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 (http://www.realmetal.ru,  http://www.infogeo.ru/metalls) 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 (http://www.alterplast.ru/production/5/) 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-96^тм. 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:

L_каб=N x ½ l x K_ук,

 

где N любое количество полуволн, K_ук – коэффициент укорочения кабеля, l - длина рабочей волны.

            Для кабеля РК-50-7-11 (RG-213), K_ук – 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

 

 

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