Úvod amatérské rádio Čtverče DK7ZB yagi antén 144MHz pro portable

Čtverče DK7ZB yagi antén 144MHz pro portable

Štvorča DK7ZB yagi antén 144MHz pre portable
Čtverče DK7ZB yagi antén 144MHz pro portable

Jak dosáhnout maximálního zisku antén pro portable na 144MHz? Na rozdíl od single yagi, která by musela mít dlouhý boom a značnou výšku nad zemí, tak skupina OK2VZE, OK2LOL, OK1ZHS v Alpe Adria contest-e 2008 použila soustavu 4×6 elementov yagi . Takovou anténu používá také OK2R.

Single yagi / soustava antén

Čím delší anténa, tím musí být umístěna výše nad zemí. Pokud uvažujeme zisk cca. 16dBi, tak jej dosahuje single yagi anténa s boomem kolem 8 metrů. To představuje již větší moment potřebné síly pro otáčení a samozřejmě vyšší stožár.

Výhody single yagi antény

čistý vyzařovací diagram
absence slučování antén
rychlé sestavení dělené antény

Nevýhody single antény

úzký vyzařovací diagram znatelný zejména v horizontální rovině
potřebný vyšší stožár, alespoň 7 metrů
náročné zvedání a spouštění stožáru s anténou
potřebný větší moment síly pro otáčení antény

Směrová charakteristika a zisk single yagi antény ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk single yagi antény ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk single yagi antény ve výši 7 metrů
Směrová charakteristika a zisk single yagi antény ve výši 7 metrů

Soustava antén se ziskem cca. 16dBi lze dosáhnout i soustavou dvou, kvůli, čtyř a více antén. Větší počet antén se využívá jako pevný anténní systém se širokým vyzařovacím lalokem.

Výhody soustavy dvou antén nad sebou

postačují kratší antény s boomem kolem 3,5 metrů
vyzařovací diagram v horizontální rovině je širší než u single yagi
moment síly pro otáčení antény je nižší
potřebný vyšší stožár, alespoň 7 metrů

Nevýhody soustavy dvou antén nad sebou

nutnost slučování dvou antén
náročné zvedání a spouštění stožáru s anténami

Směrová charakteristika a zisk dvou yagi antén YU7EF ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk dvou yagi antén YU7EF ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk dvou yagi antén YU7EF ve výši 8 metrů
Směrová charakteristika a zisk dvou yagi antén YU7EF ve výši 8 metrů

Výhody soustavy tří nebo čtyř antén nad sebou

postačují kratší antény s boomem kolem 2,2 metrů, resp. 1,5 metrů (čtyři antény)
vyzařovací diagram v horizontální rovině je širší než u single yagi

Nevýhody soustavy tří nebo čtyř antén nad sebou

potřebný vyšší stožár, alespoň 8 až 10 metrů
náročné zvedání a spouštění stožáru s anténou
nutnost slučování tří antén
antény s délkou nad 1,5 metru musí mít dělený boom kvůli přepravě uvnitř auta

Výhody soustavy čtyř antén v konfiguraci 2×2 (H-čko)

postačují kratší antény s boomem kolem 1,5 metrů
takové antény lze přepravovat uvnitř osobního automobilu
postačuje nižší stožár s výškou kolem 5 metrů
jednodušší zvedání stožáru
akceptovatelný moment síly pro otáčení

Nevýhody soustavy čtyř antén v konfiguraci 2×2 (H-čko)

použití H-konstrukce
nutnost slučování čtyř antén
vyzařovací diagram v horizontální rovině je užší a méně čistý než v jiných konfiguracích antén nebo single yagi

Směrová charakteristika a zisk čtyř yagi antén DK7ZB v H konfiguraci ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk čtyř yagi antén DK7ZB v H konfiguraci ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk čtyř yagi antén DK7ZB v H konfiguraci ve výši 5 metrů
Směrová charakteristika a zisk čtyř yagi antén DK7ZB v H konfiguraci ve výši 5 metrů

SPROPITNÉ – matice so zapustenou hlavou

Petr OK1FIG použil ve své konstrukci matice se zapuštěnou hlavou čímž dosáhl spodní části boom-u antén bez větších výstupků. Kromě estetičnosti to přináší výhodu v nezachytávání antén při vkládání do auta

Výběr z možností antén

Antény stavím v jedné osobě. Jak i rozměrnější antény lze či nelze zvednout ukazují příklady zvedání antén. Někdy však fouká vítr i vyšší stožár může být stejně náročné zvednout. Upřednostnil jsem konstrukci čtyř kratších yagi antén v konfiguraci 2×2 (H-čko) i kvůli tomu, že takové antény mohu přepravovat bez rozebrání uvnitř osobního automobilu.

YU7XL, S53WW, DG7YBN, G0KSC, DK7ZB yagi

Takto krátké antény nemá popsáno YU7EF, nejkratší model je 6 elementová yagi. Design S53WW je zajímavý z hlediska zisku, ale vyžaduje si smyčkový dipól, což je náročnější na výrobu. Anténa je také citlivější na okolní prostředí a přednost výroby.

Krátké oblong antény YU7XL jsou zajímavé z hlediska poměru délka boom-u/zisk. Avšak prostorová konstrukce komplikuje převoz antén i montáž čtyřčete.

Zbývající designy DG7YBN, G0KSC, DK7ZB yagi antén jsou na individuální preferenci radioamatéra. Vybral jsem si konstrukci od DK7ZB. Anténa s délkou 1,5 metra má 5 elementů a zisk cca. 8,4 dBd. Impedance je 50 ohm. Napájení je přes tzv.. tlumivkový balun z koaxiálního kabelu.

TIP – použití čtvercových profilů

Použitím profilu 20 X 20 mm pro konstrukci nosného H-čka i jednotlivých boom-ů antén se zjednoduší jejich spojování. To je možné plochými T spojkami o rozměrech 120 mm x 54 mm x 19 mm (zakoupené v OBI)

TIP – použití akumulátorového šroubováku

Montáž a demontáž H-čka a připojení antén urychluje akumulátorový šroubovák. Použity jsou nerezové šrouby imbusové se zapuštěnou hlavou DIN 7991 M5x30 a standardní nerezová šestihranná matice M5.

Výroba 5 elementových antén DK7ZB yagi

Samotná výroba antén byla již mnohokrát popsána. Prvky jsou na boom uchyceny v černém polypropylenovém držáku pomocí šroubu M4 a matice so zapustenou hlavou. Mají průměr 10 mm, boom je z profilu 20 X 20 mm.

RG-174 koaxiální kabel a plastové trubky na tlumivkové baluny
RG-174 koaxiální kabel a plastové trubky na tlumivkové baluny

Zářič je uchycen kabelovými průchodkami v krabičce Z54 = KP 45 (Z54J). Uvnitř je tlmivkový balun z koaxiálu Belden 8216 RG174 / U. Jeho délka je 34,3 centimetry, v čem je zahrnut i činitel zkrácení koaxiálního kabelu (0,66). Délka je měřena mezi konci opletení – přívody na zářič i konektor se do délky nepočítají, ale mají být co nejkratší. Použitý je N-konektor, který je připojen k boom.

Měření 5 elementových antén DK7ZB yagi

Měření jedné 5 elementové yagi antény DK7ZB
Měření jedné 5 elementové yagi antény DK7ZB

Takto sestavené antény byly v provizorních podmínkách odměřeny s takovým výsledkem

Třetí anténa byla mírně doladěna jiným tvarem pájecích oček připojených k zářiči.

Měření sestaveného čtyřčete DK7ZB yagi antén 144MHz pro portable na stožáru 5 m

PSV 5 elementových DK7ZB yagi antén
PSV 5 elementových DK7ZB yagi antén
PSV 5 elementových DK7ZB yagi antén v užším rozsahu
PSV 5 elementových DK7ZB yagi antén v užším rozsahu
Měření soustavy 4x5 elementů DK7ZB yagi
Měření soustavy 4×5 prvky DK7ZB yagi
Měření PSV soustavy 4x5 elementů DK7ZB yagi
Měření PSV soustavy 4×5 prvky DK7ZB yagi

Fotografie z výroby krabičky zářiče a tlumivkových balunů DK7ZB yagi

TIP – vyplnění krabičky PUR pěnou

Idea pochází od Vlada OK1VPZ. Kromě zlepšení odolnosti zatečení krabičky je i zářič pevněji fixován..

Konstrukce nosného H-čka pro čtyři yagi antény

I Hčko využívá profil 20 X 20 mm A ploché T spojky. Ty slouží také k připojení boom-ů antén. Tady je dobré použít úhelník, aby antény byly uchyceny přesně. Nezapomeňte si je označit, jinak by se mohlo stát, že jednotlivé antény mezi sebou zaměníte a místo ve fázi budou v protifázi.

Výroba nosného H-čka pro DK7ZB yagi antény
Výroba nosného H-čka pro DK7ZB yagi antény

K uchycení na stožár jsou použity dvě U-čka se závitem.

Cena čtyřčete DK7ZB yagi antén 144MHz pro portable

Orientační rozpočet materiálu

profil 20 X 20 mm v délce 8 metrů 80€
trubky 10 mm v délce 20 metrů 30€
úchyty prvků 16€
T spojky 16 kusů 6€
krabičky Z54 12€
N konektory 16€
koaxiální kabel Belden 8216 RG174 / U 3 €
PUR v hodnotě 4 €
matice, šrouby, pájecí očka 13€
slučovat čtyř antén 70€
fázovací kabely RF240 s N konektory 40€
CELKEM: 290€

Na stavbu jsem využil materiál, který měl převážně doma, více cen je proto pouze orientačních pro zájemce o realizaci podobné antény.

Praktické zkušenosti se čtyřčetem DK7ZB yagi antén 144MHz

Montáž i demontáž antén v polních podmínkách je velmi dobrá. Zvedání stožáru iv jedné osobě nedělá větší problém.

Měření 5 elementových DK7ZB yagi antén
Měření 5 elementových DK7ZB yagi antén
Měření 5 elementových DK7ZB yagi antén v provizorních podmínkách
Měření 5 elementových DK7ZB yagi antén v provizorních podmínkách

Anténa byla prakticky porovnávána s 8 elementovou DK7ZB yagi, která má deklarovaný zisk 12 dBd. Soustava má teoretický zisk 14,2 dBd (bez započtení ztrát ve fázovacích kabelech a slučovači).

Čtyři 5 elementové DK7ZB yagi namontované na složeném stožáru
Čtyři 5 elementové DK7ZB yagi namontované na složeném stožáru

 

V provozu jasně předčila single yagi i přes handicap napájení horším a delším koaxiálním kabelem. Směrovější anténu jsem ocenil i při příjmu nakolik 8 km daleko je OM3CQF, 12 km OM3Kii a 16 km OM2ALD.

Čtverce 5 elementových DK7ZB yagi antén
Čtverce 5 elementových DK7ZB yagi antén