Самостійне виготовлення антени - непросте завдання для радіоаматорів. Найчастіше автори різних антен не приділяють уваги опису технології виготовлення антен, а це дуже важливо для тих, хто буде намагатися їх повторити. Не знаючи технології виготовлення, важко повною мірою оцінити власні можливості. Їх переоцінка часто призводить до того, що хороші конструкції, незважаючи на витрачені матеріали, так і залишаються недоробленими. В запропонованій статті детально описана конструкція антени на діапазон 20 метрів. Деякі прийоми виготовлення можуть допомогти у виготовленні антен інших діапазонів.
Проблема вибору антени стала перед колективом Интинского радиоклуба (RK9XXS) ще на самому початку його діяльності. Вже тоді було вирішено: робити тільки серйозні антени. Добре розуміючи, що антену швидко не зробиш, вирішили для початку зібрати матеріали, а вже виходячи з їх кількості, вирішувати, яку антену будувати. Протягом місяця вдалося знайти 10 дюралевих планок для стрибків у висоту довжиною 3,6 м, 10 відрізків 30-міліметрової труби довжиною по 1,5 м, дві труби від медичних нош діаметром 36 мм, дві шестиметрових дюралевих труби діаметром 60 і 70 мм та одну триметрову трубу діаметром 60 мм. Цього матеріалу було достатньо для будівництва 5-елементної антени YAGI.
Маючи досвід розрахунку антенних систем з допомогою комп'ютера та виготовлення розрахованих антен, приступили до попереднього проектування антени. Перші ж підрахунки показали, що вигідніше будувати антену на подовженій траверсе: вищий коефіцієнт посилення, краще ставлення фронт/тил. Основним вимогою до клубної антени, на нашу думку, є можливість з мінімальним КСВ працювати в смузі частот 14...14,35 МГц. Це обумовлено, перш все, різнобічними інтересами членів клубу: один любить телеграфний ділянку, інший - SSTV, третій - шанувальник острівних експедицій, четвертий - любить МТ-63.
Коли згодом була змодельована антена з максимальним посиленням в напрямку головного пелюстка, виявилося, що наша энтенна програє всього 0,5...0,7 дБ. Це нас цілком влаштовувало. Розрахунки провели програмою YAGIOPTIMIZER, а перевірили - програмою NEC4WIN95. Справедливості заради, треба відзначити, що обидві програми досить близькі по кінцевому результату, хоча і є деякі розбіжності.
Розміри елементів антени: рефлектор - 10,7 м, вібратор - 10,3 м; директор 1 - 9,88 м, директор 2 - 9,58 м; директор 3 - 8,9 м. Характеристики антени: посилення - 11,6 дБ; ставлення фронт/тил - 24 дБ; ставлення фронт/пліч - 35 дБ, вхідний опір - 50 Ом.
Отже, основні розміри були визначені, прийшов час технологічних рішень.
Технологія виготовлення антени була обрана такою, щоб мінімізувати обсяг "платних" робіт і основну частину деталей можна було виконати самостійно з допомогою нехитрого інструменту. Для робіт знадобилися електродриль, ножиці по металу, ножівка по металу, молотки, плоскогубці, мітчики, плашки, гайкові ключі, викрутки та інші дрібниці. Зварювальних робіт небагато - всього шість нескладних вузлів. Токарні роботи - 10 дюралевих втулок. Все інше виконано самостійно, без застосування спеціального обладнання.
Найбільш просто вирішили питання з траверсою: в середині розташували трубу діаметром 70 мм, з двох сторін в неї вставили труби діаметром 60 мм Зазор між трубами ліквідували смугою сталевої стрічки товщиною 1,5 мм, щільно обернувши нею тонкі труби. Місця стику зафіксували від провертання болтами М 10х80. На відстані 1500 мм від кінців просвердлили два отвори і закріпили болтами М 10x100 по дві сталеві петлі розмірами 30x120x5 мм для кріплення верхньої і бічних розтяжок (рис. 1).
На розмічених місцях встановили майданчики кріплення елементів (рис. 2). Ці майданчики повністю ізолюють елементи від траверси при мінімальної ємності між ними. Майданчики кріплення елементів складаються зі сталевої пластини завтовшки 3 мм і текстолітової пластини розмірами 100x250x15 мм. В сталевий і текстолітової пластинах просвердлено 16 співвісних отворів діаметром 6 мм, після цього в сталевий пластини вісім отворів будинку розсвердлені до діаметра 25 мм. Це потрібно для того, щоб драбини кріплення елементів не мали контакту зі сталевою пластиною. Потім в сталевій пластині просвердлено ще чотири отвори діаметром 8 мм для кріплення майданчика до траверсі і приварена труба діаметром 17 мм і довжиною 500 мм для верхніх розтяжок елемента (стійка). Пластини з'єднані між собою через не рассверленные отвори вісьмома болтами М6х25.
Драбини виготовлені із сталевого неотожженного прутка діаметром 8 мм Для кріплення елементів були зроблені драбини діаметром 6 мм (використовувалися будівельні цвяхи). Спочатку необхідно відрізати пруток потрібної довжини, потім на кінцях нарізати різьбу на довжину 30 мм, а потім зігнути драбину на ковадлі до потрібної форми. Розрахувати довжину прутка нескладно за формулою
L = 1,57*(D+d) + D + 2*М + 40,
де L - необхідна довжина прутка; D - діаметр труби, яку кріпить стрем'янка; d -діаметр прутка, з якого виготовлена стрем'янка; М - товщина деталі, до якої кріпиться труба; 40 мм - запас для гайок кріплення.
Простий спосіб згинання драбини показаний на рис. 3. В процесі згинання один молоток наставляется на драбину другим наносяться несильні удари. Профіль драбини контролюють за шаблоном або закріплюється трубі.
Елементи антени (рис. 4) складені з відрізка труби діаметром 36 мм (в центрі), двох планок для стрибків у висоту і двох відрізків 30-міліметрової труби (на кінцях). Планки для стрибків щільно вставлені в трубу діаметром 36 мм і зафіксовані стандартними хомутами, а відрізки трубок стикуються з планкою спеціально виточеними втулками з дюралюмінію і заклепками з алюмінієвої дроту діаметром 5 мм. У місці стику встановлена петля для кріплення верхніх і зовнішніх розтяжок елементів. Петля виготовлена з прутка діаметром 6 і довжиною 90 мм (можна використовувати цвяхи будівельні). З одного кінця на довжину 20 мм нарізана різьба М6х1, другий кінець зігнутий у кільце на оправці діаметром 15 мм
Вузол кріплення траверси (рис. 5) приймає на себе основне навантаження статичного і динамічного характеру і повинен забезпечувати високу міцність. Він являє собою сталеву пластину товщиною 4 мм. Розмір пластини визначається довжиною траверси і вагою антени, мінімальний розмір "В" для даної антени - 500 мм. В пластині просвердлені отвори для кріплення хомутів траверси і для хомутів кріплення пластини до щогли.
Розмітка отворів проводиться наступним чином. Відстань "А" має бути дорівнює сумі діаметрів щогли і драбин, що кріплять пластину до щогли. В нашому випадку діаметр щогли дорівнює 52 мм, а драбини виконані з прутка діаметром 8 мм, тому відстань між центрами отворів - 60 мм. Відстань "Б" має бути дорівнює сумі діаметрів траверси і драбин, що кріплять траверсу до пластини. В нашому випадку діаметр траверси дорівнює 70 мм, а діаметр прутка, з якого виконані драбини, - 8 мм Відстань між центрами отворів - 78 мм
Число драбин кріплення траверси для такої важкої антени - не менше 6. Це визначає надійність кріплення траверси. Число драбин кріплення пластини до щоглі для довгих антен має бути 6-8. Воно визначає міцність утримання траверси на щоглі. Ми обрали шість драбин.
Після розмітки та свердління цих отворів у нижньому куті зроблено отвір для кронштейни бічних розтяжок. Діаметр цього отвору повинен бути дорівнює діаметру труби, обраної для кронштейна. Труба кронштейна обрана діаметром 1,5 дюйма, тобто 37 мм. Довжину труби кронштейна (розмір "М") ми вибрали приблизно 1000 мм. труби кронштейна на кінцях просвердлено за два отвори діаметром 12 мм, які будуть вставлятися натяжні болти бічних розтяжок.
Труба кронштейна вставлена в отвір в сталевій пластині так, щоб довжина - решт була однаковою. Після цього трубу треба ретельно ошпарити дугового зварюванням з двох сторін. Вузол кріплення ретельно зашкурен і пофарбований олійною фарбою для зовнішніх робіт.
Натяжні болти верхніх і бічних розтяжок виготовлені із сталевого прутка діаметром 12 мм і мають довжину 250 мм. Один кінець прутка зігнутий у кільце на оправці діаметром 15 мм, з іншого кінця на всю решту довжину нарізана різьба М12х1,5.
Бічні і верхні розтяжки траверси виготовляти найкраще в процесі складання антени, оскільки їх довжина визначається центром тяжіння антеною системи. Кріплення розтяжок траверси показано на рис. 6.
Збірка антени. Спочатку збирають траверсу антени, як зазначено вище. Траверсу укладають на чистій, рівній горизонтальній майданчику розмірами 12x16 м. На траверсу з допомогою драбин встановлюють майданчики кріплення елементів, а на них (також з допомогою драбин) - зібрані елементи антени. При цьому потрібно звертати увагу на горизонтальність всіх елементів антени.
Відстань між елементами показано в таблиці.
При установці елементів петлі кріплення верхніх і зовнішніх розтяжок повинні зверху. Вид на антену зверху показаний на рис. 7.
(натисніть для збільшення)
Потім роблять розмітку верхніх розтяжок елементів і встановлення на них ізоляторів. Чим більше буде встановлено ізоляторів, тим менший вплив на параметри антени будуть надавати верхні розтяжки. У разі застосування діелектричних (капронових, прядивних) верхніх розтяжок ізолятори не можна встановлювати. Розтяжки кріплять одним кінцем за петлі на елементах, іншим - за підтримують стійки, пропустивши розтяжки в просвердлені отвори в стійках (рис. 8).
(натисніть для збільшення)
Для усіх вузлів кріплення розтяжок обов'язково повинні застосовуватися коуші. Зовнішні розтяжки кріплять до петель на елементах. Ці розтяжки в місцях кріплення бажано обернути смужками оцинкованої жерсті, тоді вони прослужать довго. Зовнішні розтяжки повинні бути по можливості сильно, але рівномірно натягнутими. Найважливіше - забезпечити правильне положення елементів антени. В нашій конструкції використовувалися сталеві троси для верхніх розтяжок і пеньковий шнур для зовнішніх розтяжок.
Після кріплення всіх розтяжок встановлюють згода пристрій (рис. 9). Воно кріпиться за допомогою хомутів або драбин. Кабель підключають живлення, закріплюють і прокладають до центру щогли відразу. Корпус узгоджувального пристрою повинен забезпечувати захист конденсаторів від дощу і снігопаду.
(натисніть для збільшення)
Тепер антена зібрана і можна визначити її центр ваги. Для цього піднімають траверсу між першим і другим директорами і, пересуваючи точку опори, знаходять положення рівноваги антени. У цьому місці встановлюють центр вузла кріплення траверси таким чином, щоб кронштейн бічних розтяжок знаходився знизу. Кріплення траверси на щоглі показано на рис. 10.
(натисніть для збільшення)
Після цього вимірюють відстань між отворами кронштейна і сталевими петлями на траверсі. За цими розмірами виготовляють бічні розтяжки, зробивши запас для натягу.
Перед підйомом антени потрібно обов'язково перевірити всі кріплення, підтягнути всі гайки. Підтримуючи траверсу в двох місцях, піднімають зібрану антену на верстат УНЖИ. на якому закріплений редуктор з несучою трубою. Притиснувши вузол кріплення до несучої труби, закріплюють його за допомогою драбин.
Вирівнявши траверсу з допомогою підставок, вимірюють відстань між верхньою частиною несучої труби і петлями кріплення верхніх розтяжок. За цим розмірам виготовляють і встановлюють верхні розтяжки. Відразу ж потрібно забезпечити натяг верхніх і бічних розтяжок траверси, контролюючи відсутність вертикального і бічного прогину. Це єдина складальна робота, що проводиться на висоті 3 м. Тепер антена повністю зібрана і, піднявши секції на висоту, при якої ще можна працювати з согласующим пристроєм, проводять настройку омега-согласователя.
Налаштування. Дві побудовані за комп'ютерним розрахунками антени зажадали тільки налаштування узгоджувального пристрою. Яких-небудь подовжень або укорочений елементів і переміщень їх на траверсі в процесі установки не проводилося. Налаштування узгоджувального пристрою зводиться до встановлення движків конденсаторів в положення, відповідне максимальної віддачі потужності при мінімумі КСВ в середині діапазону.
У разі налагодження узгоджувального пристрою на висоті 3...4 м від землі налаштування виробляють на частоті 14100 кГц, при цьому необхідно перевірити КСВ на частотах 14 14,35 МГц, де він не повинен перевищувати 1,1. У налаштованої антени КСВ повинен бути не більше 1,1 у всьому діапазоні 20 метрів.
У проектуванні і будівництві антени взяли участь Ю. Погребан (UA9XEX), А. Кищин (UA9XJK), А. Ковпаків (UA9XKT), А. Богомолов (UA9XBL), М. Грибак (UA9XEQ). Генеральний конструктор і виконроб будівництва Н. Філенко (UA9XBI).
Автор: Н.Філенко (UA9XBI)