Jak uzyskać maksymalny zysk anten przenośnych na częstotliwości 144 MHz? W odróżnieniu od pojedynczej anteny Yagi, która musiałaby mieć długi wysięgnik i znajdować się na znacznej wysokości nad ziemią, grupa OK2VZE, OK2LOL, OK1ZHS w konkursie Alpe Adria Contest 2008 wykorzystała układ 4×6 elementów Yagi. Taką antenę stosuje również OK2R.
Dočítate sa:
Pojedyncza antena Yagi / układ antenowy
Im dłuższa antena, tym wyżej musi być umieszczona nad ziemią. Jeśli weźmiemy pod uwagę zysk wynoszący ok. 16 dBi, osiąga go pojedyncza antena Yagi z wysięgnikiem o długości około 8 metrów. Wymaga to już większego momentu obrotowego oraz, oczywiście, wyższego masztu.
Zalety pojedynczej anteny Yagi
czysty diagram promieniowania
brak konieczności łączenia anten
szybki montaż anteny dzielonej
Wady pojedynczej anteny
wąski diagram promieniowania, zauważalny zwłaszcza w płaszczyźnie poziomej
konieczność zastosowania wyższego masztu, co najmniej 7 metrów
trudności związane z podnoszeniem i opuszczaniem masztu wraz z anteną
konieczność zastosowania większego momentu obrotowego do obracania anteny
Charakterystyka kierunkowa i zysk pojedynczej anteny Yagi w otwartej przestrzeni
Charakterystyka kierunkowa i zysk pojedynczej anteny Yagi na wysokości 7 metrów
Układ anten o zysku ok. 16 dBi można uzyskać również poprzez zastosowanie dwóch, trzech, czterech lub większej liczby anten. Większa liczba anten jest wykorzystywana jako stały system antenowy o szerokim wiązce promieniowania.
Zalety układu dwóch anten umieszczonych jedna nad drugą
wystarczają krótsze anteny z wysięgnikiem o długości około 3,5 metra
diagram promieniowania w płaszczyźnie poziomej jest szerszy niż w przypadku pojedynczej anteny Yagi
moment siły potrzebny do obrotu anteny jest mniejszy
wymagany jest wyższy maszt, co najmniej 7 metrów
Wady układu dwóch anten umieszczonych jedna nad drugą
konieczność połączenia dwóch anten;
trudne podnoszenie i opuszczanie masztu z antenami;
;
Charakterystyka kierunkowa i wzmocnienie dwóch anten Yagi YU7EF w otwartej przestrzeni
Charakterystyka kierunkowa i wzmocnienie dwóch anten Yagi YU7EF na wysokości 8 metrów
Zalety układu trzech lub czterech anten umieszczonych jedna nad drugą
wystarczają krótsze anteny z wysięgnikiem o długości około 2,2 metra lub 1,5 metra (cztery anteny)
diagram promieniowania w płaszczyźnie poziomej jest szerszy niż w przypadku pojedynczej anteny Yagi
Wady układu trzech lub czterech anten ustawionych jedna nad drugą
konieczny jest wyższy maszt, co najmniej 8–10 metrów
trudne podnoszenie i opuszczanie masztu z anteną
konieczność połączenia trzech anten
anteny o długości powyżej 1,5 metra muszą mieć dzielony wysięgnik ze względu na transport wewnątrz samochodu
Zalety układu czterech anten w konfiguracji 2×2 (w układzie litery H)
wystarczają krótsze anteny z wysięgnikiem o długości około 1,5 metra
takie anteny można przewozić wewnątrz samochodu osobowego
wystarcza niższy maszt o wysokości około 5 metrów
łatwiejsze podnoszenie masztu
akceptowalny moment obrotowy
Wady układu czterech anten w konfiguracji 2×2 (H)
zastosowanie konstrukcji typu H;
konieczność połączenia czterech anten;
wykres promieniowania w płaszczyźnie poziomej jest węższy i mniej wyraźny niż w innych konfiguracjach antenowych lub w przypadku pojedynczej anteny Yagi;
Charakterystyka kierunkowa i zysk czterech anten Yagi DK7ZB w konfiguracji H w przestrzeni wolnej
Charakterystyka kierunkowa i zysk czterech anten Yagi DK7ZB w konfiguracji H na wysokości 5 metrów
WSKAZÓWKA – śruby z łbem wpuszczanym
Petr OK1FIG zastosował w swojej konstrukcji nakrętki z zagłębionym łbem, dzięki czemu dolna część wysięgnika antenowego nie ma większych występów. Oprócz walorów estetycznych ma to tę zaletę, że anteny nie zaczepiają się podczas wkładania do samochodu
Wybór spośród dostępnych anten
Anteny montuję samodzielnie. Przykłady podnoszenia anten pokazują, czy nawet większe anteny da się podnieść, czy też nie. Czasami jednak wieje wiatr i nawet wyższy maszt może być trudny do podniesienia. Zdecydowałem się na konstrukcję czterech krótszych anten Yagi w konfiguracji 2×2 (w układzie litery H), również dlatego, że takie anteny mogę przewozić bez rozkładania wewnątrz samochodu osobowego.
YU7XL, S53WW, DG7YBN, G0KSC, DK7ZB – anteny Yagi
YU7EF nie opisuje tak krótkich anten; najkrótszym modelem jest 6-elementowa yagi. Konstrukcja S53WW jest interesująca pod względem zysku, ale wymaga dipola pętlowego, co jest trudniejsze w wykonaniu. Antena ta jest również bardziej wrażliwa na otoczenie i trudniejsza w produkcji.
Krótkie, podłużne anteny YU7XL są interesujące pod względem stosunku długości wysięgnika do wzmocnienia. Jednak przestrzenna konstrukcja utrudnia transport anten oraz montaż czworokąta.
Pozostałe konstrukcje anten Yagi autorstwa DG7YBN, G0KSC i DK7ZB zależą od indywidualnych preferencji radioamatora. Wybrałem konstrukcję autorstwa DK7ZB. Antena o długości 1,5 metra ma 5 elementów i zysk ok. 8,4 dBd. Impedancja wynosi 50 omów. Zasilanie odbywa się poprzez tzw. balun tłumiący z kabla koncentrycznego.
WSKAZÓWKA – zastosowanie profili kwadratowych
Zastosowanie profilu 20 x 20 mm do budowy ramy nośnej w kształcie litery H oraz poszczególnych wysięgników antenowych ułatwia ich łączenie. Można to zrobić za pomocą płaskich łączników typu T o wymiarach 120 mm x 54 mm x 19 mm (zakupionych w OBI)
WSKAZÓWKA – zastosowanie wkrętarki akumulatorowej
Montaż i demontaż konstrukcji typu H oraz podłączanie anten przyspiesza wkrętarka akumulatorowa. Zastosowano śruby imbusowe ze stali nierdzewnej z łbem wpuszczanym DIN 7991 M5x30 oraz standardową nakrętkę sześciokątną ze stali nierdzewnej M5.
Wykonanie 5-elementowej anteny Yagi DK7ZB
Sam proces produkcji anten był już wielokrotnie opisywany. Elementy są zamocowane na wysięgniku w czarnym uchwycie z polipropylenu za pomocą śruby M4 i nakrętki z łbem wpuszczanym. Mają średnicę 10 mm, a wysięgnik wykonany jest z profilu o wymiarach 20 x 20 mm.
Kabel koncentryczny RG-174 i plastikowe rurki do balunów tłumiących
Promiennik jest zamocowany za pomocą przepustów kablowych w skrzynce Z54 = KP 45 (Z54J). Wewnątrz znajduje się balun tłumiący wykonany z kabla koncentrycznego Belden 8216 RG174/U. Jego długość wynosi 34,3 centymetra, co uwzględnia również współczynnik skrócenia kabla koncentrycznego (0,66). Długość mierzy się między końcami oplotu – przewody do promiennika oraz złącze nie są wliczane do długości, ale powinny być jak najkrótsze. Zastosowano złącze typu N, które jest podłączone do wysięgnika.
Pomiar 5-elementowej anteny Yagi DK7ZB
Pomiar jednej 5-elementowej anteny Yagi typu DK7ZB
Tak zmontowane anteny zostały zmierzone w warunkach prowizorycznych z następującym wynikiem
Trzecia antena została nieznacznie dostrojona poprzez zmianę kształtu oczek lutowanych przyłączonych do promiennika.
Pomiar zmontowanego zestawu czterech anten Yagi typu DK7ZB 144 MHz do zastosowań przenośnych na maszcie o wysokości 5 m
PSV 5-elementowych anten Yagi typu DK7ZB
PSV 5-elementowych anten Yagi typu DK7ZB w węższym zakresie
Pomiar układu 4×5 elementów anten Yagi typu DK7ZB
Pomiar PSV układu 4×5 elementów anten Yagi typu DK7ZB
Zdjęcia z produkcji obudowy promiennika i balunów tłumiących anteny Yagi DK7ZB
WSKAZÓWKA – wypełnienie obudowy pianką PUR
Pomysł pochodzi od Vlada OK1VPZ. Oprócz zwiększenia odporności obudowy na przecieki, promiennik jest również mocniej zamocowany.
Konstrukcja belki nośnej typu H dla czterech anten Yagi
Również rama w kształcie litery H wykorzystuje profil 20 x 20 mm oraz płaskie łączniki w kształcie litery T. Służą one również do mocowania wysięgników anten. Warto tu użyć kątownika, aby anteny były zamocowane precyzyjnie. Nie zapomnijcie ich oznaczyć, w przeciwnym razie może się zdarzyć, że pomylicie poszczególne anteny i zamiast być w fazie, będą w przeciwfazie.
Wykonanie belki nośnej typu H dla anten Yagi DK7ZB
Do zamocowania na maszcie zastosowano dwa elementy typu U z gwintem.
Cena zestawu czterech anten Yagi DK7ZB 144 MHz do zastosowań przenośnych
Orientacyjny kosztorys materiałów
profil 20 x 20 mm o długości 8 metrów 80 €
rurki 10 mm o długości 20 metrów 30 €
uchwyty elementów 16 €
Złącza T 16 sztuk 6 €
skrzynki Z54 12 €
Złącza N 16 €
kabel koncentryczny Belden 8216 RG174/U 3 €
Pianka PUR 4 €
nakrętki, śruby, oczka lutownicze 13 €
połączenie czterech anten 70 €
kable fazujące RF240 z złączami typu N 40 €
RAZEM: 290€
Do budowy wykorzystałem materiały, które w większości miałem w domu, dlatego wiele cen ma charakter orientacyjny dla osób zainteresowanych wykonaniem podobnej anteny.
Praktyczne doświadczenia z czteroelementową anteną Yagi DK7ZB 144 MHz
Montaż i demontaż anten w warunkach terenowych przebiega bardzo sprawnie. Podnoszenie masztu nawet przez jedną osobę nie stanowi większego problemu.
Pomiar 5-elementowych anten Yagi typu DK7ZB
Pomiar 5-elementowych anten Yagi typu DK7ZB w warunkach prowizorycznych
Antenę porównano w praktyce z 8-elementową anteną Yagi typu DK7ZB, której deklarowany zysk wynosi 12 dBd. Układ ma teoretyczny zysk 14,2 dBd (bez uwzględnienia strat w kablach fazujących i łączniku).
Cztery 5-elementowe anteny Yagi typu DK7ZB zamontowane na złożonym maszcie
Podczas pracy wyraźnie przewyższała pojedynczą antenę Yagi, pomimo utrudnienia związanego z zasilaniem gorszym i dłuższym kablem koncentrycznym. Bardziej kierunkową antenę doceniłem również podczas odbioru, ponieważ OM3CQF znajduje się w odległości 8 km, OM3Kii – 12 km, a OM2ALD – 16 km.
Cztery 5-elementowe anteny Yagi typu DK7ZB