~ 450 MHz Antena Yagi: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Celem tej instrukcji jest stworzenie opłacalnej anteny Yagi ~450 MHz do wyszukiwania kierunku radiowego lub innych zastosowań w najbardziej pomysłowy sposób, jaki mogę znaleźć, przy jednoczesnym zapewnieniu znormalizowanej konstrukcji anteny do użytku z porównywaniem wyników przy użyciu tego samego oprogramowania analitycznego i/ lub metod. Zademonstruję metodę; zrób antenę przy użyciu popularnych materiałów, które można znaleźć lokalnie, gdzie znaleźć materiały i używając drukarki 3D, aby wykonać części używane do montażu elementów anteny na wysięgniku, aby uzyskać bardziej profesjonalny wygląd, jeśli masz dostęp do drukarki 3D. Należy pamiętać, że różne materiały mogą być używane do pewnego stopnia, gdzie główny nacisk i wymagana uwaga będą dotyczyć wymiarów i specyfikacji w celu uzyskania najlepszej wydajności. Na każdym kroku zanotuję pomysły na różne metody.

Kieszonkowe dzieci

1. ~48" o średnicy 1cm lub 3/8" rury aluminiowej, miedzianej lub mosiężnej (drewniany kołek pokryty aluminiową taśmą izolacyjną lub oplotem z miedzi cynowej. Można również użyć drutu miedzianego o grubości 12 lub 14).

2. ~ 36" rur miedzianych 1 cm lub 3/8" (stara rura do wody lub czynnika chłodniczego z odzysku, ponieważ cieńsza ściana łatwiej się zgina. Można również użyć aluminium lub miedzi o grubości 9,5 mm x 1,5 mm lub możesz spróbować użyć 12 lub drut miedziany o średnicy 14 mm.)

3. ~30" z 1" lub 2,5cm kwadratowej rury aluminiowej (stara rama do ciężarówki z odzysku lub ratownictwa. Technicznie można nawet użyć gałęzi drzewa lub kawałka drewna, który jest suchy i prosty, o ile elementy znajdują się na tej samej płaszczyźnie)

4. 6 plastikowych lub papierowych słomek (restauracje)

5. 5 wkrętów (opcjonalnie i patrz Hot Glue Gun i Hot Glue)

6. ~ 30 cm kabla koncentrycznego RG6 75 omów (stare bezpłatne satelity są doskonałym źródłem)

7. ~ 40 kabel koncentryczny RG58 lub inny 50ohm

8. Używany jest kabel koncentryczny RG58 lub inny 50ohm Złącze męskie (SMA, BNC lub jakikolwiek inny odbiornik wejściowy)

9. Lutownica i lut (topnik, jeśli lut nie jest rdzeniem topnikowym)

10. Przecinaki do drutu (opcjonalnie, ponieważ można użyć noża lub innego przecinaka)

11. Ściągacze do przewodów (opcjonalne, ponieważ można użyć noża lub innego przecinaka, jeśli uważasz, aby nie przeciąć przewodów)

12. Piła do cięcia rurki i wysięgnika

13. Mini obcinak do rur miedzianych (opcjonalnie, choć fajnie jest mieć)

14. Hot Glue Gun i High Temp Hot Glue (opcjonalnie, ponieważ można użyć super kleju, żywicy epoksydowej, długopisu do drukarki 3D lub śrub. Jeśli używane są śruby, do wywiercenia otworów w wysięgniku na śruby będzie potrzebne wiertło)

Krok 1: Zmierz i przetnij elementy anteny, wysięgnik i kabel koncentryczny

Po ustaleniu, z jakich materiałów zostaną wykonane elementy anteny (rury aluminiowe, kołki drewniane pokryte taśmą aluminiową lub oplot miedziany ocynowany, rura miedziana, rura mosiężna, drut miedziany itp.), możesz zmierzyć i oznaczyć gdzie wyciąć. Pamiętaj o błędzie przy cięciu nieco dłuższym niż krótszym, więc jeśli później będziesz chciał bardziej dostroić antenę… możesz skrócić długość. Jest to dobra praktyka, o której należy pamiętać w przypadku przyszłych konstrukcji anten. Najlepiej starać się, aby cięcia były zgodne z określoną długością, aby uzyskać spójność.

Specyfikacje dla poniższych są następujące

Element kierujący 1 - 25cm

Element kierujący 2 - 26cm

Element kierujący 3 - 26cm

Element napędzany - 68,7 cm (można go zmierzyć i przyciąć dłużej, ponieważ niektóre mogą być później przycięte w oparciu o jakość gięcia promienia i odstęp ~2 cm)

Element odbijający - 36cm

Wysięgnik - 74,5 cm

Kabel koncentryczny Balun RG6 - 25,1 cm

Przewód koncentryczny Feedline RG58 - użyłem 38 , chociaż technicznie przewód zasilający można dostroić w celu uzyskania optymalnej długości fali SWR

Zginanie napędzanego elementu

Zagnij promień 2,5 cm na każdym końcu, używając okrągłego kołka lub formy o średnicy 5 cm, w zależności od tego, co masz do dyspozycji, dokładnie mierząc, aby szerokość wbijanych elementów antenowych wynosiła 30 cm. Możesz się zgiąć, uważnie przyglądając się i mierząc podczas zginania. Można również zginać metodą wypełniania piaskiem jak w tej instrukcji lub metodą wypełniania solą jak w tej instrukcji lub giętarką do rurek lub metodą gięcia sprężynowego.

Cięcie i zdejmowanie izolacji Balun RG6: λ/2 @ 435 MHz = 300 000/435 x 2 = 345 mm (powietrze) Współczynnik prędkości koncentrycznej (v)

W URM111: 16 mm odsłoniętego końca (v=0,9) = 18 mm (elektryczne)

Długość cięcia = 345mm-18mm

Dla kabla PE v = 0,66, 345 mm - 18 mm x 0,66 = 215,82 mm nieodizolowane i dodać 1 cm nieodizolowanego PE i ~6 mm odsłoniętego dla całkowitej długości 231.82

kabel PTFE v = 0,72, 345 mm - 18 mm x 0,72 = 235,44 mm nieodizolowane i dodać 1 cm nieodizolowanego PE i ~6 mm odsłoniętego dla całkowitej długości 251,44

Cięcie i zdejmowanie izolacji z linii zasilającej RG58: Zdejmij około 3 cm zewnętrznej izolacji z końca RG58 i 1 cm z wewnętrznej izolacji PE/PTFE.

Krok 2: Wydrukuj elementy mocujące w 3D

Jeśli nie masz dostępu do drukarki 3D lokalnie lub za pośrednictwem poczty, ten krok można kreatywnie zmodyfikować, aby elementy antenowe były zamontowane ~5/32 (4mm) nad powierzchnią wysięgnika za pomocą materiału elektroizolacyjnego jak jakikolwiek plastik, a nawet drewno, które możesz znaleźć.

Jeśli masz dostęp do drukarki 3D, czy to własnej, w Maker Space lub online, doskonały model STL (STL to format pliku używany przez drukarkę 3D) i plik, który już znalazłem, znajduje się tutaj na następującej stronie:

Po prostu zapisz kopię wybranego pliku. STL, skopiuj na pendrive lub w inny sposób musisz przenieść plik do drukarki 3D (e-mail, dysk współdzielony itp.). Zapytaj kogoś, kto ma drukarkę 3D, co zrobić, jeśli nie wiesz.

Pamiętaj, że powyższy link Wersja 0.2 wersja ma 12mm i jest przeznaczona dla elementów o średnicy 12mm, chociaż słomki mogą być używane jako podkładki do wypełnienia przestrzeni poprzez przycięcie słomek na długość szerokości wydruku 3D, a następnie rozcięcie długość, aby otworzyć, aby owinąć tyle warstw, ile potrzebujesz, aby uzyskać podkładki, aby nie były luźne.

Powyższy link w wersji Revision 0.1 jest naprawdę oczywisty, jeśli chodzi o średnicę elementu, chociaż wydrukowałbym rozmiar o 1 mm większy niż materiał elementu, a także biorąc pod uwagę skurcz materiału drukarki 3D, aby nie trzeba było wiercić wydruku montażowego później, jeśli chcesz powiększyć otwór. Użyłem wersji 12mm, aby być bezpiecznym.

Odkryłem, że wersja Revision 0.1 12mm działa najlepiej dla Driven Element (to jest miedziany element, do którego podłączony jest kabel koncentryczny (linia zasilająca), ponieważ można przesuwać uchwyt po rogach bez zacinania się.

Nie daj się ponieść emocjom, drukując zbyt wiele na raz na podstawie, ponieważ niektóre drukarki zachowują się inaczej i jeśli zauważyłeś na obrazie z szarymi wydrukami w wersji 0.1, inne wydruki z anteny dyskowej nie powiodły się.

Uwaga: Możesz użyć podkładu do uszczelnienia wydruku 3D, aby wydruk trwał dłużej. Jest to ogólnie dobra rada, jeśli nigdy wcześniej nie drukowałeś w 3D, ponieważ niektóre materiały ulegają biodegradacji i z czasem się psują.

Krok 3: Rozmieszczenie, pomiar odległości między elementami anteny i montaż

Układaj elementy anteny po włożeniu i wycentrowaniu elementów za pomocą plastikowej słomki lub innych nieprzewodzących podkładek materiałowych. Pamiętaj, że jeśli Twój wysięgnik nie jest kwadratowy o długości 3 cm, tak jak punkt mocowania uchwytów druku 3D, po prostu użyj gładkiej strony wydruku montażowego, aby go wyrównać. Pamiętaj też, aby dostosować środek wysięgnika i środek elementów, aby uzyskać równomierne rozmieszczenie widoku z góry.

Zmierz każdy odstęp między elementami anteny, zaczynając od jednego końca wysięgnika i przechodząc do drugiego końca wysięgnika. Zacząłem od strony odbijającego elementu bomu. Odległości są zapisywane na pierwszym obrazie, pamiętając, że odległości nie są „na środku” obrazu. Możesz użyć tych wymiarów lub podanych odległości "On Center", jeśli używasz innego materiału, takiego jak okablowanie z litego rdzenia o średnicy 14 lub 12 mm.

Odległości „na środku” między elementami są zapisywane w następujący sposób

Element odbijający do elementu napędzanego (najbliższa strona elementu odbijającego) - 13cm

Element napędzany (najbliższa strona do 1. elementów kierujących) do 1. elementu kierującego - 3,5cm

1. Element kierujący do 2. Element kierujący - 14cm

2. element kierujący do 3. elementu kierującego - 14cm

Użyłem gumek do tymczasowego unieruchomienia zamontowanych elementów, podczas gdy wykonałem kolejny krok, aby upewnić się, że odstępy są prawidłowe podczas strojenia za pomocą NanoVNA.

Przylutowanie baluna i linii zasilającej do napędzanego elementu

Przeszlifuj element napędzany w miejscu, w którym balun i przewód zasilający zostaną przylutowane, upewniając się, że zostały dokładnie wyczyszczone. Możesz zastosować topnik również wtedy, gdy lut, którego używasz, nie jest rdzeniem topnikowym.

Skręć przewody uziemiające (zewnętrzne) na każdym końcu kabla balun RG6 w jeden przewód, aby łatwiej później lutować i zrób to samo dla przewodów przewodzących, ponieważ najprawdopodobniej jest to przewód skręcony. Zrób to samo dla jednego końca kabla RG58.

Zegnij kabel balun RG6 i kabel RG58 i umieść przewody uziemiające, jak pokazano na zdjęciach, i zlutuj razem.

Następnie umieść środkowe przewody przewodzące baluna RG6, jak pokazano na zdjęciach i przylutuj do elementu napędzanego.

Przylutuj środkowy przewodnik RG58 do prawej strony napędzanego elementu, jak pokazano na zdjęciach.

Przylutuj złącze SMA, BNC lub inne, które zdecydowałeś się użyć w RG58.

Krok 4: Dostrój (w razie potrzeby) i zabezpiecz mocowania elementów

Podłącz mocowania elementów do wysięgnika i dostrój antenę

Jak wspomniano w poprzednim kroku, użyłem gumek do tymczasowego unieruchomienia każdego zamontowanego elementu przed klejeniem na gorąco, ponieważ chciałem zweryfikować działanie za pomocą NanoVNA. Ten krok jest opcjonalny, ale zalecany do wykonania, aby zapewnić integralność anteny i nauczyć się dostrajania anten i innych części związanych z radiem.

NanoVNA to naprawdę opłacalny wektorowy analizator sieci (VNA), który teoretycznie może wykonywać testy związane z fazą wraz z testami związanymi z amplitudą, które wykonuje skalarny analizator sieci.

Dwa główne testy, które można łatwiej i taniej przeprowadzić za pomocą NanoVNA, to:

Impedancja - Aby upewnić się, że impedancja odpowiada odbiornikowi, którego używamy w zakresie częstotliwości

Strata odbita - Po przekształceniu w inny sposób możemy również obliczyć współczynnik fali stojącej (VSWR)

Istnieją samouczki online, które pokazują, jak korzystać z NanoVNA, jeśli go masz. Polecam zainwestować w NanoVNA, jeśli planujesz więcej wejść w radio. Dalsze pomiary można wykonać również jak pokazano w tym artykule.

Istnieją również inne sposoby dostrojenia anteny, które są opłacalne, które były używane przed pojawieniem się NanoVNA, takie jak użycie taniego RTL-SDR i szerokopasmowego źródła szumów w celu określenia optymalnej straty odbitej i VSWR.

Bezpieczne mocowania elementów:

Hot Glue, 3D Pinter Pen, Super Glue, Epoxy lub Wiercenie i Przykręcanie Mocowań do Boomu po rozstawieniu do powyższych lub dokładniejszych wymiarów. Używałem kleju Hot Glue na wysokich temperaturach do elementów do mocowania i mocowania do wysięgnika od pierwszej wersji, której używam tylko wewnątrz, ponieważ elementy wykonałem z drewnianych kołków owiniętych aluminiową taśmą klejącą.

Krok 5: Zakończ

Możesz nałożyć cienką warstwę Krylonu, aby uszczelnić elementy anteny, wysięgnik i mocowania, aby zapobiec późniejszej korozji, która może niekorzystnie wpłynąć na wydajność anteny.

Możesz także zrobić uchwyt z taśmy silikonowej, starego uchwytu lub dowolnego materiału nieprzewodzącego.

Możesz również wykonać uchwyt do montażu anteny na statywie lub w innym miejscu, takim jak maszt stały lub maszt z rotatorem.

Istnieją inne niesamowite konstrukcje anten yagi, które można znaleźć w Internecie, w książkach ARRL lub w innych książkach.

Istnieją również inne gotowe pliki STL do montażu drukarki 3D dla Yagi i innych anten, które można znaleźć na Thingiverse.

Jeśli lubisz robić anteny, możesz zainwestować w miernik SWR lub zbudować własny. Istnieje wiele wspaniałych projektów online, które pomogą lepiej zrozumieć działanie anteny i jednocześnie nauczyć się elektroniki.

Ciesz się korzystaniem z anteny!