Антенны 430 470 мгц своими руками

1.Введение.

Сразу хотел бы поблагодарить автора расчёта самой антенны – Дмитрия RA3AQ, далее Сергея RA3WND с которым мы собственно и ринулись «в бой», а также токарю Николаю и фрезеровщику Михаилу, исполнявших мои «заказы».
Хочу заметить, что данная конструкция была задумана не стационарной, а предназначена для полевых выездов. Конкретнее, для использования на позиции RW3WR в Полевом Дне.

2.Антенна.

Автором расчета является Дмитриев Дмитрий (RA3AQ), к которому лично у нас с Сергеем выработалось некоторое безусловное доверие в плане воплощения его расчётов в реальные конструкции.
Конструктив крепления элементов по традиции «сквозь траверсу, изолировано». Вибратор петлевой, 50-ти омный, с симметрированием четвертьволновыми стаканами.
Для изготовления использовались следующие материалы:
траверса антенны – Труба Д16 Ø22мм толщиной 1,5мм;
пассивные элементы изготовлены из алюминиевого провода сечением 16мм2, купленного в магазине электромонтажа, который оказался на поверку не 4,5мм в диаметре, а 4,3мм, также добавлю, что брать нужно обязательно одножильный, мы попробовали сначала из свитого четырёхжильного кабеля делать элементы, так выпрямить его качественно практически нереально;
активные элементы – провод ПВ1 сечением также 16мм2 (аналогично как и в случае с алюминиевым, диаметр фактически оказался занижен);
для изоляции элементов от бума использовались кусочки «родной» изоляции алюминиевого провода.
крепления вибраторов – фторопластовый стержень Ø100мм

Бумкоррекцию выполнил Сергей с использованием таблиц на сайте YU7EF http://yu7ef.com/boom_correction.htm, привожу все данные:

Теперь по-порядку:
Выбор материала для траверсы выпал на Круг из дюрали Д16 по причине его жёсткости. Собранная антенна практически не имеет провисаний, растягивать её ввиду этого на полевой позиции не нужно, а это здорово экономит время сборки. Единственный «минус» круглого сечения – неудобство сверления, у нас решился легко с помощью небольшого станочка для дрели. Труба обычными хомутами из магазина автозапчастей зажималась в уголок 20х20 и сверлилась вместе с ним. Этим была достигнуто нахождение осей всех отверстий в одной плоскости. Хотя в случае с данной конструкцией, когда элементы изготовлены из мягкого материала, небольшая погрешность в несовпадении осей отверстий легко компенсируется выравниванием элементов вручную. Отверстия сверлились сверлом диаметром 5,8мм (если не изменяет память), которое было заранее подобрано так, чтобы элементы вставлялись в уже продетый в траверсу кембрик с приличным усилием.

Вибратор изготовлен из медного провода 16мм2, его расчётная длина была 700мм. Мы изготовили сначала одну стрелу и подбирали длину по минимуму КСВ в диапазоне 432.050 — 432.200. С третьего или четвёртого раза получилось 687мм, все остальные стрелы в итоге в заданное значение попали без проблем! Хотя сначала пытались откорректировать КСВ меняя положение активного элемента на траверсе, получается хорошо, но проконсультировавшись с автором, поняли что это неправильно, т.к. в этом случае просто рассыпается диаграмма антенны. Гнули вибратор на специально сделанном кондукторе из листа фанеры и двух стальных цилиндров диаметром 45мм, Расстояние междуу цилиндрами получилось 212мм. Зазор для запитки 5мм.

Теперь немного о креплениях активного элемента. Имея такую возможность, изготовили мы их из фторопласта по прилагаемому эскизу:

Вот как это выглядит:

Запитка активных элементов произведена кабелем Radiolab 8D-FB с симметрированием четвертьволновыми стаканами, обжатыми обычной термоусадочной трубкой. Длина стакана 115мм, может быть выполнена из экранирующей оплётки того же кабеля. При пайке его необходимо принять меры для предотвращения перегрева внутренней изоляции самого фидера. Более подробно об изготовлении симметрирующего стакана можно прочесть в статье Евгения RW3AC «Изготовление антенн RA3AQ-9 и RA3AQ-15 для 144МГц ».

Герметизация точки запитки выполнена эпоксидкой. Немного отвлекаясь от основной темы, добавлю, что в рамках выбора самой эпоксидки, были проведены своего рода «испытания» разных марок на диэлектрическую проницаемость, дабы снизить влияние на параметры антенны. Были подготовлены всего 3 образца:
1.Клей эпоксидный универсальный ЭДП (в упаковке стеклянная примерно 0.5литров бутылка со смолой и маленький пузырёк с отвердителем).
2.Клей «Супер ЭПОКСИ» фирмы Момент (два тюбика, быстрого затвердевания).
3.Клей Poxipol (также быстро твердеющий, универсальный, на эпоксидной основе)
На стеклянные подложки от детского микроскопа были замешаны примерно одинаковые по объёму «плюхи» и после полного затвердевания все вместе запихнуты в микроволновку на полную мощность. Задача ставилась выбрать из образцов наименее греющийся от электромагнитного излучения. Скажу, что все три образца довольно быстро грелись, но на ощупь был выбран образец №1 (русский ЭДП).

Это предисловие. а теперь опыт работы с ЭДП. Первая проблема с ним возникла как с наиболее долгосохнущим (затвердевание — несколько часов, полное сутки). При обмазывании им точки запитки, за время пока «схватиться», успевал благополучно практически полностью стекать. Пришлось обмазывать два раза. Т.к. раньше я использовал «быструю» эпоксидку для этих целей, мне показалось большим неудобством то, что не получилось сделать заметный слой. Второе — т.к. её же я использовал для контрольной фиксации элементов в траверсе путём нанесения капельки на стык элемента с изолятором, по прошествии полутора месяцев (за это время антенна была опробована в ЧФО2009 и ПД2009) было замечено, что клей со временем приобрёл очень большую твёрдость, а заодно и хрупкость. Хоть фиксация элементов им и производилась «для подстраховки», всё же не очень приятно наблюдать как при малейшем воздействии она отскакивает от алюминиевого элемента! Помнится с «быстрой» эпоксидкой такого не происходило, дома 2 года в пластиковой траверсе были закреплены ей элементы, даже на открытом солнце ничего подобного не было. «Быстрая» эпоксидка сохраняет небольшую эластичность, не превращаясь в стекло и обладает лучшей адгезией (клейкостью) к металлам. Вот так уделив вниманию одним свойствам, мы лопухнулись с другими! :))

После изготовления все стрелы были проверены с помощью КСВ-метра. Было неинтересно, т.к. Все как одна попадали в единичку! Единственное что заметили — это уход КСВ в случае «случайного» изгибания рефлектора или первого директора. Собиралась антенна по выходным и иногда по вечерам в будни в течении ровно одного месяца, даже с учётом того, что параллельно шла работа над мачтой.

3. Согласование антенн.

Суммирование сигналов антенн было сделано при помощи делителей на жёстких коаксиальных линий, изготовление которых было описано в статье Сергея UA6LGO «Делители мощности на жестких коаксиальных линиях ». Сергеем RA3WND была произведена коррекция длины линий, а также расчёт делителя для суммирования двух «четвёрок». Использовалась для этого программа VK3UM Transmission Line Calculator. Итоговые данные выкладываю:

В отличии от автора статьи, который для установки центрального разъёма прорезал в профиле технологическое окно, нами успешно была проделана «операция» по бесконтактной пайке с помощью строительного фена. Заранее необходимо в центре трубку просверлить отверстие и залудить, причём специально оставить на отверстии капельку припоя. И на штырьке разъёма также повесить небольшую капельку. Затем с помощью болтиков, гаечек, подкладочек жёстко выставляется профиль и трубка так, чтобы ось трубки совпадала с осью профиля, разогревается фен и с торца задувается горячий воздух. Буквально через несколько секунд, увидев как расплавляется припой на трубке, выждав ещё пару-тройку секунд, просто вставляем штырёк разъёма в отверстие в трубке. Фен сразу же убираем, т.к. тепла, которого набрала медная трубка вполне достаточно. Сразу же можно проконтролировать на просвет качество пайки внутри (припой, который мы оставили на штырьке разъёма, должен стечь на трубку). Советую не увлекаться большим количеством припоя, т.к. по раскалённой трубке излишки обязательно стекут вниз, а также обязательно необходимо выждать минуту-другую, пока внутри всё не остынет ниже температуры плавления припоя!

4. Мачта и фрейм.

Напомню, что вся конструкция была задумана как выездная, поэтому мы старались экономить на весе и габаритах. Мачта и фрейм изготовлены полностью разборными и максимально мобильными.
Вопреки пессимистичному мнению многих наших коллег, сама мачта имея рассчётную высоту 16 метров, была изготовлена из дюралевой трубы диаметром 66мм и толщиной стенки всего 1,5мм. Так как предполагалось перевозить всё это хозяйство на крыше легковой машины, длина секций составила 4метра. Подъём мачты методом «падающая стрела».
Для соединения колен мачты были изготовлены стальные вставки с подшипниками:

Длина вставок 30см, изготовлены на токарном станке «с посадкой». Тут хочу обратить внимание на отсутствие овальности у дюралевых труб, с допуском -0,1мм вставки заходили в трубу как поршень, абсолютно без люфта. Скреплены с трубой были с каждой стороны болтом М8 насквозь.
Подшипники применены были обычные промышленные опорные. На них одеты обоймы с отверстиями для растяжек.
Самая маленькая вставка на фото предназначена для растяжек посередине верхнего колена мачты, между четвёрок антенн. Растягивается верхний ярус естественно при помощи шнура. Надевается вставка снаружи колена мачты ,до того как подвесить четвёрки, и упирается в обычный автомобильный хомут, затянутый в нужном месте на трубе мачты.
Для обеспечения подъёма «падающей стрелой» используется три колена мачты УНЖА, для чего была изготовлена специальная площадка с пяткой для самой мачты:

На фото можно увидеть, что вся пластина через петлю анкерится колами к земле. Этим достигается неподвижность точки основания мачты относительно планеты во время подъёмов и опусканий. В плите просверлены отверстия, к которым приворачивается колено от унжи, а в привареную трубу вставляется уже колено самой антенны. Торец трубы снизу заварен, туда перед сборкой закидывается стальной шарик от большоко подшипника. В итоге вся мачта с антенной стоит и крутится на этом шарике. Как показал опыт, усилие, которое необходимо приложить к мачте для её вращения, в данном варианте минимально (полностью собранная антенная система вращается без руля двумя пальчиками!), главное ровно выставить основание и саму мачту.
Фреймы изготовлены из дюралевой трубы 36мм. Стековое расстояние по вертикали и горизонтали одинаковое — 1,45м. Для соединения труб фрейма использованы дюралевые площадки из листа 4мм и шпильки М6 для сборки фрейма и крепления стрел и М8 для крепления фреймов к мачте.

5. Боевое крещение (ЧФО 2009)

Проверять всю систему нам довелось во время проведения ЧФО2009. Всё хозяйство уместилось на одной легковой машине ВАЗ2115, не считая фрейма, который решено было не разбирать, дабы сэкономить время на сборке.
В связи с тем, что для этого выезда у нас не было мачты для позиции 144МГц, решено половину нашей мачты отдать туда. Т.е. высота подъёма составила 8 метров вместо рассчётных 16-ти. Сборка произведена за 6 часов, никаких проблем не испытывали (не считая начавшегося ближе к подъёму моросящего дождя). В данном случае подъём был осуществлён вручную, без «падающей стрелы». К сожалению, небыло произведено взвешивания всех элементов системы, но с полной уверенность могу сказать, что подъём на данную высоту конкретной антенны можно производить вдвоём-троём абсолютно не напрягаясь!
Итак, несколько фото:

Сборку стеков проще произвести на поднятой мачте.

Фото уже установленной антенны в самом начале статьи.
А вот ещё кое-что интересное — ночью, перед тестом, поспать нам так и не удалось по причине настройки аппаратуры, но зато успели направив на заходящую луну антенну, услышать собственное эхо от неё в телеграфе, причём без наушников и не на уровне «глюков», а со 100%-ной разборчивостью! Даже я, только выучивший телеграф и не имеющий абсолютно опыта работы им в эфире, спокойно разбирал окончание позывного! Жаль, что так и не смогли войти в тот момент в кластер. Чем не показатель хорошей работы антенны? :))
Да! Дули 700Вт. Предусилитель by RW3AZ.

И напоследок фото уже с ПД2009, где подъём был осуществлён на полные 16метров:

Тут подъём был осуществлён на полную высоту — 16 метров. Учитывая тонкость стенки трубы мачты, повторяющим данную конструкцию могу сказать, что во время подъёма надо быть предельно внимательным, т.к. мачта такой длины ведёт себя как резиновая. Главное, чтобы все оттяжки были чётко вымеряны и натянуты. Также могу сказать, что не промахнулись с длиной противовеса «падающей стрелы» — три колена от УНЖИ это около 7м, меньше точно не надо! Ну и желательно всё-таки дюраль на мачту применить хотя-бы со стенкой 2мм.

Всем удачи в антенностроении! 73 de RN3DCF, Павел.