Jak dosáhnout maximálního zisku antén pro přenosné stanice na 144 MHz? Na rozdíl od jednoduché antény typu Yagi, která by musela mít dlouhý výložník a značnou výšku nad zemí, použila skupina OK2VZE, OK2LOL, OK1ZHS v soutěži Alpe Adria Contest 2008 použila soustavu 4×6 prvků yagi. Takovou anténu používá také OK2R.
Dočítate sa:
Jednoelementová yagi / soustava antén
Čím delší je anténa, tím výše nad zemí musí být umístěna. Pokud uvažujeme o zisku cca 16 dBi, dosahuje ho single yagi anténa s výložníkem dlouhým asi 8 metrů. To již představuje větší moment síly potřebné k otáčení a samozřejmě i vyšší stožár.
Výhody antény typu single yagi
čistý vyzařovací diagram
žádné kombinování antén
rychlé sestavení dělené antény
Nevýhody jednoduché antény
úzký vyzařovací diagram, patrný zejména v horizontální rovině
nutnost vyššího stožáru, minimálně 7 metrů
náročné zvedání a spouštění stožáru s anténou
nutnost většího točivého momentu pro otáčení antény
Směrová charakteristika a zisk samostatné antény typu Yagi ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk samostatné antény typu Yagi ve výšce 7 metrů
Anténní soustavu se ziskem cca 16 dBi lze dosáhnout i soustavou dvou, tří, čtyř a více antén. Větší počet antén se využívá jako pevný anténní systém se širokým vyzařovacím paprskem.
Výhody soustavy dvou antén umístěných nad sebou
postačí kratší antény s ramenem o délce kolem 3,5 metru
vyzařovací diagram v horizontální rovině je širší než u jednoduché Yagi antény
moment síly potřebný k otáčení antény je menší
je zapotřebí vyšší stožár, alespoň 7 metrů
Nevýhody soustavy dvou antén nad sebou
nutnost propojení dvou antén
náročné zvedání a spouštění stožáru s anténami
Směrová charakteristika a zisk dvou antén Yagi YU7EF ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk dvou antén Yagi YU7EF ve výšce 8 metrů
Výhody soustavy tří nebo čtyř antén nad sebou
postačí kratší antény s ramenem o délce přibližně 2,2 metru, resp. 1,5 metru (čtyři antény)
vyzařovací diagram v horizontální rovině je širší než u jednoduché Yagi antény
Nevýhody soustavy tří nebo čtyř antén nad sebou
je zapotřebí vyšší stožár, minimálně 8 až 10 metrů
náročné zvedání a spouštění stožáru s anténou
nutnost spojování tří antén
antény delší než 1,5 metru musí mít dělený výložník kvůli přepravě uvnitř auta
Výhody soustavy čtyř antén v konfiguraci 2×2 (H)
postačují kratší antény s ramenem kolem 1,5 metru
takové antény lze přepravovat uvnitř osobního automobilu
stačí nižší stožár o výšce kolem 5 metrů
jednodušší zvedání stožáru
přijatelný točivý moment
Nevýhody soustavy čtyř antén v konfiguraci 2×2 (H-konfigurace)
použití H-konstrukce
nutnost spojení čtyř antén
vyzařovací diagram v horizontální rovině je užší a méně čistý než u jiných konfigurací antén nebo u single yagi
Směrová charakteristika a zisk čtyř antén Yagi DK7ZB v konfiguraci H ve volném prostoru
Směrová charakteristika a zisk čtyř antén Yagi DK7ZB v konfiguraci H ve výšce 5 metrů
TIP – matice se zapuštěnou hlavou
Petr OK1FIG použil ve své konstrukci matice se zapuštěnou hlavou, čímž dosáhl toho, že spodní část výložníku antén nemá žádné větší výčnělky. Kromě estetického vzhledu to přináší výhodu v tom, že se antény nezachytávají při nakládání do auta
Výběr z možností antén
Antény stavím sám. Jak lze nebo nelze zvednout i rozměrnější antény, ukazují příklady zvedání antén. Někdy však fouká vítr a i vyšší stožár může být přesto náročné zvednout. Upřednostnil jsem konstrukci čtyř kratších antén typu Yagi v konfiguraci 2×2 (ve tvaru písmene H), a to i proto, že takové antény mohu přepravovat bez demontáže uvnitř osobního automobilu.
YU7XL, S53WW, DG7YBN, G0KSC, DK7ZB yagi
Takto krátké antény YU7EF nepopisuje, nejkratším modelem je 6-prvková yagi. Návrh S53WW je zajímavý z hlediska zisku, ale vyžaduje smyčkový dipól, jehož výroba je náročnější. Anténa je také citlivější na okolní prostředí a způsob výroby.
Krátké podlouhlé antény YU7XL jsou zajímavé z hlediska poměru délky výložníku k zisku. Prostorová konstrukce však komplikuje přepravu antén i montáž čtyřúhelníku.
Zbývající konstrukce Yagi antén od DG7YBN, G0KSC a DK7ZB závisí na individuálních preferencích radioamatéra. Já jsem si vybral konstrukci od DK7ZB. Anténa o délce 1,5 metru má 5 prvků a zisk cca 8,4 dBd. Impedance je 50 ohmů. Napájení probíhá přes tzv. tlumivkový balun z koaxiálního kabelu.
TIP – použití čtvercových profilů
Použitím profilu 20 x 20 mm pro konstrukci nosného H-profilu i jednotlivých ramen antény se zjednoduší jejich spojování. To je možné pomocí plochých T-spojek o rozměrech 120 mm x 54 mm x 19 mm (zakoupených v OBI)
TIP – použití akumulátorového šroubováku
Montáž a demontáž nosného H-profilu a připojení antén urychluje akumulátorový šroubovák. Používají se nerezové imbusové šrouby se zapuštěnou hlavou DIN 7991 M5x30 a standardní nerezová šestihranná matice M5.
Výroba 5-prvkových antén DK7ZB Yagi
Samotná výroba antén již byla mnohokrát popsána. Prvky jsou na výložníku upevněny v černém polypropylenovém držáku pomocí šroubu M4 a matice se zapuštěnou hlavou. Mají průměr 10 mm, výložník je z profilu 20 x 20 mm.
Koaxiální kabel RG-174 a plastové trubky pro tlumicí baluny
Zářič je upevněn kabelovými průchodkami v krabičce Z54 = KP 45 (Z54J). Uvnitř se nachází tlumivkový balun z koaxiálního kabelu Belden 8216 RG174/U. Jeho délka je 34,3 centimetru, v čemž je zahrnut i koeficient zkrácení koaxiálního kabelu (0,66). Délka se měří mezi konci opletení – přívody k zářiči i konektor se do délky nepočítají, ale měly by být co nejkratší. Použit je N-konektor, který je připojen k ramenu.
Měření 5-prvkové antény DK7ZB Yagi
Měření jedné 5-prvkové antény DK7ZByagi
Takto sestavené antény byly za provizorních podmínek změřeny s následujícím výsledkem
Třetí anténa byla mírně doladěna změnou tvaru pájených očí připojených k zářiči.
Měření sestavené čtveřice antén DK7ZB Yagi 144 MHz pro přenosné použití na 5m stožáru
PSV 5-prvkových anténDK7ZB typu Yagi
PSV 5-prvkových antén DK7ZB Yagi v užším rozsahu
Měření soustavy 4×5 prvků antén DK7ZB Yagi
Měření PSV soustavy 4×5 prvků antén DK7ZB Yagi
Fotografie z výroby krabičky zářiče a tlumivkových balunů antény DK7ZB yagi
TIP – vyplnění skříňky PUR pěnou
Nápad pochází od Vlada OK1VPZ. Kromě zvýšení odolnosti skříňky proti zatečení je tak také pevněji upevněn vyzařovač.
Konstrukce nosného H-profilu pro čtyři antény typu Yagi
I nosník ve tvaru H využívá profil 20 x 20 mm a ploché spojky ve tvaru T. Ty slouží také k připojení ramen antén. Zde je vhodné použít úhelník, aby byly antény upevněny přesně. Nezapomeňte je označit, jinak by se mohlo stát, že jednotlivé antény mezi sebou zaměníte a místo ve fázi budou v protifázi.
Výroba nosného H-profilu pro antényDK7ZB Yagi
K upevnění na stožár jsou použita dvě U-profilová ramena se závitem.
Cena sady čtyř antén DK7ZB Yagi 144 MHz pro přenosné použití
Orientační rozpočet materiálu
profil 20 x 20 mm v délce 8 metrů 80 €
trubky 10 mm v délce 20 metrů 30 €
držáky prvků 16 €
T-spojky 16 kusů 6 €
krabičky Z54 12 €
N-konektory 16 €
koaxiální kabel Belden 8216 RG174/U 3 €
PUR pěna 4 €
matice, šrouby, pájecí očká 13 €
spojení čtyř antén 70 €
fázovací kabely RF240 s N konektory 40 €
CELKEM: 290 €
K výstavbě jsem použil materiál, který jsem měl převážně doma, proto jsou některé ceny pouze orientační pro zájemce o realizaci podobné antény.
Praktické zkušenosti se čtyřčlennou anténou DK7ZB Yagi 144 MHz
Montáž i demontáž antén v terénu je velmi snadná. Zvedání stožáru ani pro jednu osobu nepředstavuje větší problém.
Měření 5-prvkových anténDK7ZB Yagi
Měření 5-prvkových antén DK7ZB Yagi v provizorních podmínkách
Anténa byla prakticky porovnána s 8-prvkovou anténou DK7ZB Yagi, která má deklarovaný zisk 12 dBd. Systém má teoretický zisk 14,2 dBd (bez započítání ztrát ve fázovacích kabelech a kombinátoru).
Čtyři 5-prvkové antény typu DK7ZB Yagi namontované na skládacím stožáru
V provozu jasně předčila jednoduchou anténu typu Yagi i přes nevýhodu napájení horším a delším koaxiálním kabelem. Směrovější anténu jsem ocenil i při příjmu, protože 8 km daleko je OM3CQF, 12 km OM3Kii a 16 km OM2ALD.
Čtveřice 5-prvkových anténDK7ZB yagi