НА ГЛАВНУЮ - - адрес этой страницы -- http://ra6foo.qrz.ru/ant.html -- версия 16 02 2010 -- НА ГЛАВНУЮ

Изготовление вибраторов и траверс для антенн ВК

Прошли времена антенн, которые не отвечали заявленным параметрам, требовали "настройки" или были просто неработоспособны и наглядно демонстрировали свое убожество в работе в эфире. (хотя многие из них, такие как SWAN, Грабли Аврика, французские треугольники и т.п. до сих пор гуляют по сайтам). В программах расчета антенн любая "кривизна" видна сразу, а различие между однотипными антеннами ниже того уровня, который может быть заметен в их работе. Остается лишь одна причина, которая может ухудшить их до состояния, заметного в работе, это влияние того, что остается за рамками модели. Это детали и способ крепления элементов и самой антенны, питание и согласование, подключение и отвод кабеля таким образом, чтобы исключить ток по его оплетке, точность размеров и позиций элементов, что вобщем называется КОНСТРУКЦИЕЙ антенны. Из десятков конструктивных решений, оценив в сотнях изготовленных антенн их влияние на параметры, затраты труда и материалов и полученные при этом результаты, сравнив надежность и долговечность, сделан выбор в пользу предлагаемого исполнения антенн.

ВИБРАТОРЫ. ДЕТАЛИ. СБОРКА.

ПЕРЕХОДНЫЕ КАБЕЛИ

Антенна, как излучатель и приемник ЭМВ, должна начинаться и кончаться на входных зажимах, но для этого она как конструкция должна включать в себя кабель до выхода из зоны антенны. Здесь нет противоречия: антенна соединена не только с источником - центральной жилой и внутренней стороной оплетки, но и с внешней стороной оплетки кабеля. В этом случае необходимо принять меры, чтобы ток внутренней стороны питал только антенну и не затекал на внешнюю сторону оплетки, а при приеме ток принятых на внешнюю сторону оплетки посторонних сигналов не затекал на внутреннюю сторону оплетки. В антеннах с петлевым вибратором 200 или 300 Ом с полуволновой петлей сам способ запитки обеспечивает это условие. При других способах питания необходима отсечка тока по оплетке. Наиболее эффективно это можно сделать с установкой на кабель 1/4 волнового запирающего стакана . Невыполнение этого условия нарушит симметрию токов антенны и не позволит решить второе условие: отвод кабеля по плоскости симметрии антенны без наведенных на оплетку токов, или, по другому говоря, без участия кабеля в работе антенны т.к. нет самой симметрии. Выполните эти два условия и забудьте о кабеле, забот в антенне хватает и без его вмешательства, всегда нежелательного.
Первое условие решает переходной кабель с 1/4 волновым запирающим стаканом. В случаях применения антенн 112 или 28 Ом он может быть обьединен с трансформатором в 50 Ом кабеля снижения.

Кабель-стакан 50 Ом для антенн 50 Ом. Кабель-стакан 75 Ом для антенн 75 Ом

Для питания антенн с разрезным и петлевым вибратором 50 Ом с установленным на нем 1/4 волновым стаканом для отсечки тока по оплетке. Сделан из отрезка кабеля РК 50-4,8-12а произвольной длины (жила 1,7 мм, изоляция-вспененый ПЭ 4.8 мм, металлизированая лента + оплетка, оболочка из черного полиэтилена). Изготовить несложно. На расстоянии 400 мм от торца сделать кольцевой вырез оболочки , надеть отрезок 400 мм оплетки от кабеля типа РК 75-7-11, РК 75-9-12, РК50-9-12 её край уложить и вдавить в вырезку и, начиная с этого края, плотно с натягом обмотать оплетку, лишнюю длину оплетки аккуратно обстричь по кольцу до длины 347 мм от вырезки и продолжить обмотку. В 5 мм от торца оплетки надрезать и снять оболочку и разделать торец кабеля для пайки к вибратору. На стакан по всей длине усадить термоусадочную трубку или в два-три прохода обмотать скочем 18 мм и поверх него - ПВХ изолентой для защиты скоча от солнца. На противоположном торце кабеля установить разьем. Кабель-стакан 75 Ом делается точно так же из кабеля РК 75-4-11.

Кабель-стакан-трансформатор 112 - 50 Ом для антенн 112 Ом

Изготовлен из кабеля 75 Ом типа РК 75-4-11 с оболочкой из полиэтилена. Стакан изготавливается точно так же, как и кабель - стакан 75 Ом. Отличие в том, что длина 75 омного кабеля от торца оплетки в месте пайки к вибратору до места перехода на кабель 50 Ом или разьем 50 Ом не произвольная, а 3/4 длины волны или 1040 мм и здесь он работает как 3/4 λ трансформатор от 112 Ом вибратора в 50 Ом кабеля снижения. Если для перехода на фидер применены разьемы "папа-мама" 50 Омные, то место перехода, это торец оплетки 75 Омного кабеля. А если применены разьемы 75 Ом, то они должны быть включены в длину трансформатора и местом перехода с трансформатора 75 Ом на кабель 50 Ом будет торец оплетки 50 Омного кабеля .

Кабель-стакан-трансформатор 28 - 50 Ом для антенн с разрезными вибраторами 28 Ом

Для питания 50 Омным кабелем антенн с разрезным вибратором 28 Ом и отсечки тока по оплетке. Изготовлен из отрезка 500 мм фторопластового кабеля РК 50-7-22. Здесь использовано удачное сочетание длины 1/4 волнового трансформатора 367 мм с фторопластовой изоляцией и длины 1/4 волнового стакана 347 мм с изоляцией из полипропилена (термоусадочные трубки). Необходимое волновое сопротивление трансформатора 37,5 ом получено снятием 4х фторопластовых лент с внутренней изоляции. Конструкция может быть использована любых в антеннах с вибратором 28 Ом, например антеннах DK7ZB.

Заготовить отрезок 500 мм с ровными торцами, снять оболочку, фторопластовые ленты и оплетку. Расположить так, чтобы начало намотки фторопластовых лент было слева, конец справа, здесь они слегка раскручиваются. Левый на фото торец будем считать точкой отсчета 0 мм. Закрепить кольцами узкой ленты скоч в 1,5...2 оборота торцы внутренней изоляции.


На расст. 100 мм от левого торца сделать метку, левее метки наклеить кольцо узкой ленты скоч в 1,5...2 оборота, сделать легкий надрез фторопластовых лент и снять четыре слоя лент.


Надеть оплетку, совместить ее торец с левым торцом и начиная с этого торца плотно обмотать на 90 мм по длине, т.е. за 10 мм до ступеньки на изоляции, затем в месте ступеньки оплетку промять по форме изоляции также ступенькой. Согнать волну оплетки к тонкому концу, а излишек длины сдавить так, чтобы оплетка оставалась в слегка натянутом состоянии. Начиная от ступеньки, усадить в два слоя цветную (не черную) термоусадочную трубку из заготовок по 490 мм.


С отрезка кабеля типа РК 50-9-12, РК 75-9-12 длиной 400 мм аккуратно снять оболочку и оплетку.Оплетка должна иметь естественный медный цвет и блеск (на фото использована посеребренная). Надеть её на заготовку так, чтобы её торец был левее термоусадочных трубок на 10 мм и лег на оплетку кабеля. Начиная с этого торца и до 440 мм от точки отсчета плотно обмотать оплетку лентой скоч шириной 15...18 мм. Правый торец оплетки должен быть на отметке 447 мм, для этого её постепенно по кольцу обстричь ножницами, периодически контролируя длину. Затем плотно обмотать лентой скоч этот торец и стакан по всей длине. На расстоянии 467 мм от 0 точки отсчета обрезать термоусадочную трубку, "расчесать" оплетку кабеля, отвести вбок, оголив внутреннюю изоляцию по обрезу трубок. В 3х мм от торца оплетки надрезать и снять внутреннюю изоляцию, сформовать и облудить оплетку и центр. жилу, лишнее откусить.


Осталось только защитить термоусадочной трубкой и припаять разьем 50 ом. Конечно можно взять фторопластовый кабель любой длины и здесь решение за вами, но в этом случае его сделать значительно труднее, менее точно и в этом нет нет смысла: - до трансивера вести - дорого, в стеке без переходных разьемов не обойтись, здесь лучше разводку кабелей на антенны стека сделать в виде паука с спаянными месте соединения-суммирования кабелями. Такая конструкция сумматора компактнее, легче, полностью влагоизолирована и ни в чем не уступает сумматору на жестких коаксиальных линиях с разьемами.

Готовые к установке в узел вибратора: Кабель-стакан 50 Ом и Кабель-стакан-трансформатор 28 - 50 ом

КРЕПЕЖНЫЕ УЗЛЫ
петлевого лежа, разрезного, и полупетлевого (внизу) вибраторов 145 МГц

КРЕПЕЖНЫЙ УЗЕЛ изготовлен из листового гетинакса 12 мм. Торцевые отверстия могут быть от 3 до 8 мм для вибратора из трубок другого диаметра. Глухое отверстие 12 мм в центре-для пайки кабеля и фиксации кабеля и плеч вибратора заливкой эпоксидной смолой. Рядом отверстие 5 мм для длинного, проходящего сквозь траверсу крепежного болта М5, который зафиксирован гайкой, утопленной в рассверловке для нее снизу. Боковые отверстия 4 мм для двух уголков из металлических полос, обнимающих бока траверсы, с помощью которых вибратор можно также юстировать перпендикулярно траверсе. Сверловку боковых отверстий производить в тисках новыми сверлами с незатупленными гранями цилидрической части. Отверстие для кабеля может быть до 11.5 мм, а если диаметр стакана на кабеле больше 11,5 мм, вместо отверстия сделать пропил шириной по диаметру кабеля, а перед заливкой эпоксидной смолы наклеить снизу скоч. Или применить гетинакс 16 мм.
ЗАЗОР У ВИБРАТОРА
Длины разрезных вибраторов- это их габарит. Какой бы ни был зазор между торцами, плечо вибратора начинается на торце кабеля, от которого идут центральная жила и оплетка. А они другой толщины и чем длинее, тем больше отличие от модели. Например центр. жила 1.4 мм и косичка оплетки 2.4 мм, обе длиной по 7 мм, имеют индуктивность 7 nH ( 0.007 микроГенри), или увеличивают индуктивность центрального участка вибратора на 6 nH. В антенне с разрезным 50 Ом это приведет к ухудшению КСВ с 1.0 до 1.1 на диапазоне 145 МГц и до 1,35 на диапазоне 435 МГц. Величина зазора определяется только необходимостью припаять кабель с минимальными длинами жилы и оплетки. Это примерно 0,5...1 диаметр кабеля.

ПОЛУПЕТЛЕВОЙ ВИБРАТОР

У полупетлевого вибратора собственно крепежа никакого нет, он просто запрессован в отверстия в траверсе. Зона пайки кабеля заливается эпоксидной смолой и присыпается от ее растекания мелким речным песком, позже покрывается краской вместе с траверсой. При этом торец кабеля и стакана также будет загерметизирован. Полупетлевой вибратор может быть установлен только на диэлектрической траверсе и с 1/4 волновым стаканом для отсечки тока по внешней стороне оплетки кабеля. Кабель может быть припаян и наоборот, центральной жилой к длинной стороне. Но менять положение самого вибратора нельзя.

Пересчет прямоугольного петлевого вибратора в вибратор с полукруглыми краями

Петлевой вибратор в моделях антенн антенн имеет форму прямоугольника. В реальных антеннах петлевой вибратор из цельного отрезка прутка или трубки обычно выполняют с полукруглыми краями. Такое изменение формы практически не влияет на параметры антенны, но требует пересчета длины вибратора так, чтобы получить те же параметры вибратора и антенны в целом. Длина вибратора с полукруглыми краями больше, чем длина вибратора с прямоугольными краями того же периметра на величину, которая зависит только от ширины D вибратора и ее несложно расчитать, увеличив длину на 0,43 D (см. срисунок). Но полукруглый вибратор с тем же периметром, что и прямоугольный, будет иметь резонансную частоту ниже, чем прямоугольный.
Резонансную частоту петлевого вибратора кроме периметра определяют его торцевые емкости и направление векторов тока на торцах, а они у прямоугольного и с полукруглыми краями имеют различия, поэтому вибратор с полукруглями краями будет иметь резонансную частоту ниже, чем прямоугольный вибратор того же периметра, поэтому его длина должна быть увеличена не на 0,43, а на 0,32 его ширины.
На практике можно заодно внести небольшую коррекцию индуктивности центральной жилы и оплетки и делать пересчет длины прямоугольного пелевого вибратора модели в длину реального петлевого с полукруглыми краями с множителем 0,3 его ширины. Например если в модели вибратор имеет вид прямоугольника размерами 970х50 мм, то изготовленный с полукруглыми краями должен быть длинее прямогугольного на 50 мм х 0,3= 15 мм, т.е. размерами 985х50 мм.
У полупетлевого вибратора индуктивности уже учтены в модели и длину петлевой стороны (отсчет которой ведется от точек питания) необходимо увеличить на 0,32/2=0,16 D.
Все расчеты и размеры от оси прутков или трубок.

длина ПВ с полукруглыми краями должна быть больше длины ПВ с прямоугольными краями на 0.3...0,32 его ширины

ТРАВЕРСЫ

Траверсы антенн ВК 145, 435 и 1296 МГц сделаны из сосновых брусков. При том, что основная масса антенн ВК делается на траверсах из алюминия, не нахожу ничего, в чем могло бы проявиться их преимущество, но имеется много факторов, где они уступают сосновым траверсам. Иногда значительно уступают, иногда вообще неприменимы, например в антеннах ВК с вибраторами с гамма-согласованием, полупетлевыми, а в общем случае- с несимметричными вибраторами и с вибраторами без отсечки тока по оплетке или симметрирования. На стр. Траверсы антенн ВК дан сравнительный анализ факторов влияния траверс из металла и древесины на параметры и эксплуатационные качества антенн.

выбор заготовки и подготовка

Для будущей траверсы надо купить или подобрать сосновый брусок или доску немного длинее требуемой и толще на 5...10 мм. Не выбирайте слишком легкую древесину, она может оказаться старой и менее прочной. Проверьте на излом отсутствие скрытых трещин и дефектов. БУ доска или брусок пойдут в дело сразу, свежераспиленные или сырые надо просушить две-три недели в теплом помещении стоя или положив их на ровную поверхность на поперечные рейки и периодически переворачивать

изготовление

На изготовление траверсы или ее секций можно сделать заказ, но самостоятельное изготовление настолько легко и просто, что вводит в азарт изготовления и проверки в работе большого количества разных антенн, остановить который может только недостаток материала на элементы. Простой или электрический рубанок и электролобзик типа SKILL- основные инструменты для этого.
Даже если вы живете в квартире, но имеете рабочий стол и пространство 3...4 м, это позволит вам изготовлять траверсы для антенн любой длины, сделав ложе для обработки будущей траверсы, закрепленное на крышке стола шурупами или др. способом с возможностью сьема-установки. В качестве ложа можно использовать профильный брусок длиной 2,2 м от рам дверей или сделать из половой доски 2,5...3 м, приклеив к ней плоскую прямолинейную рейку толщиной 8...10 мм.

Траверсы антенн от 3 до 6 м удобнее делать из двух секций, от 6 до 10 м - из трех секций. Длину секций определяет расположение элементов, способ подвески и поляризация антенны. Косынки из алюминия или латуни 1 мм крепятся шурупами 15...20 мм или саморезами от кассет видеомагнитофонов. При вертикальной поляризации можно вывести кабель по распорке без влияния на антенну способом, описанным на стр.Гибкие 1/4 λ стаканы

Для антенн с горизонтальной поляризацией вариант на растяжках с меньшей парусностью и нагрузкой на узел поворота.

Сухая или высушенная заготовка для траверсы обычно не идеально прямолинейна или имеет пропеллерность. Чтобы получить прямолинейную траверсу, перед обработкой определите, с какой поверхности снимать больше в центре заготовки, а с какой больше на краях. В зависимости от диаметра элементов и особенностей конструкции для антенн 145 МГц достаточно сечение от 22х22 до 27х27 мм, для антенн 435 МГц от 16х16 до 22х22 мм. Заготовки траверсы или ее секций взять с небольшим запасом по длине, 10...20 см. После формирования прямоугольного сечения сделать предварительную разметку и довестидо восьмиугольного сечения, оставив прямоугольными только те зоны или грани, где это конструктивно необходимо - это уменьшит парусность. Участки траверсы между опорами или подвесками могут быть постоянного профиля, участки, уходящие за опоры или подвески - уменьшающегося к концам профиля.

защита от влаги

На траверсу перед разметкой нанести защитное покрытие от влаги. Это может быть современная мелкодисперсная белая краска типа "Ореол", нанесенная в два-три слоя с небольшим перерывом по времени, или, что лучше, пропитка Пинотекс и яхтовый лак Маршалл. И покраску и сушку надо делать при комнатной температуре, не на солнце и не на морозе. Траверса и максимально пропитается краской и высохнет равномерно без деформации.
Обнаруженный на любом этапе изготовления или эксплуатации антенны участок траверсы с сомнительной прочностью, дефектом, или поломку можно восстановить, смазав их эпоксидной смолой и, обматывая лентой из стекловолокна, добавлять смолу до полной её пропитки.

стыковка секций

Сечение торцов секций в месте стыковки должно совпадать по размерам не хуже 0,5 мм. Секции стыкуются уголками из жесткой листовой латуни по профилю на рисунке. Толщина материала и размеры заготовки расчитываются исходя из периметра сечения траверсы: толщина 0,01, длина 1,5 и ширина 0,6, например для стыка секций сечением 24х24 мм и периметром 24х4=96 мм берется заготовка уголка из латуни толщиной 96х0,01=1 мм длиной 96х1,5=144 мм и шириной 96х0,6=58 мм. Полки для стяжных винтов делать шириной 0,1 периметра сечения траверсы.
Если антенна предназначена для постоянной круглогодичной работы, все возможные зазоры и полости между секциями траверсы и под уголками перед сборкой заполнить садовым варом (маг. Семена) или светлым пластилином .Вода не будет задерживаться, замерзать - оттаивать и тем самым расшатывать крепление. После стяжки удалить излишки