиком. Труба может быть дюралевая или полиэтиленовая.
Из практики: прежде чем надеть кольца на кабель снял внешнюю изоляцию, так как внутренний диаметр колец был меньше наружного диаметра оболочки кабеля, и на её место надел и усадил термоусаживаемую трубку, на кольца сверху также надел и усадил термоусаживаемую трубку. Получилась крепкая конструкция.
ЧТО ЖЕ это за симметрирующий трансформатор такой? Рекомендую сначала прочитать статью на сайте http://www.cqham.ru/cons_ant.htm/balun4 (“Некоторые аспекты проблемы “балуна”). Возможно наверное применение и других типов симметрирующих трансформаторов, но это , пожалуй тема для дискуссии. Учитывая, что программуMMANA я ещё окончательно не освоил, а при расчетах параметров антенны получается далеко не 50 активных ОМ, а тем более к концам выделенных диапазонов, то и у меня возникает много вопросов на тему о параметрах антенны на которые я не могу себе пока дать ответ. Но работает!!!???
Порядок сборки антенны:
- Соберите элементы из трубок и заклепайте трубки между собой, при этом имейте ввиду, что трубку малого диаметра на 14 – 15 см для предотвращения окисления необходимо смазать смазкой РС-96тм. Перед сборкой элементов отметьте центр средних трубок элементов (вариант – сверлится по центру отверстие с одной стороны трубки и расклёпывается заклёпка). Это упрощает сборку антенны. Не забудьте перед склепыванием трубок надеть изоляторы на центральную трубку.
- Соберите траверсу, закрепите концы троса так, чтобы при оттягивании в его центре расстояние до траверсы составляло 40 – 60 см. Установите траверсу на 50-70 см над землёй.
- Подводя снизу элементы под траверсу зафиксируйте их по очереди все. Проверьте симметричность и горизонтальность расположения всех элементов. Если необходимо, выровняйте подогните W-образную пластину. Затяните все гайки на U-болтах, но не переусердствуйте. Установите на активные элементы перемычки, параллельно друг другу, согласующую катушку и симметрирующий трансформатор. Последний зафиксируйте пластмассовыми стяжками. Стяжки применяйте только выдерживающие температуру от -40°C до +40°C. Как правило они бывают чёрного цвета.
- Имеет смысл активные элементы с обоих сторон зафиксировать стеклотекстолитовой планкой, так как при сильном ветре параллельность 4 и 5 элемента нарушается, что приводит к изменению КСВ диапазона 21 МГц.
- Определите геометрический центр тяжести антенны
- Установите на трубу мачты узел крепления антенны и закрепите на нём антенну.
- Натяжкой троса придайте горизонтальное положение траверсе и U-болтом закрепите трос на трубе мачты.
- Подсоедините коаксиальный кабель при этом тщательно герметизируйте разъём герметиком, лентой ЛЭТСАР и изолентой, закрепите изоленту стяжкой и приступайте к настройке антенны.
Настройка заключается: - в определении резонансной частоты и КСВ по диапазонам;
- подгонке размеров элементов методом укорачивания (удлинения) тонких трубок с их концов, а также изменением расстояния между витками катушки. Необходимо иметь ввиду, что с изменением высоты антенны изменяется и КСВ. Так как местоположение и высота подвеса антенны у всех будет разными имеет смысл изначально длину крайних трубок увеличить сантиметров на 5-7. Для резки труб я применил небольшой труборез для цветного металла и тонких стальных труб. Его длина всего 15 см, вес около 200 грамм и стоимость 80 рублей.
Опыт эксплуатации антенн, с указанным выше способом соединения трубок элементов показывает, что со временем заклёпки разбалтываются и, как следствие, нарушается контакт между трубок и антенна перестает работать. Как у меня и было. Что предпринять?
В оригинальной конструкции антенны производства КБ АТ БРИЗ применяется крепление тремя заклёпками. Я у себя добавил ещё две снизу. Некоторые радиолюбители разрезают ножовкой концы трубок вдоль её оси и стягивают внешнюю трубку автомобильными хомутами. Но говорят это тоже ненадёжно. (Для информации: зачастую на рынках и в автомагазинах мы видим красивые блестящие авто хомуты из тонкого металла, но в продаже есть ещё и хомуты из более толстого металла толщиной около 1 мм – ищите и найдете!). Специалисты «Yagi RU» пошли ещё дальше. Они, переделав труборез, сделали трубообжимной инструмент и с успехом прокатывают концы трубок. Для этого достаточно заменить на труборезе режущий диск на металлический валик.
Несколько замечаний:
- Не имеет смысла поднимать антенну выше 7-10 метров над крышей многоэтажного дома, так как диаграмма направленности формируется от земли.
- Рекомендуемая длина кабеля питания антенны рассчитывается по формуле:
Lкаб=N x ½ l x Kук,
где N любое количество полуволн, Kук – коэффициент укорочения кабеля, l - длина рабочей волны.
Для кабеля РК-50-7-11 (RG-213), Kук – 0,66 для антенн диапазона 7 МГц и выше длина должна быть кратной 14 метрам (14, 28, 42, 56 м), а для антенн диапазона 14 МГц и выше – кратной 7 метрам (7, 14, 21 м и т.д.)
- Нельзя оставлять кабель на поверхности земли или крыши во избежании попадания влаги в кабель, нужно только подвешивать его
- S-метр Вашего трансивера не является точным измерительным прибором поэтому он не может быть использован для настройки антенны.
Чертежи на антенну разработаны в программе «CATIA» и сохранены в AutoCAD. Под моим чутким руководством с программой работал мой сын Анатолий. Ему отдельное спасибо!
Таблица №1
Размеры трубок элементов антенны
(с учетом размера вставки (140 мм) в трубку большего диаметра), мм
Номер элемента
Количество трубок, шт
Диаметр трубки/длинна , мм
Суммарная
длинна элемента
25
20
16
12
1
7
3000 – 1 шт.
2000 – 2 шт.
2000 – 2 шт.
420 –
2 шт.
11000
2
5
3000 – 1 шт.
2000 – 2 шт.
530 –
2 шт.
7500
3
3
2000 – 1 шт.
1860 – 2 шт.
5440
4
5
3000 – 1 шт.
2000 – 2 шт.
330 –
2 шт.
7100
5 акт.
6
1500 – 2 шт.
2000 – 2 шт.
1610 – 2 шт.
10000
(в т.ч. 60 мм вставки изолятора)
6 акт.
6
750 –
2 шт.
1500 – 2 шт.
600 –
2 шт.
5200
(в т.ч. 60 мм вставки изолятора)
7
3
2000 – 1 шт.
1670 – 2 шт.
5060
18
5
750 –
1 шт.
1500 – 2 шт.
1735 – 2 шт.
6660
9
3
2000 – 1 шт.
1640 – 2 шт.
5000
10
5
3000 – 1 шт.
2000 – 2 шт.
1610 – 2 шт.
9660
11
3
2000 – 1 шт.
1560 – 2 шт.
4840
Расчетные данные для элементов антенны CZ-570 XXL (Данные из Интернета)
Номер элемента
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Размер, мм
11000
7500
5440
7100
10000
5200
5060
6660
5000
9660
4840
Оптимизированные размеры элементов антенны по MMANA
Номер элемента
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Размер, мм
11000
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Опись приложений:
Схема антенны Лист 1
Способ соединения трубок элементов Лист 2
Сборочный чертёж узла крепления траверсы антенны к мачте Лист 3
Чертёж пластины крепления элементов к траверсе Лист 4
Сборочный чертёж узла крепления элементов на траверсе Лист 5
Сборочный чертёж узла соединения активных элементов Лист 6
Сборочный чертёж траверсы Лист 7
Эскиз «Способ питания антенны» Лист 8
Крепление антенны к мачте, трехмерная проекция Лист 9
Траверса в сборе, трехмерная проекция Лист 10
Ведомость комплектации антенны. Лист 11
Фото узлов антенны 18 фотографий
Схема антенны:
ВЕДОМОСТЬ КОМПЛЕКТАЦИИ АНТЕННЫ
№№ п.п.
Наименование
Количество
1
Элементы антенны
11 шт.
2
Изолятор элемента, внутренний диаметр 21 мм
8 шт.
3
Изолятор элемента, внутренний диаметр 26 мм
14 шт.
4
Траверса, длинна 6 м диаметр 50 мм
1 шт.
5
Заглушки траверсы (для торцевых отверстий)
2 шт.
6
Пластины крепления траверсы к мачте
2 шт.
7
Болт М10х25 (для стяжки пластин)
4 шт.
8
Шайба М10
4 шт.
9
Пружинная шайба под болт М10
4 шт.
10
Гайка М10
4 шт.
11
Болт М8х60 (для траверсы)
3 шт.
12
Шайба под болт М8
3 шт.
Пружинная шайба под болт М8
13
U-болт 54 (для крепления траверсы к пластине)
4 шт.
14
U-болт 42
14 шт.
15
U-болт 35
8 шт.
16
Пластина для крепления элементов к траверсе
11 шт.
17
Изолятор для активного элемента
2 шт.
18
Болт М6х50 (для подсоединения клемм питания)
4 шт.
19*
Шайба под болт М6
4 шт.
20
Гайка М6
4 шт.
21
Перемычка питания
2 шт.
22
Катушка согласующая
1 шт.
23
Рым-гайка М8 (для крепления троса)
2 шт.
24
Зажим троса
4 шт.
25
Коуши для троса
2 шт.
26
Трос растяжки траверсы, диаметр 3 мм
6 м
27
Симметрирующий трансформатор
1 шт.
28
Заклёпки диаметром 4 х 8 мм
195 шт.
29
Заклёпки диаметром 8 х 12 мм
18 шт.
30
Пластиковая стяжка морозоустойчивая 300 мм
5 шт.
31
Смазка РС-96ТМ
1 туба
32
Лента ЛЭТСАР
25 см
Примечание: 1. * Для увеличения надежности затяжки всех болтовых соединений целесообразно применить гайки М6, М8 с пластиковой вставкой.
2. При изготовлении траверсы из 2-х труб по 3 метра, для исключения расплющивания труб при затяжке болтов, целесообразно в месте стыковки труб вложить пластмассовую или деревянную вставку соответствующего диаметра и длинной 10-15 см.
3. С торцов траверсу необходимо закрыть пластиковыми вставками (стеклотекстолит, текстолит и др.) для исключения попадания осадков во внутрь трубы.
Файлы:
Чертежи и фотоснимки антенны
Чертежи в программе "AutoCAD 2006"
Фйлы MMANA
Всем Удачи, 73. Сергей, RA6XPG
Глас народа
08.09.2006 06:34 Сергей, я уже задавал Вам этот вопрос. Моделировщик показывает не... -- Бек, ЕХ8АВ
07.09.2006 19:39 Дорогой тезка. Спасибо за публикацию и труд, потраченный на черте... -- Сергей, EX8A...
Рекомендуемый контент
Радиолюбителю