Антенна Yagi ~ 450 МГц: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Цель этого руководства - сделать рентабельную антенну Яги ~ 450 МГц для радиопеленгации или других применений наиболее изобретательными способами, которые я могу найти, при этом обеспечивая стандартизированную сборку антенны для использования со сравнением результатов с использованием того же программного обеспечения для анализа и / или методы. Я продемонстрирую способ; Сделайте антенну, используя обычные материалы, которые можно найти на месте, где можно найти материалы, и используя 3D-принтер, чтобы изготовить детали, используемые для крепления антенных элементов к стреле, чтобы получить более профессиональный вид, если у вас есть доступ к 3D-принтеру. Имейте в виду, что в определенной степени могут использоваться различные материалы, при этом основное внимание и необходимое внимание будет уделяться размерам и характеристикам для достижения наилучших характеристик. Я отмечу идеи для различных методов, которые можно использовать на каждом этапе.

Запасы

1. ~ 48 дюймов диаметром 1 см или 3/8 дюйма из алюминия, меди или латуни (также подойдет деревянный дюбель, покрытый алюминиевой изолентой или оловянно-медной оплеткой. Также можно использовать сплошную медную проволоку 12 или 14 калибра).

2. ~ 36 дюймов из 1 см или 3/8 дюйма медных трубок (старые бесплатные или утилизированные водопроводные или хладагентные трубы, так как более тонкие стенки легче изгибаются. Также можно использовать алюминий или медь толщиной 9,5 мм x 1,5 мм, либо вы можете попробовать использовать 12 или одножильный медный провод 14-го калибра.)

3. ~ 30 дюймов на 1 дюйм или 2,5 см квадратная алюминиевая труба (старая рама крышки грузовика, бесплатного или утилизируемая. Технически вы можете даже использовать сухую и прямую ветку дерева или кусок дерева, если элементы находятся в одной плоскости.)

4. 6 пластиковых или бумажных трубочек (рестораны)

5. 5 винтов (необязательно, см. Пистолет для горячего клея и Горячий клей)

6. ~ 30 см коаксиального кабеля RG6 75 Ом (старые бесплатные спутники - отличный источник)

7. ~ 40 дюймов RG58 или другого коаксиального кабеля 50 Ом

8. RG58 или любой другой коаксиальный кабель 50 Ом используется штекерный разъем (SMA, BNC или любой другой входной приемник).

9. Паяльник и припой (флюс, если припой не является флюсовым сердечником)

10. Кусачки (необязательно, поскольку можно использовать нож или другой резак)

11. Устройства для зачистки проводов (необязательно, поскольку можно использовать нож или другой резак, если будьте осторожны, чтобы не порезать провода)

12. Пила для резки труб и стрелы.

13. Мини-резак для медных трубок (необязательно, но неплохо иметь)

14. Пистолет для горячего клея и высокотемпературный горячий клей (необязательно, поскольку можно использовать суперклей, эпоксидную смолу, ручку для 3D-принтера или винты. Если используются винты, потребуется сверло, чтобы просверлить отверстия в стреле для винтов)

Шаг 1. Измерьте и обрежьте антенные элементы, штангу и коаксиальный кабель

После того, как вы определили, какие материалы будут использоваться для элементов антенны (алюминиевые трубки, деревянные дюбели, покрытые алюминиевой лентой или луженой медной оплеткой, медная труба, латунная трубка, медный провод и т. Д.), Вы можете измерить и пометить где резать. Помните об ошибке при обрезке немного длиннее, чем короче, поэтому, если позже вы захотите попробовать настроить антенну больше … вы можете сократить длину. Это хорошая практика, о которой следует помнить при сборке антенн в будущем. Лучше всего стараться, чтобы разрезы соответствовали указанной указанной длине для единообразия.

Технические характеристики для следующего:

Направляющий элемент 1 - 25 см

Направляющий элемент 2 - 26см

Направляющий элемент 3 - 26см

Управляемый элемент - 68,7 см (его можно измерить и отрезать дольше, поскольку некоторые из них могут быть обрезаны позже в зависимости от качества изгиба радиуса и зазора ~ 2 см)

Отражающий элемент - 36см

Стрела - 74,5 см

Коаксиальный кабель Balun RG6 - 25,1 см

Коаксиальный кабель Feedline RG58 - я использовал 38 дюймов, хотя технически фидер можно настроить на оптимальную длину волны КСВ.

Изгиб ведомого элемента

Согните радиус 2,5 см на каждом конце, используя круглый дюбель диаметром 5 см или форму, в зависимости от того, что у вас есть, тщательно измеряя так, чтобы ширина управляемых антенных элементов составляла 30 см. Вы можете сгибаться, внимательно глядя на него и измеряя при сгибании. Вы также можете согнуть, используя метод заливки песком, как в этом руководстве, или метод заливки солью, как в этом руководстве, или трубогиб, или метод гибки пружиной.

Обрезка и зачистка балуна RG6: λ / 2 при 435 МГц = 300, 000/435 x 2 = 345 мм (воздух) Коэффициент скорости коаксиального кабеля (v)

В URM111: 16 мм зачищенного конца (v = 0,9) = 18 мм (электрический)

Длина резки = 345 мм-18 мм

Для кабеля PE v = 0,66, 345 мм - 18 мм x 0,66 = 215,82 мм без полоски и добавьте 1 см полиэтилена без ленты и ~ 6 мм без ленты для получения общей длины 231,82

Кабель PTFE v = 0,72, 345 мм - 18 мм x 0,72 = 235,44 мм без полоски и добавьте 1 см полиэтилена без ленты и ~ 6 мм без ленты для получения общей длины 251,44 мм.

Обрезка и зачистка подводящего трубопровода RG58: снимите примерно 3 см внешней изоляции с конца RG58 и 1 см внутренней изоляции PE / PTFE.

Шаг 2: 3D-печать креплений элементов

Если у вас нет доступа к 3D-принтеру на месте или по почте, этот шаг можно творчески изменить, чтобы антенные элементы были установлены на ~ 5/32 дюйма (4 мм) над поверхностью стрелы с использованием электроизоляционного материала. как любой пластик или даже дерево, которое вы можете найти для использования.

Если у вас есть доступ к 3D-принтеру, будь то ваш собственный, в Maker Space или в Интернете, отличная модель STL (STL - это формат файла, который использует 3D-принтер) и файл, который я уже нашел, находятся здесь, на следующем сайте:

Просто сохраните копию файла. STL по вашему выбору, скопируйте на флэш-накопитель или, как бы то ни было, вам нужно передать файл на 3D-принтер (электронная почта, общий диск и т. Д.). Спросите у того, у кого есть 3D-принтер, что делать, если вы не знаете.

Имейте в виду, что версия версии 0.2 выше составляет 12 мм и предназначена для элементов диаметром 12 мм, хотя соломинки можно использовать в качестве прокладок, чтобы заполнить пространство, разрезав соломинки на длину ширины 3D-печати, а затем разрезав их. длина, чтобы открыться для обертывания столько слоев, сколько вам нужно, чтобы прокладывать прокладку, чтобы не было свободного покроя.

Приведенная выше ссылка Версия 0.1 действительно очевидна в отношении диаметра элемента, хотя я бы распечатал размер на 1 мм больше, чем материал вашего элемента, плюс учитывая усадку материала 3D-принтера, поэтому вам не нужно сверлить распечатку крепления. позже, если потребуется сделать отверстие больше. На всякий случай я использовал 12-миллиметровую версию.

Я обнаружил, что 12-миллиметровая версия Revision 0.1 лучше всего подходит для ведомого элемента (это медный элемент, к которому подключен коаксиальный кабель (фидер)), поскольку вы можете перемещать крепление по углам, не застревая.

Не увлекайтесь печатью слишком много за один раз на базе, так как некоторые принтеры ведут себя по-другому, и если вы заметили на изображении с серыми отпечатками версии 0.1, отпечатки другой антенны дискона не были правильными.

Примечание. Вы можете использовать грунтовку, чтобы запечатать 3D-печать, чтобы печать прослужила дольше. В общем, это хороший совет, если вы никогда раньше не печатали на 3D-принтере, поскольку некоторые материалы являются биоразлагаемыми и со временем разрушатся.

Шаг 3: компоновка, измерение расстояния между элементами антенны и сборка

Разместите антенные элементы после вставки и центрирования элементов с помощью пластиковой соломки или прокладок из другого непроводящего материала. Имейте в виду, что если ваша стрела не имеет квадрата 3 см, как точка крепления крепления для 3D-печати, просто используйте гладкую сторону отпечатка крепления для выравнивания. Кроме того, не забудьте отрегулировать центр стрелы и центр элементов для получения даже симметричного расстояния при виде сверху.

Измерьте расстояние между каждым антенным элементом, начиная с одного конца стрелы и продвигаясь к другому концу стрелы. Я начал со стороны «Отражающий элемент» штанги. Расстояния указаны на первом изображении, имея в виду, что расстояния не находятся «в центре» на изображении. Вы можете использовать эти размеры или указанные расстояния «по центру», если вы используете другой материал, например, сплошную медную проводку 14 или 12 калибра.

Расстояния «по центру» между элементами отмечены следующим образом

Отражающий элемент к ведомому элементу (ближайшая к отражающему элементу сторона) - 13 см

Ведомый элемент (ближайшая сторона к 1-м направляющим элементам) к 1-му направляющему элементу - 3,5 см

1-й направляющий элемент - 2-й направляющий элемент - 14 см

2-й направляющий элемент к 3-му направляющему элементу - 14 см

Я использовал резиновые ленты, чтобы временно удерживать смонтированные элементы на месте, пока я выполнял следующий шаг, чтобы убедиться, что расстояние было правильным при настройке с помощью NanoVNA.

Припаивание балуна и фидерной линии к ведомому элементу

Отшлифуйте ведомый элемент в том месте, где будет паяться балун и подводящая линия, тщательно очистив. Вы также можете нанести флюс, если используемый припой не является сердечником из флюса.

Скрутите заземляющие (внешние) провода на каждом конце кабеля балуна RG6 в один провод, чтобы его было легче припаять позже, и проделайте то же самое с токопроводящими проводами, поскольку, скорее всего, это многожильный провод. Проделайте то же самое с одним концом кабеля RG58.

Согните кабель балуна RG6 и кабель RG58, расположите заземляющие провода, как показано на изображениях, и спаяйте их вместе.

Затем расположите центральные токопроводящие провода балуна RG6, как показано на изображениях, и припаяйте к ведомому элементу.

Припаяйте центральный провод RG58 к правой стороне ведомого элемента, как показано на изображениях.

Припаяйте SMA, BNC или любой другой разъем, который вы решили использовать на RG58.

Шаг 4: настройка (при необходимости) и закрепление элементов крепления

Подсоедините крепления элементов к стреле и настройте антенну

Как отмечалось в предыдущем шаге, я использовал резиновые ленты, чтобы временно удерживать на месте каждый установленный элемент, прежде чем я приклеил его горячим клеем, поскольку я хотел проверить производительность с помощью NanoVNA. Этот шаг не является обязательным, но его рекомендуется выполнить, чтобы обеспечить целостность антенны и научиться настраивать антенны и другие части, связанные с радиосвязью.

NanoVNA - это действительно экономичный векторный анализатор цепей (VNA), который теоретически может выполнять тесты, связанные с фазой, а также тесты, связанные с амплитудой, которые выполняет скалярный анализатор цепей.

Два основных теста, которые проще и дешевле выполнить с помощью NanoVNA:

Импеданс - чтобы убедиться, что импеданс соответствует используемому приемнику в частотном диапазоне.

Отраженные потери - перестроив по-другому, мы также можем рассчитать коэффициент стоячей волны (КСВН).

В Интернете есть учебные пособия, которые показывают, как использовать NanoVNA, если он у вас есть. Я рекомендую инвестировать в NanoVNA, если вы планируете больше заниматься радио. Дальнейшие измерения также можно выполнить, как показано в этой статье.

Существуют также другие экономически эффективные способы настройки антенны, которые использовались до появления NanoVNA, такие как использование дешевого RTL-SDR и широкополосного источника шума для определения оптимальных отраженных потерь и КСВН.

Крепления для безопасных элементов:

Горячим клеем, 3D-ручкой Pinter, суперклеем, эпоксидной смолой или дрелью и прикрутите крепления к штанге, разнесенные на указанные выше или более точные размеры. Я использовал горячий клей для настройки высокой температуры для элементов крепления и крепления к стреле с момента первой сборки, которую я использую только внутри, так как я сделал элементы из деревянных дюбелей, обернутых алюминиевой изолентой.

Шаг 5: Готово

Вы можете нанести тонкий слой Krylon, чтобы герметизировать антенные элементы, штангу и крепления, чтобы в дальнейшем предотвратить коррозию, которая может отрицательно повлиять на характеристики антенны.

Вы также можете сделать рукоятку из силиконовой ленты, старой рукоятки или любого другого непроводящего материала.

Вы также можете сделать крепление для антенны, чтобы установить ее на штатив или другое место, например, фиксированную мачту или мачту с вращателем.

Есть и другие удивительные конструкции антенн яги, которые вы можете найти в Интернете, в ARRL Books или в других книгах.

Есть также другие готовые файлы STL для крепления 3D-принтера для Yagi и других антенн, которые вы можете найти на Thingiverse.

Если вам нравится делать антенны, вы можете приобрести КСВ-метр или построить свой собственный. Существует множество отличных онлайн-проектов, которые помогут лучше понять характеристики вашей антенны и одновременно изучить электронику.

Наслаждайтесь использованием антенны!